ЭЛЕКТРОНИКА Как правильно подать на пин ардуино 12-15 вольт?

[Carlo]

Всем привет! Для удобной работы (включить/выключить, некоторая логика и т.п.) с FM модулятором и регистратором автомобиля хочу сделать устройство. Но не уверен в правильности подачи сигнала от бортовой сети автомобиля.

Сеть может быть от 12 до 15 вольт (возможно и большие выбросы, не уверен...).

Подскажите, как правильно подключить на пин ардуино 12-15 вольт, чтобы полностью избавится от помех, не спалить арудино или пины и гарантировать 100% работу.




Спасибо!

Кажется во втором варианте необходимо заменить 10К на 5.1К

 

[Эдуард Анисимов]

Первая схема управляет только +5 вольтами подавая их при подаче 12ти вольт.
Откуда будет браться +5?

Вторая схема чувствительна к потребляемой мощности. Сгореть не даст, но просадки по напруге будут при большом потреблении. Схема хоть и проста, но её расчёт не тривиален.

Проще взять какой нибудь компенсационный стабилизатор в едином корпусе и сделать питальник на нём. Например 7805 или что то подобное. Их очень много.

 

[kostyamat]

@Carlo, вторая схема отлично подойдёт, разве что резистор 4.7к я бы заменил на 5.1к. Иначе при посадке аккумулятора до 10.5в есть риск не получить минимально необходимый уровень напряжения для 1. Если правильно помню, мин напряжение должно быть выше 2.8в.

Ну а в идеале, лучше использовать оптопару. Они дешёвые, и простые в использовании.

Результат поиска Google для https://i.sstatic.net/toWG3.png

Это даст полную изоляцию ардуино от цепи 12в автомобиля.
Если использовать pinMode(pin,INPUT_PULLUP)
то транзистор оптопары подтягивать к питанию не нужно. Ну и нужно учитывать, что оптопара инвертирует логику входа.

 

[kostyamat]

@Эдуард Анисимов, разговор не про питание Ардуино, а способе подачи сигнала на цифровые входы контроллера.

 

[Эдуард Анисимов]

@Эдуард Анисимов, разговор не про питание Ардуино, а способе подачи сигнала на цифровые входы контроллера.

Тогда Вы правы. Я немного не допонял суть вопроса.

Ну и нужно учитывать, что оптопара инвертирует логику входа.

А вот здесь Вы не правы. Всё зависит от подключения оптопары к пину.
И совет об использовании внутреннего подтягивающего резистора не совсем корректен. Практика показывает, что внутренний резистор имеет довольно большое сопротивление. И в цепях с большим уровнем помех оказывает медвежью услугу.
А автомобиль довольно помехообразующее устройство. Так что лучше использовать внешние подтягивающие резисторы.

 

[kostyamat]

вот здесь Вы не правы. Всё зависит от подключения оптопары к пину.

То есть ссылку на картинку в моем посте вы не увидели?
И ещё одно, внутренний подтягивающий резистор в атмега 20к. И его использование - стандартная практика. Ведь разработчики контроллера чем-то руководствовались, устанавливая именно это значение? Зачем устанавливать ток, протекающий через цепь, выше того, который был предусмотрен разработчиками, как это улучшает помехозащищённость? Если взять во внимание, что входное сопротивление пина ~100МОм, кроме как излишнее нагревание транзистора оптопары, я других "улучшение" не вижу.

 

[Carlo]

@Carlo, вторая схема отлично подойдёт, разве что резистор 4.7к я бы заменил на 5.1к. Иначе при посадке аккумулятора до 10.5в есть риск не получить минимально необходимый уровень напряжения для 1. Если правильно помню, мин напряжение должно быть выше 2.8в.

Ну а в идеале, лучше использовать оптопару. Они дешёвые, и простые в использовании.

Результат поиска Google для https://i.sstatic.net/toWG3.png

Это даст полную изоляцию ардуино от цепи 12в автомобиля.
Если использовать pinMode(pin,INPUT_PULLUP)
то транзистор оптопары подтягивать к питанию не нужно. Ну и нужно учитывать, что оптопара инвертирует логику входа.

Спасибо за совет!

