Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Arrow Multisolution Day
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Sensor - Spadek napięcia na tranzystorze ?

mondo90 21 Maj 2015 14:23 996 16
  • #1 21 Maj 2015 14:23
    mondo90
    Poziom 13  

    Witam, chciałbym prosić o sprawdzenie schematu:

    Sensor - Spadek napięcia na tranzystorze ?

    Interesują mnie głównie dwie kwestie, pierwsza dotyczy tych połączonych równolegle diod. Założenie jest takie abo przewodziły one jednakowy prąd i tym samym świeciły tak samo. Czy tak będzie w przypadku takiego połączenia ? Wydaje mi się, że tak jednak zwrócono mi uwagę iż mimo iż są one takie same "z modelu" to w rzeczywistości się różnią i polecono mi połączyć każdą z nich osobno przez rezystor 200 Ohm do 3.3V. Trochę tego nie rozumiem, bo skoro są różne to w każdej konfiguracji będą świeciły inaczej. A więc jak rozumieć ?
    Druga kwestia dotyczy prawej strony obwodu, a więc tranzystorów. Tutaj również zwrócono mi uwagę iż w takim ustawieniu nie będą one pracowały poprawnie, gdyż włączenie kolejnego spowoduje spadek napięcia na wcześniejszym. I poleco mi usunąć ten resystor 5.5K Ohm a colectory tranzystorów połączyć bezpośrfednio do 3.3V. Jak kolwiek widzę taką możliwość, to chciałbym prosić o wyjaśnienie jak to jest, że za tym rezostorem 5.5K będzie następował spadek przy włączeniu każdego kolejnego tranzystora. Dokładniej mówiąc dlaczego nie będzie się tam utrzymywało stałe napięcie, które z dzielnika napięcia powinno wynieść -> 0.5V .

    PS: Jak traktować takie oczko z tranzystorem w kwesti obliczenia chciażby prądu ? Czy mogę obliczyć prąd pomijając obezcność tam tranzystora i przyjąć i = 3.3/6500 ? Co z stratami na diodach tranzystora ?


    Dziękuję za pomoc.

    0 16
  • Arrow Multisolution Day
  • Pomocny post
    #2 21 Maj 2015 14:48
    szelus
    Specjalista - Mikrokontrolery

    Uwagi, które Ci zgłoszono są w 100% słuszne.
    Czy rozumiesz/znasz prawa Ohma i Kirchhoffa? Czy rozumiesz, jak działa dzielnik napięcia?
    Jeżeli chodzi o diody, to dioda jest elementem silnie nieliniowym, a jej charakterystyka wyjściowa w kierunku przewodzenia jest mocno nachylona w punkcie pracy. Co w praktyce oznacza, że bardzo małym zmianom napięcia odpowiadają bardzo duże zmiany płynącego prądu. Z tego powodu diody LED zasila się prądowo. Jeżeli masz diody połączone równolegle, to występuje na nich takie samo napięcie, ale poprzez różnice charakterystyk, nawet w ramach jednej serii, różnice płynącego prądu, a więc i różnice jasności będą duże.

    Doczytać, zrozumieć. :)

    ---
    A jeżeli chodzi o tranzystor, to wszystko zależy od tego, jak jest sterowany - zasadniczo tranzystor bipolarny jest elementem sterowanym prądowo, tzn. w pewnym zakresie pracy, wykorzystywanym głównie w układach analogowych, prąd w obwodzie kolektor-emiter jest proporcjonalny do prądu baza-emiter.
    Natomiast, kiedy taki tranzystor stosuje się jako klucz, to wymusza się odpowiednio duży prąd bazy, aby tranzystor przeszedł w tzw. stan nasycenia charakteryzujący się prawie stałą wartością napięcia kolektor-emiter (Uce-sat w danych katalogowych).
    Także zależy co chcesz osiągnąć.
    W Twoim układzie prąd kolektor-emiter tranzystora będzie zależał od natężenia światła - przy wystarczająco silnym oświetleniu tranzystor wejdzie w nasycenie.
    Licząc spadek napięcia na rezystorze emiterowym, prąd bazy (generowany pod wpływem światła) możesz w praktyce pominąć (skompensuje się z prądem wyjściowym wpływającym do wejścia ADC).

