logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

ATiny13 - Ocena schematu: komunikacja szeregowa i wejście analogowe z opampami

Wizzu 29 Mar 2014 16:51 1899 11
  • #1 13455502
    Wizzu
    Poziom 9  
    Witam,
    bardzo proszę u słówko krytycznego komentarza n/t poniższego ( lewego ) schematu. Jak mam nadzieję widać jest to dosyć prosty sterownik umożliwiający:

    a. komunikację szeregową half-duplex ( ok 30m przewodu, zewnętrzny pull'up linii b.7k do 12v, kodowanie manchester ), urządzeń ma na jednej linii wisieć wiele + 1 jeden master, którego nie opisuje ten schemat
    c. sterowanie PWM pojedynczego odbiornika mocy ( do 10W, np żarówka led )
    d. odczyt z czujnika analogowego sygnału napięciowego ( pir, hall, czujnik gazu etc. ) o bliżej nieokreślonym charakterze ( dlatego zewnętrzna regulacja wzmocnienia )
    e. sterowanie pojedynczym przekaźnikiem zewnętrznym 12v
    f. przerwanie z zewnętrznego źródła sygnału 0-12v ( np. switch, kontaktron etc. )

    Szczególnie interesuje mnie część dotycząca komunikacji szeregowej oraz analogowego wejścia z regulacją wzmocnienia czyli tych rejonów gdzie występują opampy :)

    Pytania:

    1. Czy warto zrezygnować z transoptora ( lewy schemat ) na korzyść tranzystora ( prawy schemat ) i czy tak zapięty tranzystor ma wogóle jakiś sens? ( sterowanie bazy 12v zasilanie kolektora 3.3v )
    2. Czy zenerki zabezpieczające powinny być 3v3 czy raczej na wyższe napięcie?
    3. Czy 1M w pętli sprzężenia górnego opampa jest ok?

    i ogólnie:

    4. Czy dobór elementów jest prawidłowy?
    5. Czy jakieś części wydają się Wam zbędne? ( istotny jest koszt całosci, ale i niezawodność )
    6. Czy czegoś Waszym zdaniem brakuje? ( np. widzicie jakieś zagrożenia )
    7. Inne mniej lub bardziej kardynalne błędy?

    Z góry bardzo, bardzo, bardzo dziękuję za Wasze podpowiedzi.

    ATiny13 - Ocena schematu: komunikacja szeregowa i wejście analogowe z opampami ATiny13 - Ocena schematu: komunikacja szeregowa i wejście analogowe z opampami
  • Pomocny post
    #2 13456652
    BlueDraco
    Specjalista - Mikrokontrolery
    Zbędne: diody Zenera, tranzystor Q2 i zapewne oba wzmacniacze. Wątpięczy transmisja ma szanse w ten sposób zadziałać - kiedy włączysz tranzystor niskim poziomem z zewnątrz, szanse na wyłączenie go poziomem wysokim są raczej nikłe Schemat narysowany nieczytelnie - użycie szyny do podłączenia 6 indywidulanych, oddzielnych sygnałów zaciemnia obraz połączeń.
  • #3 13456959
    Wizzu
    Poziom 9  
    Diody zenera mialy w zalozeniu chronic przed ew przepieciem z linii, rozumiem ze sa zbedne z uwagi na wewnetrzne diody portow?

    Wzmacniacz na linii szeregowej sluzy do zapewnienia wysokiej impedancji wejscia po to aby nie obciazac linii wieloma dzielnikami prxy duzej liczbie odbiornikow.

    Wzmacniacz na wejsciu analogowym to coz.. wzmacniacz :-) na potrzeby czujnikow o malym zakresie napiec wyjsciowych, czemu uwazasz go za zbedny? Z uwagi na brak mozliwosci ustalenia napiecia odniesienia? To rzeczywiscie jest problem ktory nalezaloby rozwiazac...

    Q2 jest durnym pomyslem, to prawda :-)

    Jezeli chodzi o tranzystor w linii szeregowej to jak rozumiem masz na mysli to ze tak naprawde do spolki ze wzmacniaczem tworzy on generator... fakt, moj blad, baze nalezaloby zasilic z innego pinu, dzieki za wytkniecie tego - myslal dobrze zrobil zle :-) :-) :-)

    Wielkie dzieki za koment!
  • Pomocny post
    #4 13457022
    excray
    Poziom 41  
    Dzielnik napięcia na bramce Q4 jest moim zdaniem zdecydowanie niepotrzebny.
  • #5 13460828
    Wizzu
    Poziom 9  
    ok, podejście #2

    - przed mosfet użyłem komparatorów zamiast tranzystorów dyskretnych ze względów kosztowych ( tańszy montaż i mniej oporników )

    - komparator na wejściu szeregowym ma na celu zapewnienie dużej impedancji na linii ( do której może być wpiętych wiele takich urządzeń )

    - regulowany zewnętrznie wzmacniacz na wejściu analogowym jest po to aby można było użyć bezpośrednio czujników niskonapięciowych ( pir, hall etc. )

    Pytanie podstawowe dotyczy poprawności układu i doboru elementów wzmacniacza na wejściu analogowym. Czy P4 należałoby zabazpieczyc przepięciowo np. diodą zenera z uwagi na 10nF w pętli sprzężenia wzmacniacza? Czy układ wzmacniacza można uprościć?

    Poza tym oczywiście prośba o uwagi ogólne dot. układu:

    1. Czy dobór elementów jest prawidłowy?
    2. Czy jakieś części wydają się Wam zbędne?
    3. Czy czegoś Waszym zdaniem brakuje?
    4. Inne mniej lub bardziej kardynalne błędy?

    Dzięki!

    ATiny13 - Ocena schematu: komunikacja szeregowa i wejście analogowe z opampami
  • Pomocny post
    #6 13460839
    excray
    Poziom 41  
    Mosfety nie będą Ci się prawidłowo załączać.
  • #7 13460853
    Wizzu
    Poziom 9  
    excray napisał:
    Mosfety nie będą Ci się prawidłowo załączać.


    dlaczego?
  • Pomocny post
    #8 13460859
    excray
    Poziom 41  
    Bo aby był dobrze załączony to napięcie Vgs musi wynosić powiedzmy 5V. W momencie jak go załączasz to rośnie Ci w tym układzie napięcie Vs a co za tym idzie maleje Vgs. Uzyskasz na wyjściu 9-10V po czym tranzystor będzie się grzać bo się już bardziej nie załączy - przy 10V na wyjściu Vgs to już tylko niecałe 2V. R2 i R7 są strasznie małe. Moim zdaniem jak na 12V to ze 4-5 razy za małe.
  • #9 13460871
    Wizzu
    Poziom 9  
    excray napisał:
    Bo aby był dobrze załączony to napięcie Vgs musi wynosić powiedzmy 5V. W momencie jak go załączasz to rośnie Ci w tym układzie napięcie Vs a co za tym idzie maleje Vgs. Uzyskasz na wyjściu 9-10V po czym tranzystor będzie się grzać bo się już bardziej nie załączy - przy 10V na wyjściu Vgs to już tylko niecałe 2V.


    słowem obciążenie pomiędzy 12v i dren, a źródło do masy - dobrze kombinuję?
  • #10 13460876
    excray
    Poziom 41  
    Odbiornik szeregowy dalej jest źle. Weź pod uwagę taka sytuację - na wejściu SERIAL_LINE masz 12V więc za komparatorem masz 0V i jest ok. Teraz sygnał z zewnątrz zwiera wejście do masy i w tym momencie za komparatorem masz 12V. Tranzystor Q3 zostaje załączony i już do końca świata masz 0V na SERIAL_LINE.

    Dodano po 1 [minuty]:

    Wizzu napisał:
    słowem obciążenie pomiędzy 12v i dren, a źródło do masy - dobrze kombinuję?