Если я буду использовать pinMode(pin,INPUT_PULLUP) и у меня будет 2 логических входа от сети автомобиля. Правильно ли я вас понял что при логическом +12-15 на пине ардуино будет LOW? Верно ли по схеме? Не много ли 3.3V для оптопары?

Из даташита на оптопару:


И не будет ли много помех, если GND автомобиля и ардуино общая? Есть ли какая-то тайна как правильно соединять GND?

 

[Эдуард Анисимов]

И не будет ли много помех, если GND автомобиля и ардуино общая? Есть ли какая-то тайна как правильно соединять GND?

При опторазвязке не обязательно соединять GND автомобиля и GND ардуинки.

 

[Carlo]

При опторазвязке не обязательно соединять GND автомобиля и GND ардуинки.

Я бы и рад разделить, но ардуинка питается от автомобиля)

 

[Эдуард Анисимов]

Я бы и рад разделить, но ардуинка питается от автомобиля)

Есть DC/DC преобразователи с гальванической развязкой.

 

[kalobyte]

хотел вчера целую тему запилить с роликом, но думал никому не надо будет
тут вот скину

 

[kostyamat]

@Carlo, да вы правильно поняли. 1 будет равна low на входе Ардуино, а 0 high.
Почему ваш выбор пал на ту оптопары, что вы нарисовали, почему не копеечные PC817?
Смотрите, по входу оптопары не так важно напряжение, главное, чтобы оно не превышало обратное напряжение пробоя светодиода внутри. Оптопаре нужен более менее стабильный ток, а не напряжение. Минимальный ток светодиода PC817, чтобы фототранзистор перешёл в какбы в ключевой режим (на хлопский ум), и четко срабатывал, где-то 6.6мА.
Вот вам и нужно посчитать входной резистор так, чтобы обеспечить этот минимальный ток на напряжении батареи автомобиля где-то 10.5в. итак выходит вот так
При этом, на вскидку, при входном напряжении батареи 15-16в, ток светодиода, ИМХО, не превысит максимальный для этой оптопары. (Лень искать даташит, и считать)

 

[Carlo]

Нашел вот такую pdf-ку. В принципе можно ограничить 2 резисторами 1к и 470, но насколько помню в автомобиле могут быть скачки бортового напряжения до 100 вольт - может выкинуть генератор, если есть проблемы с соединением или самим аккумом. Поэтому остановился на такой схеме:

@Carlo, да вы правильно поняли. 1 будет равна low на входе Ардуино, а 0 high.
Почему ваш выбор пал на ту оптопары, что вы нарисовали, почему не копеечные PC817?
Смотрите, по входу оптопары не так важно напряжение, главное, чтобы оно не превышало обратное напряжение пробоя светодиода внутри. Оптопаре нужен более менее стабильный ток, а не напряжение. Минимальный ток светодиода PC817, чтобы фототранзистор перешёл в какбы в ключевой режим (на хлопский ум), и четко срабатывал, где-то 6.6мА.
Вот вам и нужно посчитать входной резистор так, чтобы обеспечить этот минимальный ток на напряжении батареи автомобиля где-то 10.5в. итак выходит вот так Посмотреть вложение 12252
При этом, на вскидку, при входном напряжении батареи 15-16в, ток светодиода, ИМХО, не превысит максимальный для этой оптопары. (Лень искать даташит, и считать)

Пал на ту, т.к. буду использовать 2 логических сигнал из бортовой сети автомобиля.
Спасибо, я понял, что вы имели ввиду.

 

[kostyamat]

@Carlo, ну, стабилитрон можно, и даже нужно, поставить и по входу оптопары, после резистора, вольт эдак от 20. И да, если вы печетесь о надёжности, то с оптопарой в десятки раз надежнее. А то подключение, которое вы в результате выбрали, в случае обрыва стабилитрона, даст около 35в на входе контроллера, при всплеске в 100в входных.
В случае же с оптопарой, она может даже не заметить короткий выброс напряжения, потому как на ней напряжение будет 1.5в при 15в входных, а при входных 100в, напряжение пропорционально преобразуются в ток, и выделяемую мощность светодиода. Пока он разогреется до критической температуры, всплеск скорее всего уже закончится. Схема может и уцелеть. Потому то в промышленных контроллерах и используют развязку на оптопарах.

