Добрый день.
Товарищ поделился схемой входов одной сигнализации, но возникли некоторые вопросы (Vdd=3V).
1. Вход1: защита по перенапряжению отличная, но не будет ли вывод ловить помеху, ведь токи из-за таких огромных сопротивлений минимальны?
2. Вход2: зачем R22? Может этот вход дополнить последовательным диодом, вдруг появиться +12, и кирдык МК
p.s. не будет ли лучше конденсаторы сменить на 470pF?
Спасибо.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

С конденсаторами С5, С6 явный перебор. Нужно посмотреть внимательно даташит. Допускают ли входы такой медленный фронт? R22 по задумке автора должен хоть через большое время как-то разряжать конденсатор С6.
Вся схема что-то доверия не вызывает. По входу что, уровни вдвое больше стандартных логических? Как там уровень лог 1 обеспечивается?

по входу1, после делителя R17-R18 получаем 5,4В ну и на R19 я так понимаю происходит окончательное падение напряжения до уровня лог. единицы (ток выходит равен 16мкА)
Т.е. если поставить 470пФ, то этот резистор не нужен?
Как бы Вы сделали?
Спасибо.

Входы любого МК защищены от перенапряжения диодами : один стоит между входом и +питания, другой между входом и землёй.
Большие сопротивления как раз и нужны для того что бы эти диоды пропускали маленькие токи и не горели.

Вопросы по порядку :
1) Вход не будет ловить помеху, т.к там есть С5 . И более того, номиналы R19 С5 наверняка специально подобраны для того что бы не пропускать на вход помехи выше определённой частоты
Постоянная времени 330к * 0.1u = 0.033 c , т.е всё больше 1/0.033 = 30Гц считается помехой .
Делитель R17 R18 там нужен для того что бы напряжение на входе 2 В оказывалось низким уровнем для МК

2)Предполагаю что вход 2 это какой-то детектор пробоя бортовой сети на корпус. Если на корпусе "земля" на входе МК 0, если на корпусе "+" на входе МК 1 . А если на корпусе ни то и не другое, это то же можно программно определить. Особенно если это вход АЦП.

MiklPolikov, огромное спасибо, все четко и ясно!
Вход2, насколько я знаю, такой же как и вход1, т.е. не компаратор. Он должен "ловить" землю на подключенном проводе.
Я так прикинул, может вход2 изменить таким образом?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

В любом случае конденсатор должен быть справа от резистора, на ножке МК , иначе пользы от конденсатора не будет.

Да , так и надо "ловить" землю, но по скольку мне не известны все тонкости , какие там у вас помехи и уровни на "земле" я не могу сказать зачем был нужен резистор от которого Вы избавились.

Как считаете, будет ли правильно:
1. Поставить диод, для защиты от подключения к +12В?
2. Стоит ли уменьшать подтягивающий питание резистор, чтобы помеха не садила на землю вход, или RC цепочка это уже исключает, и оставить 4,7К?
Спасибо.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

А он вкупе с сопротивлением контакта датчика при срабатывании оного даст тот уровень напряжения, который МК будет однозначно как лог.0 интерпретировать?
Сопротивление резистора определяется минимальным значением тока, который нужно пропускать через контакт датчика. Если тип контакта не известен, то считайте его (ток) величиной 10мА. В большинстве случаев при таком токе должно работать.

Точно, тут выходит делитель напряжения, но если посчитать по формуле Uвых=Uвх*(R2/R1+R2), где R2 сопротивление диода + контакта датчика, то даже взяв напряжение на ножке МК 0,1В, сопротивление R2 может достигать 10 МОм
Uвх/Uвых*R2-R2=R1

При использовании внешних датчиков на длинной линии всегда стараются использовать сигналы, передаваемые током, а не потенциалом. Как раз по причине меньшей помехоустойчивости потенциальных. Я бы на вашем месте "пожертвовал" один биполярный транзистор с помощью которого реализовал бы и защиту входа МК и прием токового сигнала с линии датчика.

