3.3 V GPIO पर 12 V इनपुट, TVS नीचे खींचा या Schottky ऊपर खींच?

Question

मैं अपनी खुद की पीएलसी का निर्माण कर रहा हूं जिसमें 3.3 वी इनपुट के साथ एसटीएम 32 एफ में 30 वी डीसी तक के स्थायी इनपुट को स्वीकार करना है।

स्विच किए गए इनपुट को 8-30 V के साथ काम करना होगा, लेकिन 90% समय इनपुट वोल्टेज 12 V या 24 V पर निर्धारित किया जाएगा। इनपुट केवल कभी-कभी सीमा स्विच जैसे स्विच होंगे, इसलिए मुझे पता लगाने के बारे में परेशान नहीं किया जाता है 8 वी से कम इनपुट या सेंसर से इनपुट आदि, मैं भी गति के बारे में चिंतित नहीं हूं क्योंकि वास्तविक रूप से सबसे तेजी से स्विच हर 1 एस होगा; मुझे बस यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि मेरा माइक्रोकंट्रोलर सुरक्षित है।

मैं एक सार्वभौमिक सर्किट चाहता हूं जिसका उपयोग मैं कई उत्पादों / समान प्रकारों की परियोजनाओं में कर सकता हूं इसलिए घटक गणना, लागत और पीसीबी स्थान कम से कम होना चाहिए इसलिए मैं वास्तव में ऑप्टोकॉपर्स का उपयोग नहीं करना चाहता हूं।

दो इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरों ने निम्नलिखित की सिफारिश की है, लेकिन मुझे यकीन नहीं है कि सबसे अच्छा तरीका क्या है:

क्या मुझे शीर्ष एक या नीचे एक का उपयोग करना चाहिए? कोई क्यों?

Comments

मैं आमतौर पर यह नहीं कहता, लेकिन यह एक ऑप्टोकॉप्टर के लिए एक अच्छी जगह की तरह लगता है।

— मैट यंग

@MattYoung आप अपनी टिप्पणी को यह कहने के लिए अद्यतन कर सकता है कि ऑप्टोकॉपलर की आवश्यकता क्यों होगी?

— रिचर्ड चैम्बर्स

इस सवाल के बारे में मैं जो सर्किट पूछता हूं वह एक प्रमुख ब्रांड पीएलसी का इनपुट सर्किट है।

— रॉन बेयर

Answer 1

यह वास्तव में पीएलसी के साथ एक उम्र पुरानी समस्या है और आपके इच्छित समाधानों के रूप में लगभग सरल नहीं है।

आपके पास सबसे बड़ा मुद्दा यह है कि आपके पास संभावित लॉजिक वोल्टेज की एक विस्तृत विविधता है, जिसे आपको संभालने में सक्षम होने की आवश्यकता है, वास्तविक तर्क स्तर 3.3V रेल की तुलना में अधिक हो सकता है जो आप आंतरिक रूप से उपयोग कर रहे हैं। कुछ सेंसर और डिवाइस में तर्क थ्रेसहोल्ड 5V से ऊपर हैं। जैसा कि आपने कट-ऑफ सर्किट का उपयोग किया है जैसा कि आपने संकेत दिया है कि ऐसे सेंसर से निम्न स्तर का पता नहीं चलेगा।

PLC के इनपुट चरण को और अधिक लचीला बनाने की आवश्यकता है।

भले ही निम्न स्तर का तर्क स्तर स्वीकार्य हो लेकिन ये सर्किट प्रत्येक अलग-अलग मुद्दों से पीड़ित हैं।

जेनर / टीवीएस की सीमा।

इस सर्किट का यह लाभ है कि एक ज्ञात इनपुट वोल्टेज के लिए, जेनर का आकार कभी भी वोल्टेज को रेल वोल्टेज से अधिक नहीं होने दे सकता है। आम तौर पर आपने रेल की तुलना में एक छोटे रिवर्स वोल्टेज के साथ एक जेनर को चुना होगा, लेकिन उच्च स्तर के तर्क सीमा से अधिक होगा।

