שְׁאֵלָה:
כיצד אוכל להשתמש בכניסת 12 וולט על סיכת ארדואינו דיגיטלית?
D.W.
2012-10-12 18:53:26 UTC
view on stackexchange narkive permalink

אני יוצר בקר למערכת 12 וולט באמצעות מיקרו בקר Arduino Uno. ליציאות אני משתמש במגן ממסר כדי להחליף את רכיבי 12 וולט. יש לי מתג החלפה של 12 וולט שמפעיל כמה רכיבי 12 וולט במערכת ואני רוצה להשתמש באות ההדק של אותו מתג כדי לשלוח לכניסה דיגיטלית של Arduino. אני יודע שהארדואינו יכול להתמודד עם מקסימום 5 וולט בלבד. מה תהיה הדרך הטובה ביותר להנמיך את ה -12 וולט היורד מהמתג ל -5 וולט עבור הקלט?

EDIT: המערכת מיועדת לשימוש ברכב. האם איכשהו צריך להוריד את הספק של מצבר הרכב כדי לא לפוצץ את הרכיבים?

עוצמת הספק של המכונית אינה רלוונטית - הרכיבים משתמשים רק בכמות הזרם שהם זקוקים להם.מצבר הרכב מסוגל לספק מאות אמפר, כאלה הנחוצים למנוע המתנע.זה לא אומר שתמיד זורמים מאות מגברים ועלולים לפגוע בדברים.:)
חָמֵשׁ תשובות:
stevenvh
2012-10-12 19:23:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

חדשות טובות! זה הולך להיות זול! :-)

מחלק נגדים פשוט יביא את ה -12 וולט ל -5 וולט שארדואינו יכול לעכל. ניתן לחשב את מתח המוצא כ-

\ $ V_ {OUT} = \ dfrac {R2} {R1 + R2} V_ {IN} \ $

ערכי הנגד בטווח של 10 kΩ הם בחירה טובה. אם ה- R2 שלך הוא 10 kΩ אז R1 צריך להיות 14 kΩ. כעת 14 kΩ אינו ערך סטנדרטי, אך 15 kΩ הוא. מתח הכניסה שלך יהיה 4.8 וולט במקום 5 וולט, אך הארדואינו יראה זאת עדיין כרמה גבוהה. יש לך גם קצת מרווח ראש למקרה ש 12 וולט צריך להיות גבוה מדי. אפילו 18 kΩ עדיין יעניקו לך 4.3 וולט מספיק גבוהים, אבל אז אתה צריך להתחיל לחשוב על 12 וולט נמוך מדי. האם המתח עדיין יראה כגבוה? הייתי מקל על ה- 15 kΩ.

ערוך
אתה מזכיר סביבת רכב ואז אתה זקוק להגנה נוספת. 12 וולט של המכונית אף פעם לא לגמרי 12 וולט, אבל לרוב גבוה יותר, עם פסגות של כמה וולט מעל 12 וולט הנומינלי (למעשה נומינלי דומה יותר ל -12.9 וולט, עם 2.15 וולט לתא.) ניתן למקם זנר 5 וולט. דיודה במקביל ל- R2, וזה אמור לנתק כל מתח גבוה מ- 5 הזנר. אבל מתח הזנר משתנה עם הזרם, ובזרם הכניסה הנמוך הנגדים נותנים לך שהוא ינותק במתח נמוך יותר. פיתרון טוב יותר יהיה שיהיה דיודת שוטקי בין קלט הארדואינו לבין אספקת 5 וולט. ואז כל מתח כניסה גבוה מ -5.2 וולט יגרום להתנהלות דיודת שוטקי, ומתח הכניסה יוגבל ל -5.2 וולט. אתה באמת צריך דיודת שוטקי בשביל זה, דיודת PN נפוצה כוללת ירידה של 0.7 וולט במקום שוטקי. 0.2 וולט ואז מתח הכניסה המרבי 5.7 וולט עשוי להיות גבוה מדי.