упс, сообщение отредактировал чуть позже, чем Вы прокомментировали....
ну у меня получиться штук 7 (хочется сделать миниатюрное устройство)
Я вот в отредактированном посте №9 посчитал, выходит сопротивление линии не сильно повлияет на определение лог.0

Я лично не понял, что именно вы там посчитали. Вы нигде в топике не указали тип МК, чтобы можно было посмотреть наличие у него триггера Шмитта на входном пине и лог. уровни срабатывания. Если вход типа CMOS (VIL<=0,3*VDD), то вариант с диодом наверное подойдет. Если же TTL или TTLV, то может и не прокатить. Кроме этого, работоспособность зависит еще и от величины напряжения питания. У вас там 3В указано, тогда для CMOS VIL<=0,3*3В=0,9В. Для AVR, например ATMega8L, VIL<=0,2*VCC=0,2*3В=0,6В. Уже вариант с диодом не катит. Даже с Шоттки.

Да я там не то посчитал, на диоде же в любом случае происходит падение напряжения...
Буду использовать AVR ATmega, какую еще не определился по кол-ву выводов.

Тогда наверное придется отказаться от диода, и перед подключением измерять линию на появление в ней 12В.

Я тут прикинул, а если поставить стабилитрон на 3.3В?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Спасибо.
з.ы. "считывание земли" на входе и защита от появления 12В

Ну поставьте и ... вы никогда не получите на входе МК напряжение выше 1,5-1,7В. Если только на вход не подадите Вольт 100 или выше. Посмотрите в даташит любого маломощного стабилитрона 3,3В. Там нормируется ток при 1В на уровне 5мкА @ 25°C. 3В-(5мкА*330кОм)=1,35В. Это все что останется на входе МК от ваших 3В.

Не учел я ток утечки...

Интересно, а на сколько рассчитаны защитные диоды внутри МК, в даташите нигде не описано?

Этот вопрос давно мучает всех atmelофилов Считайте эту величину - 1мА. Наверняка не ошибетесь.

Если на ножку МК подано напряжение выше Vcc и ток протекает через встроенный защитный диод на питание, то при чтении порта будет выдаваться лог.1?
Если так, то в принципе достаточно одного резистора в 330К, при любых условиях ток не будет превышать 1мА.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Теперь становиться не понятно, зачем было автору схемы применять делитель напряжения, ведь в таком случае подтягивающий резистор R20, уже и не подтягивает ножку МК к питанию
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Спасибо.

Подтягивает к половине питания, которая в большинстве случаев сойдёт за лог. 1.
Попробуйте с другой стороны - рассчитайте пороговые напряжения на шнурке, которые контроллер будет однозначно воспринимать как 0 и 1. Потом сравните со случаем "в принципе достаточно одного резистора в 330К".

Если ток утечки через порт МК не более 1мкА, то падение напряжения на резисторе 330K при появлении на входе 12В составит 0.33В, и в данном случае перенапряжение пойдет на питание через защитный диод, ток в цепи увеличиться но он будет не более 1мА, т.е. ничего не сгорит, и будет читаться лог.1
Или я не прав?
Зачем подтягивать половину питания?

В контроллере Январь 7.2 сделано так.

Извините, не понял, что Вы считали. В любой из представленных картинок на последовательном резисторе упадёт всё лишнее напряжение (типа 12-(3.3+0.6)=8.1 В), и ток через него составит 8.1/3.3e5 ~= 25 мкА.
Но я Вам предлагал совсем другое:
- рассчитать напряжения на входном шнурке (Brown на картинке), которые контроллер ...;
- рассчитать то же самое для "достаточно одного резистора";
- сравнить, сделать выводы.

Не к половине питания, а к напряжению, воспринимаемому как лог. 1.
А зачем делитель на входе, сможете ответить себе самостоятельно, если таки не поленитесь немного посчитать.

ЗЫЖ в схему, где у Вас "достаточно одного резистора в 330К", добавьте хотя бы шотткин диод последовательно с 1к.

Если честно, то я не въезжаю, если там будет GND, то на МК в обоих случаях будет читаться лог.0
Если там будет 12В, после делителя на МК будет подано 6В.
А там где "достаточно одного резистора" будет... просто в два раза больше ток
дак эта лог.1 единица любой помехой станет лог.0?
По даташит на ATmega Input High Voltage min 0.7Vcc
Здесь rezident помог высчитать, что диод не подойдет для считывания лог.0 на входе.