    1
  • Arrow Multisolution Day
  • #4 21 Maj 2015 17:55
    mondo90
    Poziom 13  

    szelus,dondu, dzięki za odpiwiedź ;)

    szelus napisał:
    Czy rozumiesz/znasz prawa Ohma i Kirchhoffa? Czy rozumiesz, jak działa dzielnik napięcia?


    Tak, dla wszystkich. ;)
    szelus napisał:
    ale poprzez różnice charakterystyk

    No właśnie wszytko zdaje się rozbijać o tę nieliniową charakterystykę. Wiedziałem o niej ale nie zdawałem sobie sprawy, że może się aż tak różnić w obrębie diody tej samej serii o.0
    szelus napisał:
    Także zależy co chcesz osiągnąć.

    Cel jest taki aby otrzymywać "jak najlepsze" odczyty ADC w przypadku wykrycia czarnej/białej linii na przeciwnym tle. Jako "najlepsze" mam tutaj na mysli takie, które wyraźnie kontrastują. Czyli np. wartość ADC 100 dla lini białej 0 dla czarnej. Jest to detektor linii.

    Jeśli mam być szczery to pierwotny schemat był właśni taki, że każdy tranzystor oraz każda dioda były połączne osobno z 3.3V. Postanowiłem trochę "zotymalizować" po tym jak zabrałem się z projekt PCB. Po prostu kilkanaście tranzystorów, na dwóstronnej płytce nie za bardzo mi się marzy ;(

    dondu napisał:
    1. Co to za projekt i jak jest zasilany?

    Co to jest, to już powiedziałem, "detektor linii". Zasilany z stabilizatora LF33CV.
    dondu napisał:
    2. Jakie fototranzystory?

    Tak naprawdę ta dioda i tranzystor to pakiet CNY70. Tylko na schemacie są oddzielnie traktowane.
    dondu napisał:
    o właśnie to:(...)

    Kolejny, świetny artykuł, dzięki ! ;)
    Podsumowując:
    W takiej sytuacji zamierzam podłączyć te diody szeregowo przez jeden rezystor 200 Ohm, czy lepiej podłączyć je równolegle z oddzielnymi rezystorami ?
    Co do tranzystorów, dalej nie jestem przekonany czy włączenie kolejnego tranzystora nie spowoduje spadków napięcia na już działających ? Tak więc pytanie zasadnicze, czy ten rezystor 5.5K ograniczy prąd do tego stopnia, że nie będzie już w stanie zapewnić dodatkowego prądu dla innych tranzystorów ?

    PS: Mam jeszcze takie pytanie, jak już wspomniałem i co jest chyba oczywiste zależy mi na tym aby otrzymać jak najbardziej kontrastujące odczyty z ADC dla różnych linii. Czy jest na to jakaś ogólna zasada, jak sklibrować takie ADC ?

    Oraz moje pytanie z 1. postu:

    Jak traktować takie oczko z tranzystorem w kwesti obliczenia chciażby prądu ? Czy mogę obliczyć prąd pomijając obezcność tam tranzystora i przyjąć i = 3.3/6500 ? Co z stratami na diodach tranzystora ?

    0
  • Pomocny post
    #5 21 Maj 2015 18:02
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Zastanów się - jeśli diody połączysz szeregowo, to co się stanie z napięciem przewodzenia takiego pakietu i jak się ono będzie miało do napięcia zasilania?
    Rezystor 5k5 wyrzuć, niczemu on nie służy. A ADC kalibrować w takiej aplikacji nie musisz.

    1
  • #6 21 Maj 2015 18:12
    mondo90
    Poziom 13  

    tmf napisał:
    Zastanów się - jeśli diody połączysz szeregowo, to co się stanie z napięciem przewodzenia takiego pakietu i jak się ono będzie miało do napięcia zasilania?

    Fakt, każda kolejna będzie miała napięcie o ok. 0.7 V niższe. Więc jedyne rozwiązanie to połączenie równoległe z osobnym rezystorami.
    tmf napisał:

    Rezystor 5k5 wyrzuć, niczemu on nie służy. A ADC kalibrować w takiej aplikacji nie musisz.