עדיף
מצמד האופטי של מייקל הוא אלטרנטיבה טובה, אם כי קצת יותר יקרה. לעתים קרובות תשתמש במצמד אופטי כדי לבודד קלט מפלט, אך תוכל גם להשתמש בו כדי להגן על קלט כמו שאתה רוצה כאן.

enter image description here

איך זה עובד: זרם הקלט מדליק את נורית ה- LED האינפרא-אדום, הגורם לזרם יציאה דרך הפוטו-טרנזיסטור. היחס בין זרם הקלט והפלט נקרא CTR , עבור יחס העברה נוכחי. ל- CNY17 יש שיעור קליקים מינימלי של 40%, מה שאומר שאתה צריך קלט 10 mA עבור פלט של 4 mA. בואו נלך על קלט 10 mA. ואז R1 צריך להיות (12 V - 1.5 V) / 10 mA = 1 kΩ. נגד הפלט יצטרך לגרום לירידה של 5 וולט ב -4 מיליאמפר, ואז זה אמור להיות 5 וולט / 4 מיליאמפר = 1250 Ω. עדיף שיהיה לך ערך קצת יותר גבוה, המתח בכל מקרה לא יירד יותר מ -5 וולט. 4.7 kΩ יגביל את הזרם לכ -1 mA.

Vcc הוא אספקת 5 וולט של הארדואינו, וווט הולך לקלט של הארדואינו. שים לב שהכניסה תהיה הפוכה: היא תהיה נמוכה אם ה -12 וולט קיים, גבוה כשלא. אם אינך רוצה בכך, תוכל להחליף את מיקום הפלט של מצמד האופטי ואת הנגד הנמשך.

ערוך 2
כיצד פתרון מצמד האופטי אינו מתאים. לפתור את בעיית מתח יתר? מחלק הנגדים הוא יחס יחס: מתח המוצא הוא מנות קבועות של הקלט. אם חישבתם עבור 5 וולט ב 12 וולט, אז 24 וולט ייתן 10 וולט. לא בסדר, ומכאן דיודת ההגנה.

במעגל מצמד האופטי אתה יכול לראות שבצד הימני, שמתחבר לסיכת הקלט של הארדואינו אין מתח גבוה מ- 5 וולט בכלל. אם מצמד האופטי פועל אז הטרנזיסטור ישאוב זרם, השתמשתי ב -4 mA בדוגמה לעיל. 1.2 kΩ יגרום לירידת מתח של 4.8 וולט, עקב חוק אוהם (התנגדות כפול הנוכחי = מתח). ואז מתח המוצא יהיה 5 וולט (Vcc) - 4.8 וולט על פני הנגד = 0.2 וולט, זו רמה נמוכה. אם הזרם יהיה נמוך יותר גם ירידת המתח תהיה קטנה יותר ומתח המוצא יעלה. זרם 1 mA, למשל, יגרום לירידה של 1.2 וולט, והפלט יהיה 5 וולט - 1.2 וולט = 3.8 וולט. הזרם המינימלי הוא אפס. אז אין לך מתח על פני הנגד, והפלט יהיה 5 V. זה המקסימום, אין שם שום דבר שייתן לך מתח גבוה יותר.

מה אם מתח הכניסה יהפוך גבוה מדי? אתה מחבר בטעות סוללת 24 וולט במקום 12 וולט ואז זרם ה- LED יוכפל ויהווה 10 mA ל 20 mA. CTR של 40% יגרום לזרם יציאה של 8 מילי-אמפר במקום ל -4 מילי-אמפר מחושב. 8 mA דרך הנגד 1.2 kΩ יהיה ירידה של 9.6 וולט. אבל מהספק של 5 וולט שיהיה שלילי, וזה בלתי אפשרי; אתה לא יכול לרדת נמוך מ 0 וולט כאן. אז בעוד שמצמד האופטי מאוד ירצה לצייר 8 mA, הנגד יגביל את זה. הזרם המקסימלי דרכו הוא כאשר 5 וולט המלאים חוצה אותו. הפלט יהיה אז ממש 0 וולט, והזרם 5 וולט / 1.2 קילו = 4.2 מיליאמפר. אז כל ספק הכוח שתצרף את זרם המוצא לא יעלה יותר מזה, והמתח יישאר בין 0 וולט ל -5 וולט. אין צורך בהגנה נוספת.

אם אתה מצפה למתח יתר תצטרך בדוק אם הנורית של מצמד האופטיקה יכולה להתמודד עם הזרם המוגבר, אך ה- 20 mA לא יהווה בעיה עבור מרבית המצמדים האופטיים (לעיתים קרובות הם מדורגים במקסימום 50 mA), וחוץ מזה זה עבור מתח כניסה , שכנראה לא יקרה IRL.