А если будет 1 В? 2 В? ...
Найдите, исходя из даташитных уровней макс. 0 и мин. 1, соответствующие напряжения на входном шнурке.

Ну тогда уж бойтесь привязки 1к, через который при +12В на входе в +3.3В побежит 8.7 мА. (поэтому там необходим диод)
Ей-ей не понимаю, что Вы считаете.

Это тема похожей, но другой сказки.

Попробуйте наблюсть разницу во включении диода и посчитать самостоятельно.

max лог.0 = 0,3В; min лог.1=2,1В; питание 3В.
При всех этих расчетах, я не могу понять, что брать за константу... по-моему надо ток.
В даташите написано, что входной ток утечки ножки МК равен не более 1мкА, таким образом при данном токе падение напряжения на резисторе в 330К составит 0,33В (=1мкА*330К), и если на "шнурке" будет 2В, то на ножке МК будет 2,33В, а если есть делитель, то будет 1,33В... Вроде так?
Но смысл делителя, если от помехи мы защитились RC-цепочкой (330К+0.1мкФ) и земля на датчике будет присутствовать довольно долго (не менее 1с)? Или в авто земля может так сильно отличаться в разных местах подключения? Вроде же точек соединения массы по кузову довольно много.
Ой, ой. Не правильно прочитал Ваше сообщение, извините. Да, здесь выходит надо ставить диод Шоттки или может просто увеличить сопротивление?

Еще хотел уточнить, какой ток допустим для протекания в обратном направлении в цепи питания (например встроенные защитные диоды в МК сливают перенапряжение на питание)?
Спасибо.

Пообщался с xemul через ICQ, существенно улучшилось понимание вещей. =)
В общем буду делать так:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Если на вход1 подать 12В, то в цепь питания через 4,7К попадет около 2мА, что в свою очередь не вызовет изменения напряжения, т.к. потребление МК в активном режиме не менее 2,5мА.
P.S. мучает вопрос: в каких пределах может отличаться потенциал земли в разных местах авто? (т.е. ставить ли делитель напряжения на входе1, для считывания лог.0 при потенциале земли датчика, выше земли на плате)
Спасибо.

Если честно, то я уже задолбался приводить эту схему в качестве примера защиты входа МК от перенапряжений.
http://electronix.ru/forum/index.php?act=A...st&id=48569
Причем хочу еще заметить, что в борт.сети автомобиля при работающем генераторе напряжение всегда выше, чем 12В.
Зависит от качества контакта, его загрязненности и степени "ржавости" железа на пути к месту контакта.
Я вам уже предлагал поставить по биполярному транзистору для согласования уровней и защиты входов МК, но у каждого разработчика свои грабли, которые он любит и лелеет

А что проверенные промышленные решения уже не подходят?

Я первый раз ее вижу...
Если стабилитрон в схеме на 3В, то там выходит постоянно через него на землю утекает 1мА=(5-3)/2К, зачем?
И в схеме нет подтягивающего резистора. Вы предлагали чтобы на датчик текло около 10мА.
Плюс только в том, что вход может работать как на появление +12В, так и на появление GND.
А какова максимальная разность потенциалов? Просто опыта нет, даже прикинуть...
Что-то я сразу мимо ушей (или глаз) пропустил... Такой вход может читать как 12В на входе, так и землю. Но если потенциалы земель авто и схемы будут отличаться, будет читаться лог.1. Или это можно схемотехнически как-то исключить?
Спасибо.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Vasily_, я консультировался вообще о протеканиях токов. разности потенциалов и т.п.

Видимо потоу, что не пользуетесь поиском и считаете свои проблемы уникальными В то время, как их уже решали сотни тысяч раз другие инженеры.
Для того, чтобы не прийти с той же проблеме с которой боролись в посте #14.
Это схема защиты входа МК. Для того, чтобы преобразовать ее в схему приема сигнала с внешнего датчика, естественно, нужно добавить как минимум датчик тока в линии связи, который преобразует этот ток в потенциальный сигнал для измерения. То бишь еще pull-up или pull-down резистор, обеспечивающий минимальный ток запитки линии датчика, необходим.
Для приема сигналов уровня 12В используйте NPN-транзистор, для приема сигналов уровня GND - PNP.
Вот только ваша схема на транзисторе будет работать приемником всех помех, которые есть в автомобиле. Догадаетесь сами почему?

