Взаимодействие оптрон H11L1- цифровой резистор MCP41010, Не получается гальваническая развязка цепей управления цифрового резис Опции

[D_K_]

Здравствуйте.

Требуется построить некое устройство, в котором цифровой резистор с SPI – управлением (MCP41010) должен быть гальванически развязан по отношению к цифровой системе управления (МК ATMega 48PA). Не мудрствуя лукаво, пытался это сделать с помощью трёх оптопар (H11L1) по каждому цифровому сигнальному каналу управления (выбор кристалла CS, тактовый сигнал SCK, канал передачи данных MOSI). Скорость передачи по SPI _ каналу – 19200 бит/с. Столь быстрая оптопара избыточна в этом случае, но такой выбор даёт уверенность в правильной передаче сигналов управления без искажения фронтов. Выходной электрод оптопары H11L1 – открытый коллектор, подтянул его резистором 1k к VCC. Конечно, при таком подключении все управляющие сигналы будут инвертированы. Для исключения инверсии к выходу оптрона подключил базу n-p-n транзистора (BC817), эмиттер которого посадил на землю, а коллектор подтянул резистором 1k к VCC. Собранный таким образом инвертор на транзисторе, превращает инвертированный оптопарой сигнал в неинвертированный (по отношению ко входу). Питание обоих частей оптопары – от двух разных 5-ти вольтовых источников. Ток светодиода ограничил резистором 2k2. Но не судьба….
Для выяснения причины, подключил управляющие сигналы МК минуя опторазвязку непосредственно к ногам цифрового потенциометра – всё работает. Вторым шагом убедился в работоспособности оптопары. Для этого отнял все управляющие провода от МК и гибким проводником коммутировал на вход каждой оптопары напряжение питания – состояние выхода всякий раз изменяется. Погуглив на предмет схемы включения H11L1 нашёл следующую статью http://kit-e.ru/articles/interface/2006_5_84.php. Её автор рекомендует антипараллельно входному светодиоду применять диод Шоттки. Применил диод 10BQ060 – результат тот же….
Может быть, кто-то делал нечто подобное? В чём моя ошибка?
 1.sch ( 128 килобайт ) Кол-во скачиваний: 216




Спасибо за интерес к моей проблеме.

[Alexashka]

Странно, а почему было не подключить оптопары на +5 подавая управление на катод, тогда бы инверсию делать не понадобилось...
И еще почему-то на схеме ни одного конденсатора по питанию...
А эмиттеры транзисторов точно соединены с землей MCP!?

[Ruslan1]

резюмирую вышесказанное:

Общие замечания:
1. Если что-то не работает, смотрите сигнал осциллографом. Это гораздо полезнее чем искать в интернете про диоды.
2. Соблюдайте даташиты, причем оперируйте худшим значением, а не типичным.
3. Каждой ноге "VCC"- свой личный 0.1мкф поблизости. И неважно кто это- оптрон или ЦАП или МК.
По схеме:
1. Переключить светодиод оптрона так, чтобы он сидел между +U и выходом МК.
2. пересчитать резистор, исходя из худших параметров питания, оптрона и выхода МК
Например, пусть
максимальное выходное напряжение низкого уровня на выходе МК: 0.4V,
минимальный ток включения диода оптрона: 1.6mA
максимальное падение на диоде оптрона: 1.5V
минимальное напряжение питания: 5V+/-5% = 4.75V

Получаем максимальное сопротивление резистора:
R = (4.75 - (0.4+1.5)) / 1.6e-3 = 1781 Ом.
Если берете 5% резистор, то его номинал должен быть не более чем 1781*0.95= 1690 Ом

Проверить максимальный выходной ток ножки МК, при этом руководствоваться уже минимальным напряжением лог.0 на выводе, максимальным напряжением питания и минимальным падением на оптроне.

3. Выкинуть транзистор после оптрона.

По рисунку:
Я бы советовал чисто визуально разделить гальванически разделенные шины. Это позволит легче ориентироваться в схеме всем кто на нее смотрит.

P.S. а оптроны H11L1 хорошие. У меня из нескольких тысяч еще ни один не крякнулся при эксплуатации 24/7 причем тоже именно в таком режиме как у Вас (развязка шины SPI)

[D_K_]

БОЛЬШОЕ ЧЕЛОВЕЧЕСКОЕ СПАСИБО ВСЕМ НЕБЕЗРАЗЛИЧНЫМ.

Ответы (и доп. вопросы) по пунктам.

резюмирую вышесказанное:

Общие замечания:
1. Если что-то не работает, смотрите сигнал осциллографом. Это гораздо полезнее чем искать в интернете про диоды.

Своего осциллографа, к сожалению, пока нету. Но деньги коплю...

3. Каждой ноге "VCC"- свой личный 0.1мкф поблизости. И неважно кто это- оптрон или ЦАП или МК.

А зачем? Реактивных элементов в моей схеме нет, значит никаких всплесков напряжения быть не должно. цифровая помеха из МК в потенциометр пролезать не должна по причине гальваноразвязки обоих. Или я чего -то не учёл?

1. Переключить светодиод оптрона так, чтобы он сидел между +U и выходом МК.

Наколько я понимаю, для этого нужны програмные изменения - нужно сконфигурировать ногу МК на которой висит катод светодиода оптрона на вход (например DDRС2 -> 0). Это так или достаточно оставить всё как есть (сечас DDRС2 =1)?


Ещё раз большое спасибо.

[Ruslan1]

Своего осциллографа, к сожалению, пока нету. Но деньги коплю...

Хм. Я не предлагаю Вам покупать 8-канальный гигагерцовый Тектроникс. Купите любой советский долларов за 20-30. Поверьте, он очень быстро окупится.
Подозреваю, что такие деньги можно довольно быстро оторвать от бюджета семьи. И выбросить (подарить) потом не жалко будет, когда (и если) созреете на серьезный аппарат. Или найдите кого-то в Вашем регионе кто может подарить такое (у многих лежит- выкинуть жалко, а подарить некому).

А зачем? Реактивных элементов в моей схеме нет, значит никаких всплесков напряжения быть не должно. цифровая помеха из МК в потенциометр пролезать не должна по причине гальваноразвязки обоих. Или я чего -то не учёл?

Примите как данность, что жизнь сама по себе является "реактивным элементом" Может где-то там в потусторонней вселенной все иначе, но у нас и дорожки и провода и внутренние распределенные "реактивности" в любом физически существующем объекте присутствуют. Вы их не видите- а они есть.

Наколько я понимаю, для этого нужны програмные изменения - нужно сконфигурировать ногу МК на которой висит катод светодиода оптрона на вход (например DDRС2 -> 0). Это так или достаточно оставить всё как есть (сечас DDRС2 =1)?

Нет. ничего делать не нужно. нужно как и раньше выдавать нолики и единички. программу вообще ну никак трогать не нужно.