    To jak w takim wypadku proponujecie sterować np. robotem line follower według odczytów ADC ?

    PS: Prosiłbym o odpowiedź na pozostałe pytania z wcześniejszego posta, dzięki ;)

    0
  • Pomocny post
    #7 21 Maj 2015 18:26
    dondu
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    mondo90 napisał:
    Fakt, każda kolejna będzie miała napięcie o ok. 0.7 V niższe.

    Nie 0,7V tylko typowo 1.25V - patrz VF diody CNY70.


    mondo90 napisał:
    Mam jeszcze takie pytanie, jak już wspomniałem i co jest chyba oczywiste zależy mi na tym aby otrzymać jak najbardziej kontrastujące odczyty z ADC dla różnych linii. Czy jest na to jakaś ogólna zasada, jak sklibrować takie ADC ?

    Aby Ci jeszcze dodać problemów (nie dziękuj :) ) musisz wziąć pod uwagę fakt, że podłoże podłożu nie jest równe. Dlatego na zawodach możesz spotkać co najmniej dwa podejścia konstruktorów:
    1. przed startem robot wykonuje kilka skrętów, by "zobaczyć" linię oraz podłoże (tło) i dostosowuje kalibrację czujników do podłoża, na którym właśnie stoi.
    2. po przejechaniu całej trasy w przejeździe testowym, algorytm kalibruje czujnik na bazie średnich, itp.
    Kalibracja taka wykonywana jest dla każdego czujnika.

    Zauważ, że dla takiego podejścia wcale nie musisz kalibrować czujników jako takich, tylko kalibrujesz łącznie czujnik wraz z linią i podłożem.

    I uwaga praktyczna:
    Oświetlenie zewnętrzne może mieć wpływ na działanie czujników. W związku z tym, czujniki powinny być w możliwie minimalnej odległości od podłoża określonej w ich dokumentacji. Ale jest druga strona medalu - czasami tory na zawodach składane są z płyt, których krawędzie nie są idealnie wypoziomowane względem siebie - musisz to przewidzieć w konstrukcji czujnika linii.

    Jeszcze na coś nie odpowiedzieliśmy?

    1
  • #8 21 Maj 2015 18:48
    artur s
    Poziom 23  

    Ale nie rozumiem po co chcesz kombinować z diodami? Diody świecące nie mają spadku 0,7V tylko zależny od koloru czyli materiału złącza. W twoim zastosowaniu nie robisz pomiarów na tyle istotnych, aby konieczne było kalibrowanie. Ważna natomiast jest szybka odpowiedź układu na najechanie na linię. Dodatkowo istotna może być wartość pobieranej energii- stąd rezystor ograniczający.

    0
  • #9 21 Maj 2015 19:02
    mondo90
    Poziom 13  

    dondu napisał:
    1. przed startem robot wykonuje kilka skrętów, by "zobaczyć" linię oraz podłoże (tło) i dostosowuje kalibrację czujników do podłoża, na którym właśnie stoi.

    Tak wiem, i mam już przygotowaną funkcję kalibracji (rozwiązanie programowe). Aczkolwiek nie widzę sensu robienia skrętów, czy generalnie przejazdu po torze. Ja po prostu stawiam robota na dowolnej linii i on robi sobie kilka odczytów i sam ustala wartości, które będzie śledził.
    dondu napisał:
    Oświetlenie zewnętrzne może mieć wpływ na działanie czujników. W związku z tym, czujniki powinny być w możliwie minimalnej odległości od podłoża określonej w ich dokumentacji. Ale jest druga strona medalu - czasami tory na zawodach składane są z płyt, których krawędzie nie są idealnie wypoziomowane względem siebie - musisz to przewidzieć w konstrukcji czujnika linii.