हालाँकि, ज़ेनर इसका बहुत सारा जीवन बिगाड़ देगा, क्योंकि आप रिवर्स रिकवरी समय के रूप में पेनल्टी का भुगतान करते हैं, जब इनपुट सिग्नल ड्रॉप हो जाता है, जो आपके सिग्नल को ठण्डे होने में देरी करेगा।

$V_{IH}$

ओवर-रेल लिमिटिंग डायोड

रेल तक डायोड का उपयोग करने से यह समस्या होती है कि आउटपुट वोल्टेज अभी भी Vcc से अधिक होगा यह केवल थोड़ा ही होगा। हालाँकि, यह अभी भी इनपुट के लिए हानिकारक हो सकता है। इसके अलावा, इस मामले में रिवर्स रिकवरी समय का मतलब है, तेजी से इनपुट किनारों के लिए, एक उच्च वोल्टेज बहुत संक्षेप में इसे बना देगा।

इसलिए

$V_{OL}$

वैकल्पिक

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ऑप्टो-युग्मन।

पीएलसी द्वारा उपयोग की जाने वाली एक आम विधि ऑप्टो-कप्लर्स का उपयोग करना है।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

यह विधि आपको अलगाव और जमीन जुदाई का अतिरिक्त लाभ देती है। इसके साथ समस्या यह है कि आपको सेंसर और इनपुट के बीच सिग्नल कंडीशनिंग के कुछ प्रकार की आवश्यकता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि एलईडी सही दहलीज पर जलाया गया है, और यह कि वर्तमान की सही मात्रा को एलईडी के माध्यम से खिलाया जाता है। वह कंडीशनिंग ऊपर दिखाया गया सरल अवरोधक हो सकता है, या एक जटिल सर्किट जिसमें किसी प्रकार का एक तुलनित्र शामिल होता है।

ऑप्टो-कपलर की गति भी एक सीमित कारक है। हालांकि, इस विधि का आमतौर पर उपयोग किया जाता है क्योंकि यह आपको पूर्ण लचीलापन देता है।

एनालॉग इनपुट कंडीशनिंग

एक अन्य विधि सिग्नल को एक एनालॉग रूप में स्वीकार करना है, इसे हिस्टैरिसीस के साथ एक चर संदर्भ की तुलना करें, और उस तरह से तर्क स्तर उत्पन्न करें।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें}

जाहिर है, घटक, तुलनित्र सहित, अधिकतम इनपुट वोल्टेज को समायोजित करने के लिए चुना जाना चाहिए। दिखाया गया सर्किट काफी सरल है, यह फिल्टर, नियामकों, ईएसडी सुरक्षा आदि के साथ बहुत अधिक जटिल हो सकता है।

मेल

अलगाव के कारणों के लिए, आप उपरोक्त संयोजन कर सकते हैं, और तुलनित्र पावर में ऑप्टो-युग्मक के एलईडी के लिए एक निरंतर चालू ड्राइवर हो सकता है।

यदि मैं एक उत्पाद विकसित कर रहा था, तो मैं एक छोटे प्लग-इन मॉड्यूल पर एक "माँ" बोर्ड पर कार्ड एज सॉकेट में प्लग किया जा सकता हूं, जैसे कि वे पीसी में कार्ड के लिए उपयोग करते हैं। इस तरह आप आसानी से उन्हें बदल सकते हैं, एक को तला जाना चाहिए। यह विधि आपको अन्य इनपुट प्रकार भी उपलब्ध कराती है, उदाहरण के लिए, एक फाइबर-ऑप्टिक इनपुट।

Comments

क्या BJT या FET ऐसा करने का एक अच्छा, सुरक्षित, सस्ता तरीका नहीं होगा? ठीक है, सिग्नल उलटा होगा, लेकिन सॉफ्टवेयर इसे ठीक कर देगा। असली सवाल, चालाक बनने की कोशिश नहीं।

