मैं डिजिटल Arduino पिन पर 12 V इनपुट का उपयोग कैसे कर सकता हूं?

Question

मैं एक Arduino Uno microcrontroller का उपयोग करके 12 V सिस्टम के लिए एक नियंत्रक बना रहा हूं। आउटपुट के लिए मैं 12 वी घटकों को स्विच करने के लिए एक रिले शील्ड का उपयोग कर रहा हूं। मेरे पास 12 V टॉगल स्विच है जो सिस्टम में कुछ 12 V घटकों को चालू करता है और मैं Arduino डिजिटल इनपुट पर भेजने के लिए इसी स्विच के ट्रिगर सिग्नल का उपयोग करना चाहता हूं। मुझे पता है कि Arduino केवल 5 V अधिकतम संभाल सकता है। इनपुट के लिए 5 वी पर स्विच से 12 वी के नीचे आने का सबसे अच्छा तरीका क्या होगा?

EDIT: प्रणाली एक कार में उपयोग के लिए है। क्या कार बैटरी के एम्परेज को किसी भी तरह से उतारा जाना चाहिए ताकि घटकों को न उड़ाया जाए?

Comments

कार का एम्परेज अप्रासंगिक है - घटक केवल उतना ही वर्तमान का उपयोग करते हैं जितना उन्हें आवश्यकता होती है। कार बैटरी सैकड़ों एम्पों की आपूर्ति करने में सक्षम है, जैसे कि स्टार्टर मोटर के लिए आवश्यक। इसका मतलब यह नहीं है कि हमेशा सैकड़ों की तादाद में बहती है और चीजों को नुकसान पहुंचा सकती है। :)

— KyranF

Answer 1

खुशखबरी! यह सस्ता होने जा रहा है! :-)

एक साधारण अवरोधक विभक्त 12 वी को नीचे लाएगा 5 V को एक Arduino पचा सकता है। आउटपुट वोल्टेज की गणना की जा सकती है

$V_{OUT} = \dfrac{R2}{R1+R2} V_{IN}$

10 kΩ की सीमा में रोकनेवाला मान एक अच्छा विकल्प है। यदि आपका R2 10 kΩ है तो R1 14 kΩ होना चाहिए। अब 14 kΩ एक मानक मान नहीं है, लेकिन 15 k not है। आपका इनपुट वोल्टेज 5 V के बजाय 4.8 V होगा, लेकिन Arduino यह देखेगा कि अभी भी उच्च स्तर पर है। यदि 12 V थोड़ा बहुत ऊंचा होना चाहिए, तो आपके पास थोड़ा सा हेडरूम है। यहां तक ​​कि 18 k 4.3 अभी भी आपको पर्याप्त रूप से उच्च 4.3 V देगा, लेकिन फिर आपको 12 V के बारे में थोड़ा कम सोचना शुरू करना होगा। क्या वोल्टेज अभी भी उच्च के रूप में देखा जाएगा? मैं 15 kΩ के साथ रहना चाहूंगा।

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आप एक मोटर वाहन पर्यावरण का उल्लेख करते हैं, और फिर आपको कुछ अतिरिक्त सुरक्षा की आवश्यकता होती है। कार का 12 वी कभी भी काफी 12 वी नहीं है, लेकिन अधिकांश समय अधिक है, नाममात्र 12 वी के ऊपर कई वोल्ट की चोटियों के साथ (वास्तव में नाममात्र 12.9 वी की तरह अधिक है। 2.15 वी प्रति सेल पर।) आप 5 वी जेनर रख सकते हैं। R2 के समानांतर में डायोड, और इससे जेनर के 5 V से अधिक किसी भी वोल्टेज को काट देना चाहिए। लेकिन एक जेनर वोल्टेज करंट के साथ बदलता रहता है, और कम इनपुट करंट पर रेसिस्टर्स आपको यह देते हैं कि यह कम वोल्टेज पर कट जाएगा। एक बेहतर समाधान होगा कि Arduino के इनपुट और 5 V आपूर्ति के बीच एक Schottky डायोड हो। फिर लगभग 5.2 V से अधिक कोई भी इनपुट वोल्टेज Schottky डायोड आचरण करेगा, और इनपुट वोल्टेज 5.2 V तक सीमित होगा। आपको वास्तव में इसके लिए Schottky डायोड की आवश्यकता है, एक सामान्य PN डायोड में 0 है।