    Bardzo cenne uwagi, które już na szczęście przerobiłem. Korzystam z CNY70 i jest on "odporny" na obie te kwestie, tzn po pierwsze ma filtr chroniący przed światłem innym niż podczerwone i rzeczywiście się to sprawdza. Po drugie może spokojnie pracować z odległości 1cm od podłoża co eliminuje większość problemów które wspomniałeś ;)

    dondu napisał:
    Jeszcze na coś nie odpowiedzieliśmy?


    Pozostaje pytanie czysto z teorii obwodów, a więc jak traktować te oczko 3.3V -> 5.5K Ohma -> Tranzystor -> 1k Ohm -> GND. DOkładniej, gdybym np. chciał wyliczyć jaki prąd popłynął by w takim oczki, to jak to wyliczyć z obecnym tam tranzystorem ? Wiem, że to będzie zbliżone do 3.3V / 65K co daje ok 0.5mA, ale jednak zastanawiam się jak traktować taki tranzystor i spadki na nim ?

    PS: Po przemyśleniach i waszej pomocy doszedłem do takiego schematu:

    Sensor - Spadek napięcia na tranzystorze ?

    Dzięki ;)

    0
  • Pomocny post
    #10 22 Maj 2015 00:12
    dondu
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    mondo90 napisał:
    Tak wiem, i mam już przygotowaną funkcję kalibracji (rozwiązanie programowe). Aczkolwiek nie widzę sensu robienia skrętów, czy generalnie przejazdu po torze. Ja po prostu stawiam robota na dowolnej linii i on robi sobie kilka odczytów i sam ustala wartości, które będzie śledził.

    Skręty są po to, by skalibrować każdy czujnik osobno dla koloru trasy i podłoża. Jak rozumiem Twój opis kalibracji, sposób ten nie zapewnia tego.

    mondo90 napisał:
    Bardzo cenne uwagi, które już na szczęście przerobiłem. Korzystam z CNY70 i jest on "odporny" na obie te kwestie, tzn po pierwsze ma filtr chroniący przed światłem innym niż podczerwone i rzeczywiście się to sprawdza. Po drugie może spokojnie pracować z odległości 1cm od podłoża co eliminuje większość problemów które wspomniałeś ;)

    Niestety słyszałem o przypadkach, gdy te czujniki przy ostrym świetle słońca padającego na trasę przez szyby powodowały nieprawidłowe działanie, przy danej kalibracji. W takich sytuacjach problem polega na tym, że warunki na trasie potrafią się zmieniać, bo część planszy jest w słońcu, a część nie.


    mondo90 napisał:
    Pozostaje pytanie czysto z teorii obwodów, a więc jak traktować te oczko 3.3V -> 5.5K Ohma -> Tranzystor -> 1k Ohm -> GND. DOkładniej, gdybym np. chciał wyliczyć jaki prąd popłynął by w takim oczki, to jak to wyliczyć z obecnym tam tranzystorem ? Wiem, że to będzie zbliżone do 3.3V / 65K co daje ok 0.5mA, ale jednak zastanawiam się jak traktować taki tranzystor i spadki na nim ?

    Prąd zależy od strumienia IR padającego na złącze fototranzystora, a to niestety zależy od podłoża i odległości od niego. Dlatego w dokumentacji w parametrze VCEsat (Collector emitter saturation voltage) znajdziesz warunki testowe dla określonej odległości czego nie ma w normalnym tranzystorze z dodatkowymi opisami powierzchni:

    Cytat:
    Notes
    (1) Measured with the “Kodak neutral test card”, white side with 90 % diffuse reflectance
    (2) Measured without reflecting medium


    Także wykresy zawierają parametr odległości.

    Ale masz za to dodatkowy parametr dot. fototranzystora jakim jest ICEO Collector dark current. Wytłuściłem słowo dark, byś łatwiej zrozumiał jakiego przypadku dotyczy.


    Innymi słowy zostaje Ci wykonanie testów, bo nie masz ani:
    - pewności jaka odległość, bo zawsze nieco zmienia się w czasie jazdy robota,
    - nie masz standaryzowanej informacji o ilości światła odbitego danej powierzchni, a nawet gdybyś miał, to w dokumentacji nie masz wskazanego sposobu wykorzystania takiej informacji.

