Ув. электронщики, гляньте плиз схемку.
Нужно опрашивать N датчиков (включенный светодиод оптрона) на схеме привел только два.
Датчики на расстоянии 1-2м друг от друга и 10-20м от опрашивающего устройства.
Скорость опроса 1-5 милисекунды.
Будет ли это вообще работать?
И оч. интересует достаточная ли защита входа мк?

делитель R1-R3 посчитан небрежно
-во-первых. лог 1 на входе слишком близко к питанию 3.3, в разбросе параметров может 3.3 вольта превысить.
-во-вторых, R1и R2 лучше выбрать одного номинала. Это и хороший тон по снабжению и зачем для какого-то логического датчика гонять токи в 12мА через оптрон. В 10 раз меньше хватит.
Выходы опроса тож перегружены неоправдано. Не нужно качать в базы опросных ключей избыточные токи.
Защита диодная... при правильно посчитанном делителе можно и без нее. И без R4 тоже

Спасибо за консультацию.

Согласен, забыл о разбросе.


Думаю что больший ток поможет избежать внешних наводок (сварка, дрель и т.д. за стенкой). Или я ошибаюсь?


T1,T2... это транзисторы мс ULN2803. Внутри неё уже есть последовательные с базой резисторы 2,7 кОм.
Так что думаю R5,R6 вообще не нужны.


Изделие подключается посторонними юзверями.
И подключат они его к 12V или 5-24V никто не знает.
Хотелось бы чтоб при неправильном подключении просто ничего не работало а не задымилось.
Вот и пытаюсь както защититься.
Может Вы что посоветуете?

Не, за стеной, даже фанерной, ничего Вам от сварки не грозит. Особенно, если витая пара для подключения. Думаю. что даже в полуметре не грозит.
А вот прокачать аж 12 мА через оптрон - не всегда удобно.
Да, если резисторы из набора (внутри набора транзисторов), то можно не ставить ничего дополнительно.

Что до подключения... никакая защита не спасет от дурака. Защититесь от 24 вольт - сунут в 240.
Спасает только одна мера. Ее придумал Лазарь Моисеевич Каганович, когда его направили руководить министерством путей сообщения. Министерство накануне прославилось множеством аварий. Он быстро сформулировал простое правило: "У каждой аварии должны быть фамилия, имя и отчество". Через полгода все аварии на железных дорогах прекратились.

Как крайнюю меру, можно стабилитрон вольт 6-7 в точке соединения R1 R2 и на землю. В случае чего - выгорит R1, остальное останется.

Согласен с ув. Microwatt в том, что ток через оптроны можно было бы несколько уменьшить для облегчения их режима - я бы выбрал 5-6 мА. А в остальном, на мой взгляд, все правильно. Защита достаточная, работать будет, помехоустойчивость должна получиться очень хорошая. Я бы, пожалуй, еще каждый фототранзистор зашунтировал бы керамическим кондерчиком примерно 10 нФ, поставленным неподалеку от него, чтобы наводки их не попортили.

Предполагал диодами еще защититься и от статики.
Поскольку юзеры могут и будут когда удобно и сколько захочется втыкать/вытыкать разьём возле оптрона
и шо они будут сним делать после отключения хз (шерстяные свитера и т.д. ).

Во первых почему 10-20метров от оптронов до опрашивающего устройства. Хорошим тоном являеся 10- 20 метров слева от оптронов. со стороны светодиодов. В крайнем случае в каждый сигнал ещё один оптрон вна каждый сигнал в опрашивающем устройстве. При этом не нужно гонять по кабелю сканирующую частоту, генерировать и самому ловить кучу помех.

Ссылки на "хороший тон" не катят, равно как ссылки на моду, на расположение звезд и т.п. Приведите технические аргументы, желательно с цифрами, почему это плохо. Не вижу никакого криминала в том, чтобы гонять по 20-м кабелю сканирующую частоту 200...1000 Гц.

Ув. гуру, так подсажите помогут ли диоды шоттки защитить вход мк от статики или они там абсолютно бесполезны?