 

[Эдуард Анисимов]

@Carlo, Представленная Вами схема наиболее правильна в данном случае. Особенно если после неё поставить оптопару как сказал @kostyamat, А проблему с питанем ардуинки можно на самом деле решить с помощью изолированного DC/DC преобразователя. Кроме этого, если схему доработать добавив транзистор на входе оптопары. Тогда диапазон входных напряжений расширится до 3-50 вольт. При больших бросках схема просто отключится на время в несколько миллисекунд. Показать схему не могу. Она у меня на работе. Что точно могу сказать, где её искать, это входной каскад твердотельных реле. Я её оттуда срисовал.

 

[Carlo]

Набросал:


Из даташита:
Vf = 1.4 If=20mA (maximum 50mA)

Получаю с резисторе 510ом:

• 20мА при 11 вольт
• 27мА при 15 вольт

Вроде бы спалить оптопару не должен.

@Эдуард Анисимов, не хотелось бы еще к оптопаре добавлять делитель напряжения и стабилитрон. На мой взгляд для одного логического входа слишком много радиоэлементов...

Кстати, что скажете по поводу TTL/CMOS converter?


Насколько он подходит для моих целей? Или это совсем не про это? Хотя ценник у него кусачий

 

[kostyamat]

Из даташита:
Vf = 1.4 If=20mA (maximum 50mA)

Vf типовое 1.2в, а не 1.4(предельное значение). Это во первых, во вторых - вам не надо получать на транзисторе 50мА, там ток коротко-замкнутого транзистора даже до 500мкА не дотянет, с подтяжкой то в 10кОм к +5в. А если INPUT_PULLUP, то вообще ~250мкА. Поэтому ориентироваться на ток светодиода в 20мА смысла не имеет. Ставьте 1кОм минимум по входу оптопары, и у вас будет не плохой запас по перегрузке, на всякого рода всплески входного напряжения.

CMOS конвертер вам подойдёт. Вопрос: зачем? Если вопрос решается оптопарой. Кстати, LTV827 двухканальный.
И ещё вопрос: почему все таки не супер-дешевая и супер-распостраненная PC817?

 

[Carlo]

Vf типовое 1.2в, а не 1.4(предельное значение). Это во первых, во вторых - вам не надо получать на транзисторе 50мА, там ток коротко-замкнутого транзистора даже до 500мкА не дотянет, с подтяжкой то в 10кОм к +5в. А если INPUT_PULLUP, то вообще ~250мкА. Поэтому ориентироваться на ток светодиода в 20мА смысла не имеет. Ставьте 1кОм минимум по входу оптопары, и у вас будет не плохой запас по перегрузке, на всякого рода всплески входного напряжения.

Спасибо за подробное описание!

И ещё вопрос: почему все таки не супер-дешевая и супер-распостраненная PC817?

Хочу SMD, а не DIP, поэтому и ищу аналоги PC817. Вроде бы как LTV-817S-TA1-C и есть SMD аналог, если верить chip&dip

Vf типовое 1.2в, а не 1.4(предельное значение). Это во первых, во вторых - вам не надо получать на транзисторе 50мА, там ток коротко-замкнутого транзистора даже до 500мкА не дотянет, с подтяжкой то в 10кОм к +5в.

Кстати, ток 50мА это про прямой ток светодиода, а не транзистора

 

[kostyamat]

@Carlo, я не перепутал лед и транзистор. Чтобы что-то получить, нужно что-то дать. В данном случае подавая на лед, вы получаете на выходе с транзистора.

 

[Nnnick]

@kostyamat вечер добрый! Нужен совет
У меня похожая ситуация, только без автомобиля. Схему питаю от блока питания на 12В 3А. Если я вот так подключу все ок будет? или обязательно резисторы нужны?



Суть в том что мне нужно ИК-сенсор (кнопку) на 12В подключить к ардуинке

 

[Wan-Derer]

@Nnnick, ток через светодиод оптрона надо ограничиватьи резистором, номинальный ток см. в документации на оптрон.
Но если твой датчик питается от того же источника питания что и остальная схема и расположен он поблизости от платы, то оптрон не нужен, достаточно понизить напряжение с него делителем на двух резисторах.



Номиналы резисторов м.б. другими, важно сохранить соотношение сопротивлений.

 

[Nnnick]

@Wan-Derer, спасибо большое!