— डायबोस्को

$V_{OL}$

आपके बहुत विस्तृत जवाब के लिए धन्यवाद, मैंने आपके द्वारा बताए गए कुछ मुद्दों का जवाब देने के लिए अपने प्रश्न को अपडेट किया है। इनपुट वोल्टेज 8-30v से 1 एस के अधिकतम फ्रीक के साथ होगा

— टेरी गोल्ड

@ टेरीगोल्ड कूल, फिर मैंने आपको पहले ही बहुत कुछ दिखा दिया है, जो आपको जानना जरूरी है :)

— ट्रेवर_जी

यदि इनपुट 5V सहिष्णु होता तो क्या यह बहुत बदल जाता? STM32F पर कई, 5.3V पर अधिकतम अधिकतम के साथ हैं। इसके अलावा विह 0.7 है। 3.3V रेल के लिए 2.3V इतना है।

— जन डोर्नियाक

Answer 2

100k रास्ता बहुत अधिक है। यह लगभग किसी भी रिले या स्विचिंग ऑपरेशन से पास होगा। पीएलसी के लिए वास्तव में विश्वसनीय नहीं यदि आप मुझसे पूछें।

पीएलसी के लिए वास्तव में मानक और नियम हैं । चूंकि आप सभी पीएलसी विक्रेताओं को प्रतिष्ठानों में समान व्यवहार करना चाहते हैं, और यह अच्छा होगा यदि विभिन्न मॉडल समस्याओं के बिना एक-दूसरे से जुड़े हो सकते हैं।

उदाहरण के लिए, इनपुट केवल उस पर विचार करता है जब वह कम से कम ~ 2 mA डूब रहा है और यह 10V से ऊपर है। (आईईसी 61131-2)

आप इसे ठीक से निष्क्रिय नहीं कर सकते, यही वजह है कि SN65HVS880 जैसे हिस्से हैं।

अपने पिछले उत्तर में मैंने इस बात पर एक योजनाबद्ध उदाहरण दिया है कि आप निष्क्रिय व्यवहार के साथ इस व्यवहार को कैसे प्राप्त करने का प्रयास कर सकते हैं।

एक साधारण 100K और एक BAT54S विश्वसनीय नहीं होगा, मैं आपको अनुभव से बता सकता हूं।

पिछला जवाब

* अलग schmitt ट्रिगर आवश्यक नहीं है

Answer 3

दोनों स्वीकार्य हैं। आपको यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता होगी कि रोकनेवाला सही ढंग से आकार का हो ताकि इनपुट करेंट इनपुट वोल्टेज V_IH से नीचे न जाए, लेकिन CMOS के साथ यह तुच्छ है क्योंकि इनपुट करंट इतना छोटा है (100k लगभग निश्चित रूप से ठीक है)

दूसरे के साथ एकमात्र चेतावनी यह है कि आपको यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता होगी कि 3.3v पर कुल लोड 30V / 100k (कभी-कभी आपके पास कई इनपुट हैं) से कम नहीं है, या फिर 3.3 V रेल को एक तक खींचा जा सकता है वोल्टेज जो उस पर उपकरणों को नुकसान पहुंचा सकता है। यदि आप माइक्रो को स्लीप मोड में रखते हैं, तो यह थोड़ा कम हो सकता है।

अन्य चेतावनी यह है कि दोनों ही मामलों में 100k रेसिस्टर कम पास फिल्टर के रूप में इनपुट कैपेसिटेंस के साथ कार्य करता है, जो इनपुट को धीमा कर देता है। यदि 10pF इनपुट कैपेसिटी है तो उनके पास लगभग 100kHz की अधिकतम टॉगल दर और लगभग 2 माइक्रोसेन्ड्स की देरी होगी।

Comments

$V_{OL}$

"न तो काम करता है अगर संलग्न सेंसर का वीओएल> 1.5 वी या तो।" - वोल्टेज विभक्त बनाने के लिए GPIO से जमीन पर एक अवरोधक जोड़ें। समस्या सुलझ गयी!

— ब्रूस एबोट