המערכת מיועדת לשימוש ברכב. האם איכשהו צריך להוריד את הספק של מצבר הרכב כדי לא לפוצץ את הרכיבים? אני חדש בזה. תודה
@D.W. אה-אוי, מכונית! :-(. אעדכן את תשובתי.
@D.W. - לא, קיבולת המצבר ברכב לא משנה. הזרם ייקבע על ידי המתח (12 וולט) וההתנגדות (25 קוהם בסך הכל). ואז על פי חוק אוהם ** הזרם יהיה 12 וולט / 25 kohm = 0.5 mA. לא משנה אם הסוללה היא מסוג 40 Ah או סוג 400 Ah; הנגדים לא יאפשרו יותר.
זה מצוין. תודה על עזרתך. פשוט סקרן אבל האם משהו כזה יעבוד? http://www.robotshop.com/ca/productinfo.aspx?pc=RB-Spa-750&lang=en-US
@D.W: עם מצמד האופטו אתה יכול לשמור על הסוללה מופרדת מהארדואינו, אך אם היא מופעלת מהסוללה, שני האדמות יהיו מחוברים.
@D.W. כן, נראה בסדר. אותו מוצר ניתן למצוא באתר [Sparkfun] (https://www.sparkfun.com/products/9118), שם יש מידע נוסף, כמו קישור לגליון הנתונים של מצמד האופטי. אתה מקבל 2 ערוצים, אתה יכול להשתמש בשני כדי לחוש מתח אחר שהועבר במידת הצורך.
@D.W. - בבקשה. רק חשבתי: האם עלי להוסיף לתשובה שלי מדוע מצמד האופטי בסדר עם מתח גבוה יותר, שם המחלק זקוק להגנה נוספת, או שזה ברור? פשוט שאל אם אתה זקוק למידע נוסף. (רק אל תשאלו כסף ;-))
@stevenvh אולי אם לא אכפת לך כי אני לגמרי חדש בעולם המדהים הזה של אלקטרוניקה. אני טכנולוג מכני וכמעט ולא נגענו בשום דבר בחשמל בקולג 'שלא לדבר על אלקטרוניקה. תודה
@stevenvh גם רק שאלה מהירה: המדריך Arduino Uno אומר כי מתח הכניסה המומלץ הוא 7-12 וולט והמגבלות הן 6-20 וולט. האם זה אומר שאני יכול להפעיל אותו ישר מצבר לרכב? תודה
@D.W. - 12 וולט של מכונית יכול להיות רועש ביותר, ועשויים להיות עליו קוצים גבוהים. כדי להגן על ווסת המתח של הארדואינו מפני אלה אתה יכול להציב [TVS] (http://en.wikipedia.org/wiki/Transient_voltage_suppression_diode) (דיודת מדכאי מתח חולף) על פני כניסת החשמל של הארדואינו.
@stevenvh תודה סטיב. אני מצפה לחזור לטובת מישהו חדש בתחום האלקטרוניקה ברגע שאני בטוח בזה. תודה
הערה נוספת: ערך קלט HIGH לוגי של מכשירי 5V רבים הוא משהו הנמוך בהרבה מ- 5V - ה- PIC שאני משתמש בו דורש רק 2V כדי לקרוא לוגיקה 1. אז באמצעות מחלק מתח פשוט עם נגדים 4.7K ו- 1.8Kיירד 12 וולט ל -3.3 וולט.אם אתה מקבל מתח עד 18 וולט, הקלט לסיכה שלך יהיה עדיין מתחת ל -5 וולט.
@stevenvh תודה על התשובה הרחבה.תהיתי אם אוכל ללכת עם מעגל [הבא] (http://imgur.com/v1LdKym) אם אני רוצה פלט HIGH עבור קלט HIGH (12V גם כאן אבל לא מכונית :)) ה- X1 מתחבר ל- GNDכאשר לוחצים על הכפתור, Y1 הוא לסיכת ארדואינו.
חחח, אלקטרוניקה .. גורם לתכנות להיראות ממש קל!
מכיוון שסיכמת כאן את כל האפשרויות, [יש דעה] (https://forum.arduino.cc/index.php?topic=153143.0#msg_1148863), שאתה יכול רק להגביל את הזרם ולתת להגנת ההידוק של AVRדיודה שומרים על המתח.מוצע שנגד פשוט של 47k - 100k בסדרה צריך לעשות זאת.נראה כמו אפשרות השוטקי שלך, אך ללא השוטקי החיצוני.או שלא?האם היית רואה בכך אפשרות תקפה?
גם פוסט משלך כאן :) https://electronics.stackexchange.com/a/35817/180863 אז אני מניח שזה עונה על השאלה.
Michael Karas
2012-10-12 18:59:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

