| 4701 |
kaklik |
1 |
\documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article} |
|
|
2 |
\usepackage[colorlinks=true, unicode]{hyperref} |
|
|
3 |
\usepackage[utf8]{inputenc} |
|
|
4 |
\usepackage[czech]{babel} |
|
|
5 |
\usepackage{graphicx} |
|
|
6 |
\usepackage{pdfpages} |
|
|
7 |
\textwidth 16cm \textheight 25cm |
|
|
8 |
\topmargin -1.3cm |
|
|
9 |
\oddsidemargin 0cm |
|
|
10 |
\usepackage{footnote} |
|
|
11 |
\pagestyle{empty} |
|
|
12 |
\begin{document} |
| 4705 |
kaklik |
13 |
\title{Univerzální vstupní modul} |
| 4701 |
kaklik |
14 |
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz} |
|
|
15 |
\maketitle |
|
|
16 |
|
|
|
17 |
\thispagestyle{empty} |
|
|
18 |
\begin{abstract} |
|
|
19 |
Vstupní modul s ochranou proti vysokému napětí. Může být použit v režimu se společnou zemí či s galvanickým oddělením. Je použitelný jak pro digitální, tak i pro analogové signály. |
|
|
20 |
\end{abstract} |
|
|
21 |
|
|
|
22 |
\begin{figure} [htbp] |
|
|
23 |
\begin{center} |
|
|
24 |
\includegraphics [width=100mm] {./img/INPUTUNI01A_Top_Big.jpg} |
|
|
25 |
\end{center} |
|
|
26 |
\end{figure} |
|
|
27 |
|
|
|
28 |
\begin{figure} [b] |
|
|
29 |
\includegraphics [width=25mm] {./img/INPUTUNI01A_QRcode.png} |
|
|
30 |
\end{figure} |
|
|
31 |
|
|
|
32 |
\newpage |
|
|
33 |
\tableofcontents |
|
|
34 |
|
|
|
35 |
\section{Technické parametry} |
|
|
36 |
\begin{table}[htbp] |
|
|
37 |
\begin{center} |
|
|
38 |
\begin{tabular}{|c|c|p{4.7cm}|} |
|
|
39 |
\hline |
|
|
40 |
Parametr & Hodnota & Poznámka \\ |
|
|
41 |
\hline |
|
|
42 |
Napájecí napětí Ext.POWER & 5 až 12V & \\ |
|
|
43 |
\hline |
|
|
44 |
\end{tabular} |
|
|
45 |
\end{center} |
|
|
46 |
\end{table} |
|
|
47 |
|
|
|
48 |
\section{Popis konstrukce} |
|
|
49 |
|
|
|
50 |
\subsection{Zapojení} |
|
|
51 |
|
|
|
52 |
Modul konstrukčně umožňuje realizaci různých zapojení signálních vstupů. Konkrétní volba zapojení je na znalostech konstruktéra. Schéma modulu obsahuje pouze konstrukčně uvažované zapojení součástek. |
|
|
53 |
|
|
|
54 |
\includepdf[pages={1},landscape=true]{../../SCH/INPUTUNI.pdf} |
|
|
55 |
|
|
|
56 |
\subsection{Mechanická konstrukce} |
|
|
57 |
|
|
|
58 |
Modul klasicky předpokládá uchycení na čtyřech šroubech. Tento způsob uchycení může být problematický v případech, kdy hrozí časté vypojování a zapojování vodičů v prostřední části modulu. V takovém případě opora krajních šroubů proti základní desce nemusí být dostatečná a je vhodné modul dodatečně podložit například vytištěným plastovým dílem. |
|
|
59 |
|
|
|
60 |
\section{Výroba a testování} |
|
|
61 |
|
|
|
62 |
Plošný spoj je navržen jak pro ruční pájení, tak i pro osazování pomocí pasty. Modul se testuje optickou kontrolou spojů a následným připojením na laboratorní zdroj s omezením proudu. |
