Журнал РАДИОЛОЦМАН, ноябрь 2011
Shyam Sunder Tiwari
В общем случае, прямое подключение выходов промышленных датчиков или программируемых логических контроллеров (ПЛК) к входу микроконтроллера небезопасно или недопустимо, и требует согласования с входами, совместимыми с КМОП или ТТЛ логикой, что делает использование таких датчиков затруднительным. Изображенная на Рисунке 1 схема позволяет легко решить проблему интерфейса для случая, когда в выходном каскаде датчика используется NPN транзистор, который допускает подключение через подтягивающий резистор к источнику питания датчика 10…30 В (типовое значение 24 В). Выходной каскад ретранслятора по уровням сигнала полностью совместим с входами ТТЛ/КМОП логики, и обеспечивает вытекающий ток 500 мкА, а втекающий – свыше 100 мА.
 |
|
Всего несколько компонентов потребуется для того, чтобы подключить выход промышленного датчика к входу микроконтроллера, и дополнительно получить источник стабилизированного напряжения с выходным током до 7.5 мА. |
Резистор, подтягивающий выход NPN транзистора, разбит на две части. Верхняя (R1) – мощная, в ней используется резистор 1 кОм/1 Вт. Нижняя часть (R2) образована маломощным резистором ¼ Вт/10 кОм, который подключается к коллектору выходного NPN транзистора датчика. Стабилитрон D1, с напряжением стабилизации 5.1 или 3.3 В, в зависимости от требуемых логических уровней, и конденсатор C1 завершают конструкцию. Конденсатор C2 устанавливать в схему необязательно, его единственное назначение – подавление высокочастотных помех при использовании датчиков с низкочастотными выходными сигналами.
Стабилитрон выполняет в схеме две функции. Основная – фиксация выходного напряжения датчика на постоянном и безопасном для подключения к микроконтроллеру уровне. Вторую функцию стабилитрон выполняет совместно с конденсатором C1, образуя источник стабилизированного напряжения, который можно использовать для питания микроконтроллера. Выходной ток источника не должен превышать 7.5 мА, но этого вполне достаточно для питания маломощного микроконтроллера и ЖК индикатора.
Если для фильтрации помех используется конденсатор C2, его емкость должна быть такой, чтобы постоянная времени R2 × C2 соответствовала одной трети наибольшей рабочей частоты. Датчики с максимальной частотой выходного сигнала 10 кГц и более в конденсаторе C2 не нуждаются, так как его функции с успехом выполняет емкость кабеля. Подключать датчики лучше всего с помощью качественной витой пары или коаксиального кабеля.