דרך טובה לבודד את אות המתג 12 וולט תהיה להעביר אותו דרך מצמד אופטו. המעגל יוגדר בדומה להלן.

enter image description here

Vi בתרשים מייצג את ה 12 V במעגל שלך שמועבר על ידי המתג שלך (S1). בחר R1 כדי להגביל את הזרם דרך החלק D1 של מצמד האופטו לרמה שנמצאת בדירוגי הרכיב שבחרת.

מצמדי אופטו אינם המרכיבים המהירים ביותר בעולם, במיוחד הזולים ביותר, אך במקרה של פעולה איטית כמו מתג בשליטה אנושית, מהירות המצמד אינה מדאיגה מעט.

angelatlarge
2013-03-10 14:01:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

ניתן להשתמש גם בדיודה ובנגד, באופן הבא:

schematic

לדמות את המעגל הזה - סכמטי שנוצר באמצעות CircuitLab

הייתי הופך את הנגד למשהו נוקשה למדי, אחרת תשקע הרבה כוח מהמעגל הזה. היופי במעגל זה (בהשוואה למחלק המתח) הוא שלא אכפת לו האם המתח המקורי שלך הוא 12 וולט, 14 וולט או 15 וולט: הוא יהיה 5 וולט (למעשה 5.2-5.3 וולט תלוי בדיודה) ללא קשר מתח הכניסה.

זה די חכם, +1 לעצמאות מתח!
זהיר עם מתח יתר בדירוג מקסימלי מוחלט.לדוגמא, גיליון נתונים של ATmega32u4: מתח בכל פין ביחס לקרקע (8): -0.5 וולט ל- VCC + 0.5 וולט.אם משתמשים בדיודה רגילה, המתח יהיה גדול מ- VCC + 0.5V אם משתמשים במעט פחות מ -170kOhm.אני חושב שדיודות שוטקי הן הבטוחות ביותר לכך.
cyberponk
2017-02-06 11:13:26 UTC
view on stackexchange narkive permalink

לצורך אי תלות במתח, השתמש בנגד לווסת את הזרם ובזנר כדי לווסת את המתח, כך:

schematic

לדמות את המעגל הזה - סכמטי שנוצר באמצעות CircuitLab

עם נגד של 30k, זה יפיק 4.99V וישתמש רק בכ- 234uA @ 12Vin.
במקרה זה:
R1 צורך 234uA x (12V - 4.99V) = 1.64mW
D1 צורך 234uA x 4.99V = 1.17mW

צריכת חשמל כוללת: 2.81mW (כאשר הקלט גבוה)

לכל דבר גלוי הייתי משתמש בחלוקה נגד LED + בסדרה בכדי לתת אות 5V ב 12V ולשים את דיודת הזנר במקביל לחצי התחתון של המחלק ולד כדי להגן מפני מתח יתר.כך נורית ה- LED נדלקת כשיש אות קלט ונותנת משוב חזותי.
@GoswinvonBrederlow אתה יכול בבקשה לצייר את מעגל הוביל / דיודה / נגד החוצה?
בתכנית הנ"ל הגדירו R1 ל- 770 אוהם והוסיפו 330 אוהם ונורית אדומה במקביל לדיודת זנר.ואז בכניסת 12V ~ 9mA יזרום דרך ה- LED ותקבל אות פלט של 5V.אם מתח הכניסה עולה למרות שדיודת הזנר תגביל את אות הפלט ל 5.1V ותגן על הארדואינו וגם על ה- LED.
Ton Nies
2015-12-30 21:21:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

קצת מאוחר אבל במכונית שלי אני משתמש ב- LM7805. עובד מצוין והוא זול.

לא זול כמו 2 נגדים או נגד ודיודה.
@TonNies טעית השאלה.OP אינו מחפש מתח אספקה לבקר שלו.זה יותר על מיזוג אותות.
שום דבר לא בסדר בשימוש ב- LM7805 לשינוי אותות 12V ברמה.
@chugadie: אבל גישה מאוד לא שכיחה ו"יקרה "יחסית אם כל מה שאתה רוצה זה להוריד 12 וולט לסיכת IO אחת.


שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...