[Anri777 0]

Добрый день.

 

Уважаемые форумчане, помогите, пожалуйста, решить такую задачку: как лучше организовать входную часть?

 

У меня стоит задача считать замыкания сухого контакта (геркона), удаленного на расстояние до 50 метров. Подключение геркона, скорее всего, витой парой. Всего 32 геркона.

 

Так как отдать 32 ноги МК для этого дела - расточительство, то подключение будет идти через сдвиговый регистр. Сдвиговый регистр, конечно, менее нежная вещь, нежели ножка МК, но и регистр не выдержит в случае чего... Получить экономию контактов путем создания подобия "двумерной сетки" или резистивной клавиатуры нельзя, так как в "клавиатурах" не допускается отдновременного нажатия двух и более клавиш. Поэтому только сдвиговый регистр.... Точнее несколько, один за другим...

 

Подскажите, как действовать?

Вариант 1. Искать регистр с уже имеющейся (встроенной) защитой входных цепей? А есть ли такие? И если есть, то не выйдут ли они "золотыми"?

Вариант 2. Найти отдельную микросхему и на ней организовать входной буффер? Ведь должны же быть такие микросхемы? Пусть отсекут безобразие на входе, а после нее поставить собственно регистр...

Вариант 3. Взять схему для защиты ноги МК и растиражировать ее 32 раза? Какую схему в таком случае лучше брать? На сопротивлениях-диодах или городить огород на транзисторах?

 

Заранее спасибо.

[slavka012 0]

Так как отдать 32 ноги МК для этого дела - расточительство, то подключение будет идти через сдвиговый регистр. Сдвиговый регистр, конечно, менее нежная вещь, нежели ножка МК, но и регистр не выдержит в случае чего...

 

Абсолютно такая же. Поставьте последовательно резистор 100 ом и все. Кто вас страшилками напугал?

 

[kovigor 5]

стоит задача считать замыкания сухого контакта (геркона), удаленного на расстояние до 50 метров.

Получается один из вариантов "токовой петли" ...

 

[Plain 168]

Добавлю вариант №4, т.е. нормальный, т.е. поставить, как полагается в таких случаях, специальные для таких случаев детали, называемые ограничителями (TVS) — SMAJ5.0A и т.п. Технически это стабилитроны, только с намного превосходящей обыкновенные площадью кристалла.

 

Когда такой ограничитель принимает на себя удар, т.е. преобразовывает помеху в тепло, напряжение на нём становится порядка 9 В — следовательно, если подключённая к нему цепь такого уровня не допускает, в неё надо вставить резистор, ограничивающий в ней ток до допустимого уровня.

[Anri777 0]

Абсолютно такая же. Поставьте последовательно резистор 100 ом и все. Кто вас страшилками напугал?

 

Страшилками напугал этот же форум. Вот, один из примеров: Подключение к ноге МК. Присем там провод 10 метров, а у меня в максимуме до 50.

 

Последовательно - это в разрыв входной цепи, имеется в виду?

[Plain 168]

Ограничитель ставят параллельно входным клеммам, и между ним и входом МК ставят резистор — из расчёта получить в этой ситуации типовые 10 мА через входные защитные диоды МК — грубо 9 – 5 = 4 В на этом резисторе, значит 4 В / 0,01 А = 400 Ом, т.е. если например брать стандартный, то 430 Ом и больше.

[Myron 0]

Абсолютно такая же. Поставьте последовательно резистор 100 ом и все. Кто вас страшилками напугал?

Если делать игрушки, то так. При статике последовательный резистор выгорает (обычно повышается его сопротивление до безобразных величин) и при этом и электроника за ним выходит из строя, если, конечно, нет защиты в ней до требуемых уровней статики. При Ваших проводах (50м) будет и статика, и наводки, и утечки с соседних силовых устройств.

Если делаете серьезную аппаратуру, то надо понимать от чего защищаете. Если от статики, то как объяснил Plain выше. Заодно защититесь и от напряжений постоянного/переменного тока небольшой величины, случайно попавших на ходы. Какой - зависит от защитных TVS и трасс на плате (сколько тока выдержит). Можно - при возможности применять TVS маленьких размеров - есть даже 0402. Защитить от 220В/380В не удастся по простому. От 10кВ - защиты в электронике нет, только в электрике (или как в анекдоте - бинтом, бинтом, ватой, ватой, и никаких сношений).

[Егоров 0]

Какая еще статика , если контакт имеет гальваническую связь со схемой?

Страшилки с сапрессорами и попаданием под 380 вольт. А от наезда танка или падения метеорита что, тоже защищать? Если такое требование реально существует, то выполнять. Если нет - не нужно себя запугивать. Работает оно по витой паре в условиях машиностроительного завода годами спокойно.

И вполне матричный опрос работать будет, обнаруживать два и более замкнутых контакта.

Этим схемам сто лет в обед исполнилось, стоит только полистать. Опрашивали 8 битным процессором и по 256 сухих контактов и по 1024.

[M_Andrey 0]

Какая еще статика , если контакт имеет гальваническую связь со схемой?

Страшилки с сапрессорами и попаданием под 380 вольт. А от наезда танка или падения метеорита что, тоже защищать? Если такое требование реально существует, то выполнять. Если нет - не нужно себя запугивать. Работает оно по витой паре в условиях машиностроительного завода годами спокойно.

И вполне матричный опрос работать будет, обнаруживать два и более замкнутых контакта.

Этим схемам сто лет в обед исполнилось, стоит только полистать. Опрашивали 8 битным процессором и по 256 сухих контактов и по 1024.