बेहतर
माइकल का ऑप्टोकॉप्लर एक अच्छा विकल्प है, हालांकि थोड़ा अधिक महंगा है। आप अक्सर आउटपुट से इनपुट को अलग करने के लिए एक ऑप्टोकॉपलर का उपयोग करेंगे, लेकिन आप इसे इनपुट की रक्षा के लिए भी उपयोग कर सकते हैं जैसे आप यहां चाहते हैं।

यह कैसे काम करता है: इनपुट वर्तमान प्रकाश आंतरिक अवरक्त एलईडी, जो फोटोट्रांसिस्टर के माध्यम से आउटपुट चालू का कारण बनता है। करंट ट्रांसफर रेशियो के लिए इनपुट और आउटपुट करंट के बीच के अनुपात को सीटीआर कहा जाता है । CNY17 एक कम से कम 40% की CTR, जो साधन आप 4 एमए उत्पादन के लिए 10 एमए इनपुट की जरूरत है। चलो 10 एमए इनपुट के लिए चलते हैं। फिर R1 होना चाहिए (12 V - 1.5 V) / 10 mA = 1 k (। आउटपुट रेसिस्टर को 5 एमए ड्रॉप 4 एमए पर देना होगा, फिर वह 5 वी / 4 एमए = 1250 have होना चाहिए। थोड़ा अधिक मूल्य होना बेहतर है, वैसे भी वोल्टेज 5 वी से अधिक नहीं गिरेगा। एक 4.7 k limit करंट को लगभग 1 mA तक सीमित कर देगा।

Vcc Arduino की 5 V आपूर्ति है, Vout Arduino के इनपुट में जाता है। ध्यान दें कि इनपुट उलटा किया जाएगा: यह कम होगा यदि 12 V मौजूद है, उच्च है जब यह नहीं है। यदि आप ऐसा नहीं चाहते हैं, तो आप ऑप्टोकॉप्लर के आउटपुट और पुल-अप रोकनेवाला की स्थिति को स्वैप कर सकते हैं।

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करें ऑप्टोकॉप्लर समाधान ओवरवॉल्टेज समस्या को कैसे हल नहीं करता है? रोकनेवाला विभक्त अनुपात है: आउटपुट वोल्टेज इनपुट का एक निश्चित राशन है। यदि आपने 12 वी में 5 वी आउट के लिए गणना की है, तो 24 वी 10 वी आउट देगा। ठीक नहीं है, इसलिए सुरक्षा डायोड।

ऑप्टोकॉप्लर सर्किट में आप देख सकते हैं कि दाईं ओर, जो Arduino के इनपुट पिन से जुड़ता है, जिसमें 5 V से अधिक कोई वोल्टेज नहीं है। यदि ऑप्टोकॉप्लर चालू है, तो ट्रांजिस्टर वर्तमान को आकर्षित करेगा, मैंने ऊपर के उदाहरण में 4 एमए का उपयोग किया। ओम के नियम (वर्तमान समय प्रतिरोध = वोल्टेज) के कारण 1.2 k due में 4.8 V वोल्टेज की गिरावट होगी। फिर आउटपुट वोल्टेज 5 V (Vcc) - 4.8 V रेज़िस्टेंट = 0.2 V के पार होगा, यह एक निम्न स्तर है। अगर करंट कम होगा तो वोल्टेज ड्रॉप भी छोटा होगा और आउटपुट वोल्टेज बढ़ जाएगा। उदाहरण के लिए, 1 mA करंट, 1.2 V ड्रॉप का कारण बनेगा, और आउटपुट 5 V - 1.2 V = 3.8 V होगा। न्यूनतम वर्तमान शून्य है। तब आपके पास रोकनेवाला भर में एक वोल्टेज नहीं है, और आउटपुट 5 V होगा। यह अधिकतम है, वहां '

क्या होगा यदि इनपुट वोल्टेज बहुत अधिक हो जाए? आप गलती से 12 वी के बजाय एक 24 वी की बैटरी कनेक्ट करते हैं। फिर एलईडी चालू दोगुना हो जाएगा, 10 एमए से 20 एमए तक। 40% सीटीआर गणना किए गए 4 एमए के बजाय 8 एमएए आउटपुट करंट का कारण होगा। 1.2 kΩ रोकने वाले के माध्यम से 8 mA 9.6 V ड्रॉप होगा। लेकिन 5 वी की आपूर्ति से जो नकारात्मक होगा, और यह असंभव है; आप यहां 0 V से कम नहीं जा सकते। इसलिए जबकि ऑप्टोकॉउलर 8 एमए को आकर्षित करना बहुत पसंद करेगा, रोकनेवाला इसे सीमित करेगा। इसके माध्यम से अधिकतम करंट तब होता है जब पूरा 5 V उसके पार होता है। तब आउटपुट वास्तव में 0 V होगा, और वर्तमान 5 V / 1.2 k 4.2 = 4.2 mA। इसलिए जो भी बिजली की आपूर्ति आप आउटपुट करंट को देते हैं, वह इससे अधिक नहीं होगी, और वोल्टेज 0 वी और 5 वी के बीच रहेगा। आगे किसी सुरक्षा की जरूरत नहीं है।

यदि आप ओवरवॉल्टेज की अपेक्षा करते हैं, तो आपको यह देखना होगा कि ऑप्टोकॉपलर की एलईडी बढ़ी हुई धारा को संभाल सकती है या नहीं, लेकिन 20 एमएए अधिकांश ऑप्टोकोप्लर्स के लिए कोई समस्या नहीं होगी (वे अक्सर 50 एमए अधिकतम रेट किए जाते हैं), और इसके अलावा, यह दोहरी है इनपुट वोल्टेज, जो शायद IRL नहीं होगा।

Comments

प्रणाली एक कार में उपयोग के लिए है। क्या कार बैटरी के एम्पीयर को किसी तरह से उतारा जाना चाहिए ताकि घटकों को न उड़ाया जा सके? मैं इसमें नया हूं। धन्यवाद

— डीडब्ल्यू

@DW उह-ओह, कार! :-( मैं अपना जवाब अपडेट करूंगा।

— स्टीवन्वह

@ डब्लूडी - नहीं, कार की बैटरी की क्षमता कोई मायने नहीं रखती। वर्तमान वोल्टेज (12 वी) और प्रतिरोध (कुल 25 कोह्म) द्वारा निर्धारित किया जाएगा। फिर ओम के नियम के अनुसार वर्तमान 12 V / 25 kohm = 0.5 mA होगा। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि बैटरी 40 आह प्रकार या 400 आह प्रकार है; प्रतिरोधक अधिक अनुमति नहीं देंगे।

— स्टीवनवह

एक दम बढ़िया। आपकी सहायता के लिए धन्यवाद। बस जिज्ञासु लेकिन इस काम की तरह कुछ होगा? robotshop.com/ca/productinfo.aspx?pc=RB-Spa-750&lang=en-US

— DW

@stevenvh धन्यवाद स्टीव। मैं किसी ऐसे व्यक्ति के पक्ष में लौटने के लिए उत्सुक हूं जो इलेक्ट्रॉनिक्स में नया है, एक बार मैं इसके साथ आश्वस्त हूं। साभार

— डीडब्ल्यू

Answer 2

12V स्विच सिग्नल को अलग करने का एक अच्छा तरीका इसे ऑप्टो कपलर के माध्यम से पारित करना होगा। सर्किट निम्नलिखित के समान कॉन्फ़िगर किया जाएगा।

आरेख में Vi आपके सर्किट में 12V का प्रतिनिधित्व करता है जो आपके स्विच (S1) द्वारा स्विच किया जाता है। ऑप्टो कपलर के डी 1 भाग के माध्यम से वर्तमान को सीमित करने के लिए आर 1 का चयन करें उस स्तर तक जो आपके द्वारा चुने गए घटक की रेटिंग के भीतर है।

ऑप्टो कप्लर्स दुनिया में सबसे तेज़ घटक नहीं हैं, विशेष रूप से सबसे सस्ते, लेकिन मानव नियंत्रित स्विच जैसी धीमी कार्रवाई के मामले में, युग्मक की गति थोड़ी चिंता का विषय है।

Answer 3

आप निम्नानुसार एक डायोड और एक रोकनेवाला का उपयोग कर सकते हैं:

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

मैं रोकनेवाला को काफी कठोर बना देता हूं, अन्यथा आप इस सर्किट से बहुत अधिक बिजली बहा देंगे। इस सर्किट की सुंदरता (वोल्टेज विभक्त की तुलना में) यह है कि यह परवाह नहीं करता है कि आपका मूल वोल्टेज 12V, 14V, या 15V है: यह 5V होगा (वास्तव में 5.2-5.3V डायोड के आधार पर) परवाह किए बिना इनपुट वोल्टेज।

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यह काफी स्मार्ट है, वोल्टेज इंडिपेंडेंस के लिए +1!