|
|
63 |
|
|
|
64 |
\subsubsection{Osazení} |
|
|
65 |
|
|
|
66 |
Modul je možné osadit i ručně. Rozložení součástek je na Obr. \ref{fig:osazovaci_plan}. Pozice vyhrazené pro součástky v pouzdru 0805 lze použít i vícenásobně, což znamená, že například kondenzátory a rezistory lze letovat na sebe. Toto řešení usnadňuje realizaci dolních propustí a dalších zapojení kde jsou využity paralelní RC obvody. |
|
|
67 |
|
|
|
68 |
\begin{figure} [h!tbp] |
|
|
69 |
\centering |
|
|
70 |
\includegraphics[trim = 8.0cm 9.5cm 8.0cm 9.5cm, clip, width=6cm]{../../CAM_DOC/O1.pdf} |
|
|
71 |
\includegraphics[trim = 8.0cm 9.5cm 8.0cm 9.5cm, clip, width=6cm]{../../CAM_DOC/O2.pdf} |
|
|
72 |
\caption{Osazovací plán horní a spodní strany plošného spoje} |
|
|
73 |
\label{fig:osazovaci_plan} |
|
|
74 |
\end{figure} |
|
|
75 |
|
|
|
76 |
Pro ukázku jsou zde uvedeny dvě základní možnosti osazení modulu. První varianta uvedená v tabulce \ref{seznam_soucastek_galvanic_isolation} je určena pro realizaci digitálního galvanicky odděleného vstupu. Takové zapojení je užitečné v případech, kde máme digitální signalizační signál vyvedený z nějakého průmyslového čidla. Ten má proto dobře definované logické úrovně, ale vzhledem k provoznímu prostředí na něm mohou být nebezpečné poruchy. Mikrokontrolér je potřeba před temito často vysokonapěťovými poruchami chránit a k tomu slouží právě toto zapojení. |
|
|
77 |
|
|
|
78 |
Druhé možné zapojení v tabulce \ref{seznam_soucastek_switch} má podobné ochranné vlastnosti jako to předchozí, ale místo digitálního výstupu se na vstup připojuje mechanický spínač. Takový případ vyžaduje odlišné zapojení, protože je to pasivní signální prvek a navíc kontakty mechanického spínače musí být pro dobrý kontakt čištěny proudem. K tomu slouží kapacita, která se nabíjí na napájecí napětí a při sepnutí spínače se vybije do odporů kontaktů, kde způsobí proudouvý náraz, který vede k velmi slabému natavení kontaktů a jejich lepšímu spojení. Takovým způsobem pak k modulu lze připojovat i velmi masivní spínače určené pro výkonové aplikace, nebo standardní nástěnné světelné spínače. Minimální vhodná velikost kapacit osazených v modulu ale samozřejmě závisí na rozměrech kontaktů. Hodnota uvedená v tabulce je vyzkoušena pro běžný nástenný světelný spínač. |
|
|
79 |
|
|
|
80 |
|
|
|
81 |
\begin{savenotes} |
|
|
82 |
\begin{table}[h!] |
|
|
83 |
\begin{center} |
|
|
84 |
\begin{tabular}{ |c|c|c|c| } |
|
|
85 |
\hline |
|
|
86 |
Počet & Označení & Typ & Pouzdro \\ |
|
|
87 |
\hline |
|
|
88 |
8 & - & C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8 & C0805 \\ |
|
|
89 |