Несомненно, помогут. Причем, совершенно необязательно Шоттки. Обычные кремниевые диоды (например, BAV99) помогут ничуть не хуже. С диодам у вас пуленопробиваемая защита входа от каких угодно издевательств.

И еще вопрос: как узнать максимально допустимую ёмкость (паразитную кабеля, монтажа и т.д.) при опросе с частотой 1кHz?
Предполагаю 3T=RC C=3T/R=0.003/1000=0.000003=3mkF правильно?

Неправильно. Чтобы оговаривать специально этот параметр нужно хотя бы порядок величин чувствовать. Или вычислить, измерить, если ранее не приходилось с этим дело иметь. Метр витой пары потянет пикофарад аж 60-80.
Чтобы набрать три микрофарады это нужен кабель от Саратова до Бомбея.
У Вас ничтожная частота и Вы сильно преувеличиваете всяческие опасности.
Реально опасно не просчитать аккуратно делитель и выйти за рамки допустимых логических уровней на входе приемника. Тогда будет по Черномырдину на десятом-двадцатом комплекте: "ну сроду же такого не было и вот, на тебе, - опять!".
Рисовать в каждой цепочке "на всякий случай" бездумно диоды, сапрессоры, варисторы легко. Но при этом нужно помнить, что каждый элемент, каждая пайка
- требуют проверки при изготовлении изделия.
- являются потенциальным источником отказа, снижают надежность изделия в целом.

Вас бы заставить денек-другой с тестером прозвонить все эти диоды на сборке и мысли пошли бы совсем по другому пути. А не звонить - зачем их тогда ставить? Если вдруг не припаян, оборван , течет и не работает?
"Защита от статики"? Модный оборот. А тогда нарисуйте тестовую установку и продумайте методику испытаний, чтобы доказать на каждом экземпляре, что предпринятые меры таки от чего-то помогают. Как только Вы почитаете как это делается там, где действительно необходимо, думаю, охота к украшательству схем пройдет навсегда.
Ну и потом... подозреваю. что Вы больше программист. Вам дорог МК и его Вы стараетесь защитить. А в таких делах нужно быть инженером. Т.е. думать за всю систему целиком.
Какая разница - пробъется вход МК или сгорит резистор делителя, пробъется защитный диод? Это все равно отказ изделия в целом и за это придется отвечать перед потребителем. Мне кажется. нужно всю схему просмотреть под этим углом зрения. Она должна быть "равнопрочной" во всех ее элементах, включая и не показанное Вами на обсуждаемой схеме.

В большинстве случае, внешние защитные диоды на входе МК - совершенно лишние. В данном случае - тоже. Нужно лишь открыть даташит на Ваш МК и убедиться, что они уже есть внутри МК на данном входе. В большинстве случаев - так оно и будет, но бывают исключения...
Если действительно датчики будут работать вблизи сварки и другого сильного источника наводок, то снижать ток для опроса датчиков я бы не стал - оставил бы на уровне 10-20мА, по своему опыту работы вблизи сварочного оборудования...
Прозвучала правильная мысль, что каждый датчик лучше соединять с устройством отдельной витой парой. Или экранированный кабель использовать. По крайней мере, недопускать в соединениях датчиков отдельных "непарных" и неэкранированных проводов.
Насчет защиты от дурака... Я рекомендую поставить супрессор параллельно питанию 12в, и еще можно предохранитель на вход последовательно. От любого дурака это возможно не спасет, но по крайней мере - минимизирует нанесенный ущерб...

Я не электронщик, но мне стало интересно. А почему вы сделали N штук OUT и один IN, а не наоборот, один выход для питания всех транзисторов оптопар и N входов? Мне кажется наоборот логичнее, и при этом не нужно будет заботиться о частоте опроса.

Я тоже не электронщик, но жизнь заставляет учиться.

На самом деле в этой теме я пытался выяснить вообще работоспособность такой схемы и необходимость защиты входов мк.
Выяснил, всем спасибо.

А реально это будет выгдядеть как сетка X-Y, где X-выходы а Y-входы (2х1 как на схеме, 4x4, 8x8 ...).


Понял. Но опыта нет. Вот и выясняю потихоньку.