Думал, я думал, и решил все-таки применить схемы из поста 26.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Хочется только убедиться в верности моего утверждения: Если на вход1 подать 12В, то в цепь питания через 4,7К попадет около 2мА, что в свою очередь не вызовет изменения напряжения, т.к. потребление МК в активном режиме не менее 2,5мА.
И нужно ли ставить ли делитель напряжения на входе1, для считывания лог.0 при потенциале земли датчика, выше земли на плате?

rezident , приведенная схема защиты входа хороша, пока мы не подтянем ее резистором к питанию, и весь смысл в стабилитроне теряется (ток перенапряжения уходит на питание), т.е. это тоже самое что и моя схема входа1, т.к. два защитных диода есть в МК.
Ну как бы фильтр RС должен не пропускать помеху, тем более биполярный транзистор управляется током, а не напряжением...

Вы упоминали о семи входах. Подумайте, что будет если на все входы одновременно подать 12В?
Диоды в МК предназначены для защиты от статического электричества и не предназначены для постоянной работы в схеме защиты от перенапряжения. А чтобы "притягивать" можно было не к питанию МК, а любому другому (например, к тем же 12В) в третий раз предлагаю использовать биполярные транзисторы в качестве преобразователей уровней и защиты пина МК от перенапряжения
Ваш фильтр "соберет" все импульсные помехи в линии, проинтегрирует их, а транзистор, включенный в схеме ОЭ как усилитель с большим КУ, "с удовольствием" усилит этот интеграл.

Точно! Вот блин, сразу никогда бы и не подумал!!!
Всего 7 входов, но "землю читать" будут только 3, правда от этого не легче.
Вот! Я подтяну свой вход2 к 12В и дело будет в шляпе!!!
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Разве они не выдержат постоянный ток до 10мкА?
Если честно, я вообще ничего не понял. Что такое интеграл, знаю из математики, но как его связать с помехой... Т.е. выходит что и прямо перед ногой МК этот фильтр тоже собирает помехи? (ничего не понимаю...)
Мне очень хочется обойтись только пассивными элементами... Вроде сейчас схема идеальна?
Спасибо.

Время реакции увеличилось до 0,5сек. Уменьшилась помехоустойчивость. При токе входа МК -1мкА за счет падения на резисторах на входе будет 0,34В вместо нуля. Помехи в контуре земли могут еще повысить потенциал и 0,6В для устойчивого считывания лог.0 может и не получиться. Т.е. уровень лог.1 вы улучшили, а уровень лог.0 (активный, кстати, уровень) ухудшили.
Где я это утверждал? Зачем вы фразы вырываете из контекста и переиначиваете их смысл? Я не утверждал, что защитные диоды не выдержат ток 10мкА. Наоборот, я ранее указал, что ток до 1 мА они вполне нормально держат. Но изначально эти диоды не предназначены для таких целей.
Опять в огороде бузина, а в киеве дядька. Это предложение относилось к вашей схеме с транзистором из сообщения #29. Там база транзистора по постоянному току никуда не подключена и по сути является усилителем заряда, собранного на конденсаторе. Давайте уж конкретную схему обсуждать, а не додумывать то, чего на ней не отображено, но подразумевается.
Одно тоько утешает, что это схема сигнализации предназначена для вашего личного авто и не пойдет в серию каких-нибудь ВАЗовских автомобилей

Соберите RC-цепь в симуляторе и подайте на нее короткие импульсы. Посмотрите, что будет на выходе цепи через некоторое время.

Делайте, как говорит rezident, пока нет собственного опыта. Ваша цель экономия деталей или надежность системы?