— फ्लोरियन कैस्टेलन

पिन पर ओवरवॉल्टेज के साथ सावधानी पूर्ण अधिकतम रेटिंग। उदाहरण के लिए, ATmega32u4 डेटाशीट: ग्राउंड (8) के संबंध में किसी भी पिन पर वोल्टेज: -0.5 वी से वीसीसी + 0.5 वी। यदि नियमित डायोड का उपयोग किया जाता है, तो 170kOhm रोकनेवाला से कम किसी भी चीज का उपयोग करने पर वोल्टेज VCC + 0.5V से अधिक होगा। मुझे लगता है कि शोट्की डायोड इसके लिए सबसे सुरक्षित हैं।

— साइबरपोंक

Answer 4

वोल्टेज इंडिपेंडेंसी के लिए, इस तरह वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए करंट और जेनर को रेगुलेट करने के लिए एक रेसिस्टर का उपयोग करें:

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

एक 30k रोकनेवाला के साथ, यह 4.99V का उत्पादन करेगा और केवल 234uA @ 12Vin का उपयोग करेगा।
इस स्थिति में:
R1 234uA x (12V - 4.99V)
का उपभोग कर रहा है = 1.64mW D1 234uA x 4.99V = 1.17mW का उपभोग कर रहा है

कुल बिजली की खपत: 2.81mW (जब इनपुट अधिक है)

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कुछ भी दिखाई देने के लिए मैं 12 वी में 5 वी सिग्नल देने के लिए सीरीज़ में एलईडी + रेसिस्टर्स डिवाइडर का इस्तेमाल करूँगा और ओवरवॉल्टेज से बचाने के लिए डिवाइडर के निचले आधे हिस्से के साथ जेनर डायोड और एलईडी लगाऊंगा। इस तरह से जब आप एक इनपुट सिग्नल देते हैं और दृश्य प्रतिक्रिया देते हैं, तो एलईडी रोशनी देता है।

— गोसविन वॉन ब्रेडरलो 13

@GoswinvonBrederlow क्या आप कृपया सर्किट का नेतृत्व / डायोड / रोकनेवाला सर्किट बाहर निकाल सकते हैं?

— कड़ाके की धूप

उपरोक्त योजनाबद्ध सेट में R1 से 770 ओम तक और जेनर डायोड के समानांतर 330Ohm और एक लाल एलईडी जोड़ें। फिर 12V इनपुट पर ~ 9mA एलईडी के माध्यम से बहेगा और आपको 5V आउटपुट सिग्नल मिलेगा। यदि इनपुट वोल्टेज ऊपर जाता है, हालांकि जेनर डायोड आउटपुट सिग्नल को 5.1V तक सीमित कर देगा और आर्कडिनो और एलईडी दोनों की रक्षा करेगा।

— गोसविन वॉन ब्रेडरलो

Answer 5

थोड़ी देर लेकिन मेरी कार में मैं LM7805 का उपयोग करता हूं। बढ़िया काम करता है और सस्ता है।

Comments

2 प्रतिरोधों या एक रोकनेवाला और एक डायोड के रूप में सस्ता नहीं है।

— डेव ट्वीड

@TonNies आपको प्रश्न गलत लगा। ओपी अपने नियंत्रक के लिए एक आपूर्ति वोल्टेज की तलाश में नहीं है। यह सिग्नल कंडीशनिंग के बारे में अधिक है।

— Ariser

12v संकेतों को शिफ्ट करने के लिए LM7805 का उपयोग करने में कुछ भी गलत नहीं है।

— चुगदी

@chugadie: लेकिन एक बहुत ही असामान्य और अपेक्षाकृत "महंगा" ओवरकिल दृष्टिकोण यदि आप सभी चाहते हैं तो एक IO पिन के लिए 12V नीचे लाना है।

— Rev1.0