Предполагаю использовать обычный телефонный кабель 4-ре жилы и на концах RJ-11.
Ув. Microwatt не знаете ли Вы случайно примерную ёмкость оного кабеля?

Понял. Учту.

Вы, как всегда правы. Процессор он хоть и не шибко дорогой, но в нём же программа, своя, родная.

Согласен.




Проц планирую XMEGA, а где в DS инфу о наличии защитных диодов искать?

Смотрите описание внешних портов ввода-вывода. Должны быть схемы приведены, или хотя бы написано что-то на этот счет...

Неа, не нахожу

Судя по допустимому диапазону входного напряжения для любого пина, можно предполагать, что диоды там все-таки есть:

Но прямого упоминания о них тоже не нашел... Если сомневаетесь, поставьте внешние...

Если в даташите нет схем входных каскадов, то часто указывают предельный входной ток. Это и есть параметр защитного диода.
Их вроде везде уже ставят, даже в простых логических схемах внутри они есть.
Идея опрашивать датчики, включенные в виде матрицы - вполне работосбособна. Когда-то даже делал 8х8 для сухих контактов. Экономит входы-выходы. Но посчитать по постоянному току все уровни и падения на ключах нужно аккуратно.

Во всех современных МП и логике есть защитные диоды шоттки на входах (I/O). Но! Они маленькие и малотоковые (например сравните 0.5В при 20мА, а не 0.35В при 500мА) из-за проблем с их габаритами и паразитными емкостями (из-за скорости) и рассчитаны они не на постоянную работу, а на случайные и редкие события (разряд от от тела и пр.) в основном при тестировании при изготовлении, упаковке и монтаже и деградируют при этом. Рассчитывать на них нельзя. Поэтому в серъезной аппаратуре надо ставить свои шоттки, TVS и даже доп логику для развязки на входах куда подключены внешние сенсоры, кабели или другие приемники и даже передатчики. У Вас есть выбор: проверить это на своей шкуре (изделиях) либо спать спокойно. Я проверял это на своей шкуре. Защита, защита и еще раз защита... В Вашем случае рекомендую оптроны ставить на туже плату, где МП, подключать внешние кабели к светодиодам оптронов через токоограничивающие резисторы и защищать входы со стороны кабелей TVS-ами (благо их полно вплоть до 0402 корпусов). Резисторы SMD (если они SMD токоограничивающие) деградируют от статики, поэтому TVS-ы надо ставить прямо на воде. Даже при этом серъезная статика (15кВ по воздуху) может выводить из строя МП за счет паразитных емкостей на плате и оптронов я это тоже проходил на своей шкуре.

Да ладно, Вам! Тот же Микрочип даже не возражает, если через эти защитные диоды Вы будете запитывать весь МК в постоянном режиме. А входные токи в пол ампера - это вообще нонсенс для МК, при его собственном общем потреблении порядка 10-100мА, да и то не всегда...

В серьезной аппаратуре обычно не тянут по кабелю на 15 метров логические цифровые сигналы, тем более - аналоговые. За редкими исключениями, связанными, как правило, со стыковкой с какой-нибудь допотопной аппаратурой полувековой давности. Оцифровывают все "на месте", затем передают по RS485 или RS422, например. Там все перечисленные Вами проблемы давно и успешно решены - дешево и сердито. Так что, не морочьте голову начинающим...

Роль встроенных диодов на входе МК состоит в том, чтобы во время транспортировки и хранения МК предотвратить пробой затворов входных MOSFET транзисторов. Они отнюдь не предназначены для того, чтобы защищать входы МК от чего бы то ни было в рабочем режиме.

Если в рабочем режиме через эти диоды протекает заметный ток, то этот ток может вызвать срабатывание паразитной тиристорной структуры, которую данные диоды образуют вкупе с остальными транзисторами МК. Срабатывание этого паразитного тиристора приводит к катастрофическим последствиям: МК "закорачивает" питание через себя, после чего МК может просто сгореть, если шина питания способна обеспечить достаточно большой ток. При малых токах питания МК не сгорает, однако утрачивает работоспособность, привести его в рабочее состояние можно только после выключения питания.