    Tak. I wtedy możesz sterować nawet bezpośrednio z portów. Co najwyżej daj szeregowo opornik kilkaset om aby chronić porty przed impulsami napięciowymi przebijającymi się pojemnością Cgd.
  • #11 13460883
    Wizzu
    Poziom 9  
    excray napisał:
    Odbiornik szeregowy dalej jest źle. Weź pod uwagę taka sytuację - na wejściu SERIAL_LINE masz 12V więc za komparatorem masz 0V i jest ok. Teraz sygnał z zewnątrz zwiera wejście do masy i w tym momencie za komparatorem masz 12V. Tranzystor Q3 zostaje załączony i już do końca świata masz 0V na SERIAL_LINE.


    fakt, kretyn ze mnie - dziękuję :)

    Dodano po 1 [godziny] 4 [minuty]:

    Podejście #3, zmieniłem i trochę całość uprościłem:

    - obwody mosfet zmienione
    - TX wyprowadzony z osobnego pinu
    - wywalone transoptory, jeden czujnik zwierny do masy drugi przez wejście analogowe

    komenty b. mile widziane :)
    dzięki!

    ATiny13 - Ocena schematu: komunikacja szeregowa i wejście analogowe z opampami
  • #12 13464548
    Wizzu
    Poziom 9  
    jeszcze małe pytanko jeżeli chodzi o dobór mosfeta, czy IRLML6246 wydaje Wam się odpowiedni?

    Założenia:
    1. moc odbiornika 10W
    2. częstotliwość PWN 1kHz
    3. zasilanie odbiornika 12V
    4. sterowanie bramki bezpośrednio z portu avr

    Z karty katalogowej:

    Vgs(th) < 1.1V czyli port powinien w pełni otworzyć trznzystor

    td(on)+tr+td(off)+tf ~ 25nS czyli przy 2% dynamice mogę założyć Tmin = 50*25nS = 2.5mS i mogę myśleć o PWM rzędu >1kHz

    Rds(on) 66mohm czyli przy mocy odbiornika rzędu 12W / 12V prąd mamy na poziomie 1A i straty statyczne na poziomie P=Id^2*Rds(on) 66mW

    tr+tf ~ 11nS przy częstotliwości 1kHz to 1.1% okresu czyli moc strat dynamicznych przy prądzie maksymalnym 3A to P < 3*12*1.1% / 2 ~ 200mW

    Całkowita moc strat na tranzystorze przy częstotliwości 1kHz < 300mW

    Ciss < 300pF co oznacza przy 1kHz rezystancję zastępczą Xc = 1/(wC) na poziomie 0,5M czyli obciążenie pomijalne

    Coss < 64pF czyli Xc ~ 2.5M nie ma o czym mówić

    PD @ TA = 25°C ~ 1.3W - moc strat rzędu 1.3W jest osiągana powyżej 5kHz więc raczej nie potrzebuję radiatora

    ID @ TA = 70°C ~ 3A czyli statyczne obciążenie dopuszczalne do 36W

    Vds(max) = 20V czyli 8V zapasu napięcia

    jednym słowem element wydaje się nawet przewymiarowany i tym tranzystorem powinienem spokojnie przegonić 10W ( a nawet do 25W ) obciążenie PWM'em o częstotliwości 1kHz ( a nawet znacznie więcej ~10kHz ) i napięciu 12V bez specjalnego rozgrzania elementu ( bez radiatora ) i obciążenia portu avr sterującego bramkę

    Potwierdźcie proszę czy mam rację w tym co piszę czy piszę bzdury ( i dlaczego? ).

    ---------------------------

    Po powyższej walce z mosfet'ami zaczynam się też zastanawiać czy nie mogę zrealizować interfejsu do linii szeregowej w sposób pokazany na załączonym obrazku... Impedancja GS mosfeta jest duża więc spełnia to moje założenie o nieobciążaniu linii odbiornikami, a jest taniej i prościej...

    Użyłem FDV301N ze względu na relatywnie krótkie czasy przełączania i pojemność złącza ( ~10pF ) przy rozsądnej cenie.

    Rds(on) jest w tym przypadku spore bo aż 10ohm ale tu straty nie mają wielkiego znaczenia jako że obciążenia to 1.2k ( więc do 3-10mA i spadek na tranzystorze do 30-100mV )

    Co sądzicie o tym pomyśle?

    ATiny13 - Ocena schematu: komunikacja szeregowa i wejście analogowe z opampami
REKLAMA