На каждом импульсе, на выходе RC-цепи скачок заряда/разряда конденсатора, и чем короче импульс, тем меньше амплитуда скачка.
У меня просто резисторов целый мешок, а транзисторы надо покупать =)
rezident, спасибо, будем тогда на биполярных транзисторах строить входы. Почитал про разные включения транзистора, скорее всего подходит с ОБ, но вот принцип работы я не вкурил . Подаем +12 на базу-эмиттер (будет КЗ!), ток потечет от +3В через R1, коллектор, эмиттер и на вход МК. R1 регулирует выходной ток. R3 ограничивает входной ток и напряжение. Зачем нужен R2?
Ааа, чтобы не было КЗ, обязательно 2 источника питания! Значит не подходит.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Я добавил резистор на землю перед входом от помехи...
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Alt.F4, если вы привыкли делать все по наитию, "методом научно обоснованного тыка", то рекомендую проверять свои догадки хотя бы в программе-моделировщике. Установите, например, MicroCap. Введите свою схему и посмотрите как она работает. Её-богу, уже надоело глупости несуразные схемы рецензировать.

rezident, действительно не работает.
Подтягивать базу нельзя. Но как тогда защититься от помех, если RC-фильтр тоже не подходит?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Я Вам советовал подать импульсы. Т.е серию. Тогда станет видно, что RC-цепь еще способна накапливать (интегрировать) сигнал, когда период ипульсов мал по сравнению с постоянной времени (R * C). Т.е. серия помех откроет транзистор, установленный после фильтра.

Хорошо, что резисторов, а не просто проводов)

А как этого избежать?

Наоборот. Нужно. Но только соотношения резисторов выбирать правильно следует. В режиме насыщения транзистора на его базе около 0,7В. 0,7В/10кОм=70мкА утечка через резистор Б-Э. В то же время входной ток (12В-0,7В)/330кОм=34мкА. Т.е. получается, что весь ток "утечет" через резистор Б-Э и для базы транзистора (чтобы ввести его в насыщение) тока просто не хватит. Следовательно номинал 330кОм нужно уменьшить. Насколько? Опять же закон Ома рулит. Через коллекторный резистор нужно создать такой ток, при котором на коллекторе будет напряжение ниже порогового лог.0 - (3В-3В*0,2)/10кОм=0,24мА. Следовательно базовый ток может быть в h21э раз меньше. Для ключевого режима h21э принято считать=10, хотя реальный h21эможет быть и выше. Базовый ток должен быть 0,24мА*10=2,4мА. С учетом тока утечки резистора Б-Э нужно брать не менее 2,5мА. Итого базовый резистор вместо 330кОм превращается в (12В-0,7В)/2,5мА=4,53кОм или с учетом возможного минимального входного напряжения 10,5В - 3,9кОм.
Конденсатор из базы транзистора выбрасываем за ненадобностью и бесполезностью. Если нужно уменьшить полосу пропускания, то никто не запрещает вставить эту вашу любимую цепь 330кОм-0,1мкФ, но уже после транзистора.

Update. Для тех кто будет читать и применять подобный расчет. В моем расчете содержится ошибка - при расчете базового тока от величины коллекторного на h21э нужно делить, а не умножать. Впрочем, даже несмотря на эту ошибку, расчет даст вполне рабочий вариант номинала базового резистора. Тем более, что запас (по току) карман не тянет

rezident, вот это класс!!! Все понятно, я сам никогда бы так не догадался посчитать.
Немного пересчитал, т.к. из даташит МК max пороговое напряжение лог.0 = 0,3*Vcc.
В общем у меня получилось 4.7К. А где PNP, там по идее вообще не важен коллекторный ток, т.к. падение напряжения на эмиттер-коллектор в открытом состоянии минимально.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Наверное это уже не надо. Или лучше поставить конденсатор перед ногой МК?
Спасибо.