Если Вы сами поедете на монтаж вашей Системы, то да, можно ничего не придумывать, но если Вы собрали и отдали монтаж незнамо кому, то ждите чудес ;)

Лично по мне - отдельный блок питания на 24В и 32 оптрона, а дальше хоть матрицу опроса, хоть регистры сдвига - по барабану, лучше перебдить, чем недобдить :)

[Anri777 0]

Конечно, от падения метеорита никто бытовую технику защищать не будет. Задача сугубо прикладная без жестких условий, но длина кабеля сама по себе большая.... Где-то могут проходить силовые кабели до 380 В, быть наводки и т.д.

 

В качестве окончательного врианта, как я понимаю, супрессор параллельно контактам и резистор в разрыв входа. Так? Конденсатор стоит поставить в параллель к контактам? Емкостью 100н?

 

Кстати, стоит ли притягивать контакты к питанию через резисторы кОм на 10? Чтобы исключить повисание контакта "в воздухе"?

 

 

[Plain 168]

стоит ли притягивать контакты к питанию через резисторы кОм на 10? Чтобы исключить повисание контакта "в воздухе"?

Разумеется, ведь это неотъемлемая часть подобных схем.

 

Только для 1 мА тока утечки 5-вольтового ограничителя такой резистор великоват. Поэтому в схемах в основном применяют более высоковольтные варианты — для сравнения, у SMAJ10A ток утечки 1 мкА.

 

Конденсатор параллельно входу обычно лишняя деталь, в частности дребезг контакта им не устранить.

[Егоров 0]

Где-то могут проходить силовые кабели до 380 В, быть наводки и т.д.

Тут слово пропущено "мимо".

Проходят мимо кабели 380 - пусть себе идут. Мы ведь знаем, что навести что-то ощутимое в витой паре они не могут, на то она и витая пара. А мы им не мешаем.

Ну, а если они таки зайдут на геркончик, то все вопросы с сапрессорами, токовыми петлями и прочими зонтиками для рыбы испарятся за несколько миллисекунд. Вопросы все просто отпадут вместе с витой парой.

[=AK= 10]

Ограничитель ставят параллельно входным клеммам, и между ним и входом МК ставят резистор — из расчёта получить в этой ситуации типовые 10 мА через входные защитные диоды МК — грубо 9 – 5 = 4 В на этом резисторе, значит 4 В / 0,01 А = 400 Ом, т.е. если например брать стандартный, то 430 Ом и больше.

 

Цифра "10 мА", лежащая в основе ваших расчетов, взята с потолка.

 

Когда микросхема не запитана, то по стандартам встроенные во входы диоды защиты от статики обязаны выдерживать токи не менее 20 мА. В сущности это их предельно допустимый импульсный ток, при бОльших токах они имеют право выгореть. Этот параметр обеспечивает стойкость микросхем к статическим разрядам в процессе производства электронной техники: при складировании, транспортировке, пайке.

 

Когда же на микросхему подано питание, то предельно допустимый ток черех защитные диоды практически никто из производителей не оговаривает и не гарантирует. Вместо этого в разделе предельно-допустимых параметров указывают максимально возможный диапазон входных напряжений. Обычно указывают диапазон от -0.3В до Vdd+0.3В, реже указывают от -0.5В до Vdd+0.5В. Ежу понятно, что в таком диапазоне через защитные диоды не то что 10 мА не будет течь, а даже нескольких микроампер не просочится.

 

Причина этого вполне понятна: когда подано питание, то даже небольшой ток через защитные диоды может вызвать срабатывание паразитной тиристорной структуры, для которой этот ток является током управляющего электрода. Если паразитный тиристор сработает, то он закоротит через себя питание микросхемы.

 

Многие люди задавали тексуппортам разных изготовителей микросхем вопрос: какой предельный ток может течь через защитные диоды, когда на микросхему подано питание? Типичный ответ (если вообще отвечали) был такой: не более 0.5 мА.

 

Соответственно, если исходить из предельно-допустимого тока 0.5 мА, то резистор надо ставить порядка 10 кОм, или более. Собственно, не ни малейших причин делать этот резистор низкоомным. С моей точки зрения, следует ставить 100 кОм, это будет оптимально.

 

Какая еще статика , если контакт имеет гальваническую связь со схемой?

Обычная статика: заряженный человек касается рукой контакта, и статический разряд протекает через вход схемы на землю.

 

 

Проходят мимо кабели 380 - пусть себе идут. Мы ведь знаем, что навести что-то ощутимое в витой паре они не могут, на то она и витая пара.

Витая пара давит синфазные помехи примерно на 60..80 дБ. Если в лежащем рядом сетевом кабеле пробегает EFT помеха в пару киловольт (что не диво), то в витой паре может навестись несколько сотен милливольт. Это вполне ощутимая наводка. Поэтому сигнальные кабели рекомендуют прокладывать отдельно от силовых.

[slavka012 0]

Конечно, от падения метеорита никто бытовую технику защищать не будет. Задача сугубо прикладная без жестких условий, но длина кабеля сама по себе большая.... Где-то могут проходить силовые кабели до 380 В, быть наводки и т.д.

И что? Какие наводки на витой паре?

 

Если делать игрушки, то так. При статике последовательный резистор выгорает (обычно повышается его сопротивление до безобразных величин) и при этом и электроника за ним выходит из строя, если, конечно, нет защиты в ней до требуемых уровней статики. При Ваших проводах (50м) будет и статика, и наводки, и утечки с соседних силовых устройств.

Если делаете серьезную аппаратуру, то надо понимать

Какие наводки, какие утечки? Что такое утечка вообще в данном контексте? У меня устройства работают на 600м проводе без каких либо специальных усилий. Рекомендую почитать про физическую природу наводок и помех. Тогда будет понятно, что многие из этих страхов от незнания.

[=AK= 10]

Какие наводки на витой паре?

Вот, например, перекрестные помехи между витыми парами в Cat5e кабеле: