Это продолжение, Часть 1.
Сегодня мы “продолжим повышать” надежность и помехоустойчивость опроса датчиков типа концевиков, кнопок и тумблеров (кстати, у них есть обобщенное название – датчики типа “сухой контакт”).
В первой части статьи мы рассказали, что, применив в цепи опроса таких датчиков резистор с малым сопротивлением (470 ом, см. Рисунок 1 в ч.1), мы “убили сразу двух зайцев” – повысили порог чувствительности к помехам и обеспечили самоочищение контактов датчиков от окислов. Следующим шагом является повышение порога срабатывания входа по напряжению (см. рисунок 2). Во многих случаях в схеме есть первичный (возможно, нестабилизированный) источник питания (например, 12 В), из которого формируются стабильные 3,3 V или 5 V для питания микроконтроллера. Мы рекомендуем запитать “сухой контакт” от первичного источника, а для согласования повышенного напряжения добавить в схему резистор R1, который образует с уже имеющимся резистором R2 (470 Ом) делитель напряжения, понижающий входной сигнал до безопасного для микроконтроллера уровня.
Опуская простейшие расчеты (для Uперв = 12 В, Uпит мк = 5 В, R2 = 470 Ом) получим значение сопротивления R1, равное примерно 680 Ом. Напряжение порога переключения входа увеличится с 2,5 В (таким мы задались собственным порогом входа микроконтроллера в ч.1) до примерно 6 В. Теперь помехе придется приложить ко входу существенно бОльшее напряжение, вкачивая одновременно ток около 5 мА – иными словами, помеха должна подать на вход значительную мощность, для того чтобы вызвать ложное срабатывание. Отметим, что в промышленных системах используют порог по напряжению от 5 до 15 В (для входов с номинальным напряжением 24 В).
Кроме повышения порога по напряжению дискретного входа1, имеется еще несколько причин перейти от примитивной схемы на рисунке 1 (ч.1 статьи) к питанию сухого контакта от 12 В и добавить в схему резистор R1.
Во-первых, существует класс помех (наносекундные), очень коротких и очень мощных, способных спалить вход микроконтроллера (или ввести МК в нештатный режим работы) даже при наличии 470-омной подтяжки к GND. Имеющиеся в МК защитные диоды входа (показаны как VDзащ) при этом могут “не спасти”. Установка R1 многократно повышает шансы микроконтроллера уцелеть при воздействии такой помехи. Амплитуда броска тока через VDзащ ограничится резистором до неразрушающих диоды величин. Кроме того, ограничение тока приведет к тому, что всегда имеющаяся паразитная емкость входа Спар, измеряемая лишь единицами пикофарад, сможет забрать на себя значительную часть тока, проникшего через R1.
Во-вторых, увеличение напряжения опроса “сухого контакта” всего лишь в 2,5 раза вызывает “качественный скачок” в эффективности самоочищения контактов датчика (из-за особенностей физико-химических процессов). Это одна из причин, по которым в промышленном оборудовании редко применяются дискретные входы с напряжением ниже 12 В.
В третьих, выставить ”наружу” из устройства шину питания +5V микроконтроллера с помощью многометрового провода, как этого требует примитивная схема на рисунке 1 - не очень хорошая идея. Этот провод станет “антенной”, собирающей помехи напрямую в цепь питания 5 В, что может привести к его сбоям и перезагрузкам. А по новой схеме на рисунке 2 мы выставляем наружу “грязную” шину питания 12 В, напряжение с которой по пути к МК будет проходить через понижающий стабилизатор напряжения с обвязкой из конденсаторов, что добавляет препятствий помехе.
1 -Так называют входы для опроса сухих контактов специалисты по автоматизации
Окончание статьи (ч.3) будет представлено в ближайшие дни.
Если Вам понравилась публикация, подписывайтесь на канал, за Ваши лайки чаще показывают Наши публикации.
Для поиска публикаций через поисковые системы, просто вводите слово Вивитроника.
Свои комментарии можете предлагать в группе вконтакте,
Если есть вопросы или по желания, то пишите, через Обратную связь.
Канал телеграм.
