3,3 V GPIO, TVS aşağı çekildi veya Schottky yukarı çekiyor mu?

30 V DC'ye kadar kalıcı girişleri 3,3 V girişli bir STM32F'ye kabul etmek zorunda olan kendi PLC'mi yapıyorum.

Anahtarlamalı giriş 8-30 V ile çalışmalıdır, ancak giriş voltajının 12 V veya 24 V'a sabitleneceği sürenin% 90'ı Girişler sadece limit anahtarları gibi anahtarlar olacaktır, bu yüzden algılama konusunda rahatsızlık duymuyorum 8 V'tan daha düşük girişler veya sensörlerden girişler, vb. Ayrıca, gerçekçi olarak anahtarların en hızlı hareket edeceği her 1 saniyede olduğu için hız konusunda endişelenmiyorum; Sadece mikrodenetleyicimin korunduğundan emin olmalıyım.

Çok sayıda ürün / projede kullanabileceğim evrensel bir devre istiyorum, bu nedenle bileşen sayısı, maliyet ve PCB alanı minimumda olmalı, bu yüzden gerçekten optokuplör kullanmak istemiyorum.

İki elektronik mühendisi aşağıdakileri önerdi, ancak hangi yolun en iyisi olduğundan emin değilim:

Üst veya alt olanı mı kullanmalıyım? Herhangi bir nedenle?

Bu aslında PLC'lerle ilgili eski bir sorundur ve amaçlanan çözümleriniz kadar basit değildir.

Sahip olduğunuz en büyük sorun, ele almanız gereken çok çeşitli potansiyel mantık voltajlarına sahip olmanızdır, gerçek mantık seviyeleri dahili olarak kullandığınız 3.3V rayından çok daha yüksek olabilir. Bazı sensörler ve cihazların 5V üzerinde mantık eşikleri vardır. Bu nedenle, belirttiğiniz gibi bir kesme devresi kullanmak, bu tür sensörlerden düşük seviyeyi algılamaz.

PLC'lerin giriş aşamasının çok daha esnek olması gerekir.

Düşük seviye mantık seviyesi kabul edilebilir olsa bile, bu devrelerin her biri farklı sorunlardan muzdariptir.

Zener / TVS Sınırlama.

Bu devre, bilinen bir giriş voltajı için zenerin, voltajın asla ray voltajını aşmasına izin vermeyecek şekilde boyutlandırılabilmesi avantajına sahiptir. Normalde raydan daha düşük ters voltajlı, ancak yüksek seviyeli mantık eşiğinden daha yüksek bir zener seçersiniz.

Bununla birlikte, zener hayatının çoğunu ters yönde eğimli olarak harcayacaktır, çünkü giriş sinyali düştüğünde geri tepme süresi şeklinde bir ceza ödersiniz, bu da sinyalinizi bir smidge geciktirir.

$V_{IH}$

Ray Üstü Sınırlayıcı Diyot

Diyotun raya kadar kullanılması, çıkış voltajının hala sadece birazcık Vcc'yi aşması sorunudur. Ancak, bu yine de girdiye zarar verebilir. Ayrıca, bu durumda ters toparlanma süresi, hızlı giriş kenarları için yüksek bir voltajın çok kısa bir süre içinde gerçekleştireceği anlamına gelir.

Yani

$V_{OL}$

Alternatifler

Opto Kaplin.

PLC'ler tarafından kullanılan yaygın bir yöntem opto-bağlayıcıları kullanmaktır.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Bu yöntem, izolasyon ve toprak ayrılmasının ek faydasını sağlar. Bununla ilgili sorun, LED'in doğru eşikte yandığından ve LED'den doğru miktarda akım beslendiğinden emin olmak için sensör ve giriş arasında bir tür sinyal koşullandırmaya ihtiyacınız olmasıdır. Bu koşullandırma, yukarıda gösterilen basit direnç veya bir tür karşılaştırıcı içeren karmaşık bir devre olabilir.

Opto-kuplörün hızı da sınırlayıcı bir faktördür. Bununla birlikte, bu yöntem size tam bir esneklik sağladığı için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Analog Giriş Koşullandırma

Başka bir yöntem, sinyali analog bir formda kabul etmek, histerezis ile değişken bir referansla karşılaştırmak ve mantık seviyesini bu şekilde oluşturmaktır.

^{bu devreyi simüle et}

Açıkçası, karşılaştırıcıyı da içeren bileşenlerin, maksimum giriş voltajlarına uyacak şekilde seçilmesi gerekmektedir. Gösterilen devre oldukça basittir, filtreler, regülatörler, ESD koruması vb.İle çok daha karmaşık olabilir.

kombinasyon

Yalıtım nedenleriyle, yukarıdakileri birleştirebilir ve karşılaştırıcıya bir opto-kuplörün LED'ine sabit bir akım sürücüsü gücü verebilirsiniz.

Bir ürün geliştiriyor olsaydım, tüm bunları, bilgisayarlardaki kartlar için kullandıkları gibi, bir "ana" karttaki kart kenar soketlerine takılabilen küçük bir eklenti modülüne monte ederdim. Bu şekilde kızarırsanız kolayca değiştirebilirsiniz. Bu yöntem ayrıca, örneğin fiber optik giriş gibi diğer giriş türlerini de kullanılabilir hale getirmenize olanak tanır.

100k çok yüksek. Hemen hemen her röle veya yakındaki anahtarlama işleminden tetiklenir. Bana sorarsanız bir PLC için gerçekten güvenilir değil.

Aslında PLC'ler için standartlar ve düzenlemeler vardır . Tüm PLC satıcılarının kurulumlarda benzer davranışlara sahip olmasını istediğiniz için ve çeşitli modellerin sorunsuz bir şekilde birbirine bağlanabilmesi iyi olurdu.

Örneğin, giriş sadece en az ~ 2 mA batıyor ve 10V'un üzerindeyken açık olarak kabul eder . (IEC 61131-2)

Bunu tam olarak pasiflerle elde edemezsiniz, bu yüzden SN65HVS880 gibi parçalar vardır.

Önceki cevabımda pasiflerle bu davranışa nasıl yaklaşabileceğinize dair şematik bir örnek verdim *.

Basit bir 100K ve bir BAT54S güvenilir olmayacaktır, bunu deneyimlerden söyleyebilirim.

önceki cevap

* ayrı schmitt tetikleyici gerekli değildir

Her ikisi de kabul edilebilir. Giriş akımının giriş voltajının V_IH altına düşmesine neden olmaması için direncin doğru boyutlandırıldığından emin olmanız gerekir, ancak CMOS ile giriş akımı çok küçük olduğundan (100k neredeyse kesinlikle iyi)

İkincisi ile tek uyarı, 3.3v'deki toplam yükün hiçbir zaman 30V / 100k'den daha az olmadığından emin olmanız gerektiğidir (ancak, birçok girişiniz olsa da), yoksa 3.3 V rayın bir üzerindeki cihazlara zarar verebilecek voltaj. Mikro uyku moduna sokarsanız, o kadar az çekebilir.

Diğer uyarı, her iki durumda da 100k direncin giriş kapasitansıyla girişleri yavaşlatan düşük geçiş filtresi olarak hareket etmesidir. 10pF giriş kapasitansı varsa, yaklaşık 100kHz'lik maksimum geçiş oranına ve yaklaşık 2 mikrosaniye gecikmeye sahip olurlar.