Ранние ИС серьезно страдали от этого эффекта, они защелкивались от каждого кошкина бздеха. Впоследствии JEDEC ввело стандарты, согласно которым паразитный тиристор должен быть довольно нечувствительным. Стандарты требуют, чтобы паразитный тиристор не срабатывал, если через входны диоды защиты от статики протекает ток до 20 мА.

Что происходит в тех случаях, когда в рабочем режиме черех эти диоды протекает ток менее 20 мА, изготовители ИС как правило вообще не оговаривают. Вместо этого они вводят в даташиты типовое требование, чтобы напряжение на любом входе не превышало напряжений земли и питания более чем на +-0.3 В. Понятно, что при соблюдении этого требования защитные диоды на входах МК просто не откроются.

После настойчивых расспросов служб тексуппорта многих фирм, разным людям с трудом удавалось выдавить из них ответ на вопрос, какой величины ток через защитные диоды будет безопасен в рабочем режиме. Как правило ответ был такой: не более 0.5 мА, при превышении этого тока работоспособность МК не гарантируется.

0.5 мА - это очень мало, построить надежную защиту в расчете на такой ток довольно трудно. Если в схеме стоят внешние диоды, они безболезненно выдержат ток порядка 1 А, защита получится надежной. А резистор между входом МК и внешними диодами как раз и будет гарантировать, что через диоды защиты МК ни при каких обстоятельствах не будет протекать ток более 0.5 мА.

Вам только забыли расшировать, что именно не гарантируется... Не гарантируется правильная работа, например АЦП или компараторов. Особенно, если аналоговый вход АЦП расположен рядом со входом, на котором в этот момент могут сработать защитные диоды. Еще когда напряжение питание МК используется как опорное для этих модулей... Решаются эти проблемы относительно просто - на время подобных преобразований, все "подозрительные" входы, где могут открыться защитные диоды, должны переключаться на выход. Тогда подобных эффектов не будет.
С эффектом защелкивания как-то ни разу не приходилось сталкиваться, если соблюдать ограничения тока, согласно DS. Видимо это проблема решена производителями МК.

Ну а вам забыли привести полный список узлов, на который этот ток может оказывать влияние. Поэтому вы находитесь в блаженной уверенности, что "решаются эти проблемы относительно просто".

Мне лично достаточно того, что хоть не гарантируется работа хоть какого-то узла. Будь это АЦП, компаратор, Brown-out Detector, RTCC или PLL, гадать на сей счет и экономить гроши за счет внешних диодов - в ущерб надежности - я и сам не буду, и другим не стану советовать.

Выбор достойный, конечно. Но китайцы Вас не поймут...
Вообще-то, в схеме топикстартера, похоже, ни АЦП, ни компараторы не используются. А защитные диоды будут срабатывать только в явно аварийных ситуациях. Так что, проблема больше надуманная, чем реальная. Отсутствие внешних диодов никак не скажется на надежности работы данного конкретного устройства, по моему скромному мнению.

Нет не забыли. В DS на PIC-и эта ситуация где-то описана - на что именно может повлиять ток через защитный диод.

Какой МК используется ТС, и какие в нем используются узлы я не знаю, а гадать не люблю. Статический разряд "аварийной ситуацией" не считаю, мои устройства при этом обязаны продолжать работать и не глючить. Для промышленных устройств это типовое требование.

Начинающим и недостаточно опытным разработчикам еще раз посоветую не экономить на надежности и защите. Это не окупается, затраты на последющую борьбу с глюками намного превышают все копеечные экономии такого рода, даже если проблемы возникают не в каждом пректе, а в одном из нескольких. Кроме того, советую не использовать "контекстно-зависимые" решения, типа перевода входов на выход на время работы АЦП, и т.п. Для радиолюбителей такой подход вполне годится, а для промышленных изделий лучше им не пользоваться. Консервативные и простые решения гораздо предпочтительней. Чтобы понять это на собственной шкуре, вам потребуется накопить годы опыта. Но только дураки учатся на своих собственных ошибках (с)