Ха-ха, и даже не обратили внимание, что у меня в расчетах ошибка имеется - при расчете базового тока на h12э делить, а не умножать нужно.
С этим номиналом тоже будет работать.
Опять получилась плохая схема. Представьте на вход подали 12В. На базе транзистора (12В-3В)*10кОм/(10кОм+1кОм)=8,2В, в то время как для большинства кремниевых транзистором максимально допустимое обратное напряжение Э-Б составляет порядка 5В. Ферштейн? Диод нужен. Либо последовательно с 1кОм, либо параллельно Э-Б.
Ну и насчет рационализации/сокращении резистора для запитки линии. Его нужно вернуть/добавить. Вы в его качестве сейчас используете резистор Б-Э. Но ведь резистор Б-Э служит для другой цели - он шунтирует обратный ток коллектора транзистора. Сейчас весь ток входного сигнала попадает в базу и усиливается транзистором. Если помеха будет достаточно "энергичная", то она вполне может полностью открыть транзистор. А вот когда вы нагрузите линии своим собственным резистором, то бОльшая часть энергии помехи уйдет через него. И помехозащищенность схемы на транзисторе будет гораздо выше.
Конденсатор там будет стоять без какой-либо пользы. Он только затянет нарастающий фронт при выключении датчика. Если хотите бороться с дребезгом контактов датчика, то лучше/проще его программно отфильтровать.

Йа йа =)
Действительно, сейчас пересчитаем.
Итак, ток базы во входе1 (NPN) получается должен быть не менее 0,1мА (0,021мА + ток утечки 0,07мА через 10К)
(10,5В-0,7В)/0,1мА=98К или 100К. Таким образом помеха может достигать 8-10В, и она вся будет уходить на землю через 10К.
По входу2 (PNP): коллекторный ток = ток утечки входа МК 1мкА + ток утечки подтягивающего землю резистора (10К) 3В/10К=300мкА (падением напряжения на переходе эмиттер-коллектор пренебрегаем). Таким образом коллекторный ток должен быть не менее 301мкА. Ток базы должен быть не менее 301мкА/10 + ток утечки через диод, который при 0,7В может быть максимум 10мА (из графика ВАХ в даташит на LL4148). Таким образом резистор базы должен быть равен (3В-0,7В)/10мА=230 Ом. Я взял 200.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Я так прикинул, если на входе будет напряжение даже 2В, то транзистор PNP откроется, т.к. напряжение на диоде будет 0,3В и его ток утечки значительно уменьшиться.
Т.е. если потенциал земли будет отличаться от схемного, то будет считываться лог.0. А помехи не будет, т.к. в разомкнутом состоянии на линии 12В и снизить их помехе будет сложно. Все что выше 3В, за счет делителя 200R+диод будет сбрасываться почти в ноль, и транзистор не откроется

Прихожу к выводу, что в данном случае (для меня) проще накормить голодного, чем научить его пользоваться удочкой

А я уже было обрадовался, что все верно...
Возникли вопросы по Вашей схеме:
1) если напряжение на базе-эмиттер максимум 5В (6В), то что будет с Q1, если вдруг повыситься напряжение в сети авто до 150В?
2) почему R6=1.8K? Ведь ток в базы в таком случае должен быть не менее 100мкА (1мкА ток утечки входа МК+300мкА через R8 =301мкА/10=30,1мкА+70мкА утечки через R7 (0.7В/10К)). Т.е. резистор базы = (3В-0,7В)/100мкА=23К, пусть 20К. Или где-то ошибка?
Спасибо.

Я не знаю, откуда в бортсети может возникнуть 150В? Если только автолюбитель-идиот на полном газу оторвет клемму аккумулятора Но даже если и возникнет, то транзистору ничего не будет. от 15мА в базу ему не поплохеет. Резистор в худшем случае сгорит. Только на фоне того, что и сколько еще сгорит в электроборудовании, стоимость резистора будет исчезающе малой величиной.
Я поначалу еще и диод нарисовал, аналогично тому, как включен второй транзистор, но памятуя, что вы страждете экономить, убрал его.
Из практических соображений. Из-за наличия диода. Чтобы ток базы (и диода) примерно 1мА составлял.
Но вы примерно угадали. Без учета диода можно номинал в 10 раз увеличить, до 18кОм. При расчете вы забыли падение на диоде учесть.

Это я на форуме прочитал, что бывают такие скачки... И тему создавал по защите питания.
Да, теперь все понятно, спасибо огромное!
з.ы. Жаль, что мне самому не удалось собрать схему... Кажется, что все учел, а как откроют глаза, и посмотришь с другой стороны, все не правильно

Например с катушек зажигания, до 400В бывает это норма для авто.

.Нажмите для просмотра прикрепленного файла