    1
  • #11 22 Maj 2015 10:23
    mondo90
    Poziom 13  

    dondu napisał:
    Niestety słyszałem o przypadkach, gdy te czujniki przy ostrym świetle słońca padającego na trasę przez szyby powodowały nieprawidłowe działanie


    Osobiście jeszcze mi się nie zdarzyło, ale sprawdzę to i dam znać ;)

    Zastanawiam się jeszcze na dodaniem dodatkowego kondensatora ceramicznego, filtrującego w taki sposób:
    Sensor - Spadek napięcia na tranzystorze ?

    co wy na to ?

    0
  • Pomocny post
    #12 22 Maj 2015 11:42
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Kondensator z pewnością nie zaszkodzi, ale poprawić też nie za bardzo ma co. Jeśli już to raczej bym na wejściu ADC zrobił filtr dolnoprzepustowy.

    1
  • #13 22 Maj 2015 13:23
    mondo90
    Poziom 13  

    tmf napisał:
    Kondensator z pewnością nie zaszkodzi, ale poprawić też nie za bardzo ma co. Jeśli już to raczej bym na wejściu ADC zrobił filtr dolnoprzepustowy.

    Dobry pomysł, ale już chyba nie będę kombinował z wzmacniaczem operacyjnym i złożę wszystko jak jest na schemacie. Tym bardziej, że jakieś drobne szumy nie powinny tutaj znacząco wpłynąć na poprawność działa aplikacji.

    Korzystając z okazji chciałbym jeszcze prosić o sprawdzenie projektu PCB:
    Sensor - Spadek napięcia na tranzystorze ?

    Dzięki ;)

    0
  • Pomocny post
    #14 22 Maj 2015 13:26
    BlueDraco
    Specjalista - Mikrokontrolery

    Filtr na wejściu ADC - to kondensator 10..100 nF między wejściem i masą - bardzo pożyteczny - wypada dodać takie kondensatory do schematu.

    Projekt płytki: elementy i ścieżki należy rozmieszczać/prowadzić w rastrze calowym 25 mils - wtedy nie będzie zbędnego łamania odcinków ścieżek.

    1
  • #15 22 Maj 2015 17:20
    mondo90
    Poziom 13  

    BlueDraco napisał:
    Projekt płytki: elementy i ścieżki należy rozmieszczać/prowadzić w rastrze calowym 25 mils

    Hmmm, nie wiele mi to mówi i te jednostki "mils" nie przemawiają jakoś do mnie. Póki co robię wszytko w mm. Szczerze mówiąc nie widzę sensu wprowadzania nowej jednostki ? Co masz na myśli z tym rastem 25 mils ?

    Poniżej aktualna wersja mojego PCB. Dodałem po jednym kondensatorze 100 nf (C5-C8) do każdego ADC (choć wygląda to niezbyt ładnie to zmieściłem się w rozsądnych rozmiarach płytki 7x5 cm)
    Prosiłbym o opinie:

    Sensor - Spadek napięcia na tranzystorze ? Sensor - Spadek napięcia na tranzystorze ? Sensor - Spadek napięcia na tranzystorze ?

    0
  • Pomocny post
    #17 22 Maj 2015 17:40
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    mondo90 napisał:
    BlueDraco napisał:
    Projekt płytki: elementy i ścieżki należy rozmieszczać/prowadzić w rastrze calowym 25 mils

    Hmmm, nie wiele mi to mówi i te jednostki "mils" nie przemawiają jakoś do mnie. Póki co robię wszytko w mm. Szczerze mówiąc nie widzę sensu wprowadzania nowej jednostki ? Co masz na myśli z tym rastem 25 mils ?


    Projektując PCB trzymaj się rastra calowego i jego pochodnych (mils), gdyż wszelkie rozstawy wyprowadzeń są podane w tym rastrze. Ponieważ przeliczenie mm na cale (i milsy) wiąże się z błędami zaokrągleń, to przy większych układach zaczną się problemy - przesunięcia padów itd. Elementy biblioteczne też mają pady rozmieszczone w rastrze calowym, więc jeśli routing będziesz robił w rastrze milimetrowym to ścieżki nie będą trafiać dokładnie w pady.

    1