8 & P6SMB13A & D1,D3,D5,D7,D9,D11,D13,D15 & SMB \\ |
|
|
90 |
8 & LED3mm/SMD & D2,D4,D6,D8,D10,D12,D14,D16 & LED3 \\ |
|
|
91 |
1 & JUMP2X3 & J1 & JUMP2X3 \\ |
|
|
92 |
9 & ARK210/2 & J2,J4,J6,J8,J10,J12,J14,J16,J18 & ARK210/2 \\ |
|
|
93 |
1 & - & J3 & JUMP2X4 \\ |
|
|
94 |
8 & JUMP2X1 & J19,J20,J21,J22,J23,J24,J25,J26 & JUMP2X1 \\ |
|
|
95 |
8 & LTV357T\_SMD & Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8 & MFSOP6 \\ |
|
|
96 |
1 & - & R1 & R1206 \\ |
|
|
97 |
8 & 10k & R2,R9,R14,R23,R28,R37,R42,R49 & R0805 \\ |
|
|
98 |
8 & - & R3,R10,R15,R24,R29,R38,R45,R52 & R0805 \\ |
|
|
99 |
8 & 10 & R4,R11,R18,R25,R32,R39,R46,R53 & R0805 \\ |
|
|
100 |
8 & 1k & R5,R12,R19,R26,R33,R40,R47,R54 & R0805 \\ |
|
|
101 |
8 & - & R6,R13,R20,R27,R34,R41,R48,R55 & R0805 \\ |
|
|
102 |
8 & - & R7,R16,R21,R30,R35,R43,R50,R56 & R1206 \\ |
|
|
103 |
\hline |
|
|
104 |
\end{tabular} |
|
|
105 |
\end{center} |
|
|
106 |
\caption{Seznam součástek pro případ zapojení galvanicky odděleného digitálního vstupu.} |
|
|
107 |
\label{seznam_soucastek_galvanic_isolation} |
|
|
108 |
\end{table} |
|
|
109 |
\end{savenotes} |
|
|
110 |
|
|
|
111 |
|
|
|
112 |
\begin{savenotes} |
|
|
113 |
\begin{table}[h!] |
|
|
114 |
\begin{center} |
|
|
115 |
\begin{tabular}{ |c|c|c|c| } |
|
|
116 |
\hline |
|
|
117 |
Počet & Označení & Typ & Pouzdro \\ |
|
|
118 |
\hline |
|
|
119 |
8 & 470nF & C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8 & C0805 \\ |
|
|
120 |
8 & P6SMB13A & D1,D3,D5,D7,D9,D11,D13,D15 & SMB \\ |
|
|
121 |
8 & LED3mm/SMD & D2,D4,D6,D8,D10,D12,D14,D16 & LED3 \\ |
|
|
122 |
1 & JUMP2X3 & J1 & JUMP2X3 \\ |
|
|
123 |
9 & ARK210/2 & J2,J4,J6,J8,J10,J12,J14,J16,J18 & ARK210/2 \\ |
|
|
124 |
1 & JUMP2X4 & J3 & JUMP2X4 \\ |
|
|
125 |
8 & JUMP2X1 & J19,J20,J21,J22,J23,J24,J25,J26 & JUMP2X1 \\ |
|
|
126 |
8 & LTV357T\_SMD & Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8 & MFSOP6 \\ |
|
|
127 |
1 & 0R & R1206 & \\ |
|
|
128 |
8 & 10k & R2,R9,R14,R23,R28,R37,R42,R49 & R0805 \\ |
|
|
129 |
8 & 1k & R3,R10,R15,R24,R29,R38,R45,R52 & R0805 \\ |
|
|
130 |
8 & 10 & R4,R11,R18,R25,R32,R39,R46,R53 & R0805 \\ |
|
|
131 |
8 & 1k & R5,R12,R19,R26,R33,R40,R47,R54 & R0805 \\ |
|
|
132 |
8 & - & R6,R13,R20,R27,R34,R41,R48,R55 & R0805 \\ |
|
|
133 |
8 & 1k & R7,R16,R21,R30,R35,R43,R50,R56 & R1206 \\ |
|
|
134 |
\hline |
|
|
135 |
\end{tabular} |
|
|
136 |
\end{center} |
|
|
137 |
\caption{Seznam součástek pro případ připojení mechanického spínače.} |
|
|
138 |
\label{seznam_soucastek_switch} |
|
|
139 |
\end{table} |
|
|
140 |
\end{savenotes} |
|
|
141 |
|
|
|
142 |
|
|
|
143 |
|
|
|
144 |
\begin{thebibliography}{99} |
|
|
145 |
|
|
|
146 |
\end{thebibliography} |
|
|
147 |
\end{document} |