Для начинающих - конечно предпочтительнее. До той поры, пока они не начнут делать серийные промышленные изделия. Тогда они обнаружат, что все "консервативные и простые решения" уже давно сделаны до них, и повторять их нет смысла - не продадутся эти изделия. А другие решения использовать - им религия запрещает. А чтобы понять, что они могут быть не менее надежными и не глючными - потребуются годы опыта работы с совершенно другими подходами. Но только дураки учатся на своих собственных ошибках (с)

Подобные рассуждения имеют хоть какой-то смысл только на коротких промежутках времени, когда экономическая картина выглядит статической, а технический прогресс незаметен. Они могут встретиться у молодых людей, для которых полгода жизни - это целая эпоха. А на больших отрезках полностью теряет смысл, поскольку техника вообще и электроника особенно развиваются настолько быстро, что никакое "то, что уже давно сделано" не живет более полутора десятков лет в лучшем случае. Даже на замену новые изделия в основном продаются не за счет снижения их цены на пять копеек, а за счет того, что они имеют новые функции. А кроме замены, которая сама по себе не делает большой погоды, гораздо большую роль играет экспансия - новые изделия появляются там, где раньше просто ничего не было, потому они и продаются.

А вот там, где старые надежные изделия пытаются заменить сделанным наспех глюкаловом, которое чуть-чуть дешевле, там, действительно, проблемы с продажами неизбежны - рынок это отвергает.

Противоречите сами себе: то для Вас полгода - не эпоха, то развитие "настолько быстрое", что решение живет полтора десятка лет...

Под замену, новые изделия начинают искать только если старые чем-то не устраивают. Из всех предложенных на рынке выбирают те, у которых соотношение цена-качество лучше, при приемлемой цене. Ради сомнительных новых функций и модных фитчей в промышленности изделия менять никто не будет, и оплачивать прибавку к цене за их наличие - тоже. Они обычно идут "в нагрузку" к базовым функциям совершенно бесплатно, и зачастую остаются пользователями невостребованными...

Это где еще такие места остались? По моему все ниши забиты "выше крыши", и найти свободную - очень трудно.

Еще раз. Если Вы выйдете на рынок со "старым надежным решением" и аналогичной ценой, где подобных "решений" и цен уже и так "пруд пруди" - рынок вас также отвергнет, как если выйдете с "наспех сделанным глюкаловом".

Я бы сделал одно дополнение: Должны работать после (не во время) приложения статики. Работа (и что именно понимается под "работой") во время приложения статики, на мой взгляд, должна оговариваться отдельно.


+

в лучшем случае, т е. максимум. Чаще - оно живет гораздо меньше. Странно, что такие вещи приходится пояснять.

Господа! Давайте перестанем отвлекаться на рассуждения об особенностях рыночной экономики. Надеюсь, во всех "за" и "против" дополнительных элементов защиты автор уже разобрался и сможет принять решение о их необходимости самостоятельно.

Ага.
Что бы ни кого не обидеть о принятом решении тихонько промолчу.

Скажу только что из всей периферии процессора будет использоваться только :
RTC, USARTS, Sampled BOD, Timers, AC (крайне редко), External Interrupts и режим Power-save.

"использоваться только" и "крайне редко" не имеет отношения к наличию или отсутствию защиты. Есть концы наружу устроуства, есть в устройстве другие напряжения отличающиеся от питания МП - надо думать о защите МП. Если только не игрушки делаете.

К сожалению оптроны уже в датчиках.


Да, резисторы планирую SMD 0805, а что с ними может быть от статики? изменится сопротивление? и какие резисторы посоветуете?
TVS-ы это что?

Да ничегошеньки с ними не будет. Скорее карась утопится, чем это сгорит от статики.
TVS-ы это что? Это такие стабилитроны подороже. Почему-то теперь считается, что стабилитрон за десять рублей работает ровно в 10 раз лучше, чем за рубль.



