Levye konfigürasyonundaki bir Zener diyotu neden giriş voltajını düşürüyor?

şematik

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

Ben bir GHI Cobra ADC / Analog In tarafından okunan çıkışı ile bir döngü güç oksijen sensörü içeren bir devre koruma (sigortalı "kazayağı") bir miktar koruma eklemek için bir Zener diyot bağlamak için çalışıyorum. Fikir, sensörde çıkışında 12V'ye neden olan bir kısa devre varsa, sensör çıkışı (ve ADC girişi) ile toprak arasında 4.7 V arızaya sahip Zener, 12V akımını ADC'den uzak tutacak Cobra pimindeki limit 5V olduğu için sigortayı atmak.

Bununla birlikte, Zener diyotuna koyduğumda, ADC (şu anda volt metre) tarafından okunan voltajı düşürdüğünü görüyorum, örneğin 4.38 volttan 3.98 volt'a. Sadece test etmek için Zener'ı normal bir diyotla değiştirdiğimde voltaj düşmez. Ne oluyor? Zener bir "kazayağı" için kullanılabilir, böylece sensör çıkış tarafındaki voltajı değiştirmez mi? Zener halka ADC tarafına bakacak şekilde yerleştirilir. Elektronik mağazası, 4.7V'luk bir arıza olduğunu söyledi, ancak bunu nasıl test edeceğimi bilmiyorum.

zener

— Mat
kaynak

Normal diyotlar genellikle Zener diyotlarının yaptığı kadar iyi Zener arızası göstermez (bu yüzden özel Zener diyotları vardır), bu nedenle normal bir diyotun hiçbir şey yapmaması normaldir. Zener diyotları az miktarda akım sızdırabilir ve bu şekilde ölçümü etkileyebilir. Ne tür test ekipmanlarınız var? Geçici voltaj bastırma diyodu (TVS diyot) alabilir misiniz? Bir Zener diyotundan daha düşük kaçak akıma sahip olmalıdırlar.

— AndrejaKo

Şu anda bir TVS diyotu almak biraz zor (küçük adada). Gerilim düşüşü% 10 - sızıntı için yüksek görünüyor. Normal diyot ile ölçülebilir sızıntı olmaz.

— Matt

Bu bir levye değil, bir kelepçe. Bir levye , aşırı gerilim koşullarında girişi kısaltır ; bir kelepçe sadece belirtilen gerilimle sınırlar.

— marcelm

Yanıtlar:

Zener diyotun ters voltajı, artan akımla keskin bir diz göstermez, bu nedenle zener, nominal voltajının çok altındaki voltajlarda birkaç miliamper iletir. Bu durumda mikro denetleyicinizin giriş empedansının yüksek olduğunu varsayarak bir sigortaya gerek yoktur. Bu arada, "GHI Kobra" nedir?

Sigortayı 4.7k dirençle değiştirmenizi ve 5.1V veya 5.6V zener kullanmanızı öneririm. ADC girişinin normal çalışma aralığını düşürebilirseniz, beklenen maksimum voltaj 4V civarında olabilir ... belki 250 ohm direnci 200 ohm'a değiştirerek. Ardından zenerin yumuşak dizini ölçümlerinizi etkilemez ve zener'e iletime başlamak için biraz yer verirsiniz.

— Joe Hass
kaynak

GHI Cobra sadece daha hızlı saat ve 10x RAM ile bir mikrodenetleyicidir (Arduino düşünüyorum). GHI ve Netduino denetleyicileri .NET tabanlıdır ve geliştirmek için MS Visual Studio'yu kullanır. Sitelerinde

— Chris K

Zener "birkaç miliamper" sızdırırsa, o zaman evet, sorun bu olacaktır. Böyle bir sızıntı olduğuna şaşırdım. Sigortanın 4.7k dirençle değiştirildiğini anlamayın. Şemaya yapışırsam, ADC voltajı doğru okumaz, değil mi?

— Matt

Aslında, maksimum voltajı 3.3V'a düşürmek için 165 ohm'luk bir direnç kullanacağım, Kobra'nın (aslında Cobra II, ADC) sınırı. Sensörün% 5'in altına maruz kalacağı oksijen konsantrasyonunu korumayı planlasam bile bu güvenli olur, bu nedenle sensör büyük bir dirençle bile düşük akım üretir.

— Matt

Sızıntı, arıza voltajındaki keskin olmayan bir dizden kaynaklanıyorsa, sensör çıkışı düşük olduğunda, benim durumumda çalışacağı yerdeki sızıntı önemsiz olabilir. Örneğin, oksijen konsantrasyonu% 5'in altında tutulursa, sensör çıkışı (kabaca) 7mA'nın altında olacaktır. Hmm. Bu konsantrasyon / sensör çıkışında zener ile veya zener olmadan doğruluk derecesini test eder.

— Matt

Sigorta ile ilgili olarak: belirttiğiniz zener 1W'lık bir cihazdır, bu nedenle maksimum akımı yaklaşık 200mA'dır. Bu mevcut seviyede patlayacak ucuz, çok hızlı bir sigorta bulmak zordur. Daha olası senaryo, zenerin yok edilmesi ve ADC girişinin sensörünüzün tam 12V çıkışına tabi olmasıdır. Bir direnç (4.7k deyin) kullanmak, zener'den geçecek akımı sınırlandırır, böylece yok etmezsiniz. Evet, amaç normal çalışmanın zener sızıntısının önemsiz olduğu bir voltajda olmasıdır.

— Joe Hass

Ohm yasasına göre ADC pininde aşırı voltaj yok gibi görünse de, hangi durumdan kaçınmamız gerekiyor?

TVS diyot iyi bir seçimdir. her MCU tipi bir maksiam besleme voltajına sahiptir, en iyi aktif voltaj maksiam voltajından daha düşük ve çalışma voltajından daha yüksektir. ancak dalgalanma voltajının polaritesini düşünürsek, iki TVS diyot serisi ters yönde.

Bunu yapmak için başka bir yöntem var, ADC portunu korumak için iki diyot kullanabilirsiniz, örneğin 1N4148.VCC ve ADC pin arasındaki bir diyot bağlantısı, başka bir ADC pin ve GND bağlayın. iki diyotun ADC pin ve birleşim yeri arasında bir direnç bağlantısı kullanmak en iyisidir. Aslında, bu MCU içindeki bağlantı noktasını korumak için yaygın bir yöntemdir, bir genişletilebilirlik geliştirmeleridir.

Kabul edilebilirse, optokuplör izolasyonu kullanmak en iyi seçimdir. ama çok karmaşık.

— DreamCat
kaynak

Teşekkürler, DreamCat. Aslında, VCC ve sensör çıkışı arasında düzenli bir diyot kullanmak benim varsayılan koruma şemamdır, bir zener diyotunu nasıl kullanabileceğimi ve herhangi bir avantajı olup olmadığını anlamaya çalışıyordum. Ters bir polarite için korumaya çalışmayı düşünmemiştim. Ne demek istediğini anlamıyorum, "ADC pimi ve iki diyotun birleşimi arasında bir direnç bağlantısı kullanmak en iyisidir." Bir TVS diyotu (benim için yeni) ideal geliyor.

— Matt