Ну да, при 0.3 вольта никакие диоды толком не откроются, ни внешние, ни внутренние.
Городить же на каждый вход два диода и заваливающий фронты резистор - крайняя мера и на должна быть оправдана.
В обсуждаемой схеме это явно избыточно. Просто нужно реально представлять себе какой величины дожны быть внешние поля чтобы навести более 3 вольт на 1кОм.
Я сам бывал в таких ситуациях. Неясно и чего-то смутно боимся?
Отбросили лень и отмеряли полметра витой пары, замкнули ее на 1ком или проектный делитель, подключили осциллограф, рядом проложили провод по которому пропускаем периодически 5 ампер от лабораторного источника. Мало? Поставили аккумулятор с балластом и пропускаем 20, 40, 100 ампер. Что видим на экране? И чего мы боимся? Если бояться есть чего, то тут же испробуем все методы защит, ограничений и т.п. , потребуем сделать соответствующие записи в ТЗ.

Цитата(zombi @ Oct 14 2012, 17:43)
Да, резисторы планирую SMD 0805, а что с ними может быть от статики? изменится сопротивление? и какие резисторы посоветуете?

Я так тоже считал до первых испытаний на статику (лет 15 назад). Поэтому поставил стандартные Thin Film SMD 0402 резисторы 10К на вход, чтобы, как-бы, защитить TVS и после резисторов TVS. После 3-х раз прикладывания статики с помощью стандартного прибора и стандартных методик для воздушного (15кВ) или контактного (8кВ) методов приложений статики, величины резисторов уплывали до 50-60К. Правда после одного прикладывания уход был толко до 15-16К. Конечно ставил резисторы от разных производителей, но того же типа. Другие типы резисторов не тестировал, нет необходимости.
Уже, по меньшей мере, 15 лет использую описанные мной решения и все такие испытания мое оборудование проходит успешно.

Что-то , похоже, Вы не на статику испытывали, а на наведенный импульс от грозового разряда.
150пФ заряжаем до 8киловольт... это? По крайней мере, насколько наслышан. это типовые испытания схем грозозащит телекоммуникационных линий. Хотя, горят они, как свечки. Практическая статистика говорит, что около 75-80% разрядов парируют, в остальных случаях - горят. И это при близком разряде молнии. При прямом же попадании все на свете, от самоделок до самых крутых брендов, разлетается в медную пыль и угли. И еще пару метров кабеля сплавляется в нечто бесформенное.

Думаю, топик-стартеру это на вершине железных столбов не эксплуатировать, бояться тут нечего.
Ну и.. все-таки 0403 резистор это одно, а 0805 - немного третье.
Совсем бы четвертое - 1206 заложить и не мучаться. Во всяком случае, это много меньше места и мороки, чем всякие сапрессоры-варисторы.

Microvatt, я Вас уважаю и очень прошу, не надо ничего придумывать.
А всем повторяю, в электронике здравый смысл не работает.
А теперь по делу.
Воздействие о котором речь, это электростатический разряд. Защита, о которой речь, это защита от электростатики. По английски это ESD ptotection. Почитайте, например, популярные обзоры, которые первыми попались в гугле. Если надо, пришлю ссылки на книги.
https://www.google.com/search?q=esd+protect...205&bih=844
http://kit-e.ru/articles/shield/2008_3_188.php
http://electronix.ru/redirect.php?http://w.../200101/34.html
И испытания электронной аппаратуры производятся, если требуется, в соответствии со стандартами и апаратура для испытаний выпускается серийно.
Так вот, приведенные 15кВ для воздушного разряда и 8кВ для контактного - это стандартные уровни электростатики, к которым обычная промышленная аппаратура должна быть устойчива (понятие устойчивости расплывчатое, но обычно все хотят иметь работающую в рамках ТЗ аппаратуру после воздействия).
Еще одна цифра для сравнения. У стандартных современных микросхем можно найти в ДШ устойчивость к электростатике 2кВ. В специалных случаях эта цифра может быть больше. Иногда этот показатель отсутствует. Это значит, что микросхема не будет гарантированно работать с соблюдением параметров после воздействия ESD. Какого уровня? думаю, что ответ прост. Лучше аппаратуру защитить и не иметь проблем при испытаниях. Лет 16-17 назад я имел возвраты аппаратуры и анализ показал проблемы из-за статики у заказчиков.

В целях экономии энергии источника питания .