| 1 |
\documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article} |
1 |
\documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article} |
| 2 |
\usepackage[colorlinks=true, unicode]{hyperref} |
2 |
\usepackage[colorlinks=true, unicode]{hyperref} |
| 3 |
\usepackage[utf8]{inputenc} |
3 |
\usepackage[utf8]{inputenc} |
| 4 |
\usepackage[czech]{babel} |
4 |
\usepackage[czech]{babel} |
| 5 |
\usepackage{graphicx} |
5 |
\usepackage{graphicx} |
| 6 |
\usepackage{pdfpages} |
6 |
\usepackage{pdfpages} |
| 7 |
\textwidth 16cm \textheight 25cm |
7 |
\textwidth 16cm \textheight 25cm |
| 8 |
\topmargin -1.3cm |
8 |
\topmargin -1.3cm |
| 9 |
\oddsidemargin 0cm |
9 |
\oddsidemargin 0cm |
| 10 |
\usepackage{footnote} |
10 |
\usepackage{footnote} |
| 11 |
\pagestyle{empty} |
11 |
\pagestyle{empty} |
| 12 |
\begin{document} |
12 |
\begin{document} |
| 13 |
\title{Univerzální modul pro operační zesilovače} |
13 |
\title{Univerzální vstupní modul} |
| 14 |
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz} |
14 |
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz} |
| 15 |
\maketitle |
15 |
\maketitle |
| 16 |
|
16 |
|
| 17 |
\thispagestyle{empty} |
17 |
\thispagestyle{empty} |
| 18 |
\begin{abstract} |
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. |
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} |
20 |
\end{abstract} |
| 21 |
|
21 |
|
| 22 |
\begin{figure} [htbp] |
22 |
\begin{figure} [htbp] |
| 23 |
\begin{center} |
23 |
\begin{center} |
| 24 |
\includegraphics [width=100mm] {./img/INPUTUNI01A_Top_Big.jpg} |
24 |
\includegraphics [width=100mm] {./img/INPUTUNI01A_Top_Big.jpg} |
| 25 |
\end{center} |
25 |
\end{center} |
| 26 |
\end{figure} |
26 |
\end{figure} |
| 27 |
|
27 |
|
| 28 |
\begin{figure} [b] |
28 |
\begin{figure} [b] |
| 29 |
\includegraphics [width=25mm] {./img/INPUTUNI01A_QRcode.png} |
29 |
\includegraphics [width=25mm] {./img/INPUTUNI01A_QRcode.png} |
| 30 |
\end{figure} |
30 |
\end{figure} |
| 31 |
|
31 |
|
| 32 |
\newpage |
32 |
\newpage |
| 33 |
\tableofcontents |
33 |
\tableofcontents |
| 34 |
|
34 |
|
| 35 |
\section{Technické parametry} |
35 |
\section{Technické parametry} |
| 36 |
\begin{table}[htbp] |
36 |
\begin{table}[htbp] |
| 37 |
\begin{center} |
37 |
\begin{center} |
| 38 |
\begin{tabular}{|c|c|p{4.7cm}|} |
38 |
\begin{tabular}{|c|c|p{4.7cm}|} |
| 39 |
\hline |
39 |
\hline |
| 40 |
Parametr & Hodnota & Poznámka \\ |
40 |
Parametr & Hodnota & Poznámka \\ |
| 41 |
\hline |
41 |
\hline |
| 42 |
Napájecí napětí Ext.POWER & 5 až 12V & \\ |
42 |
Napájecí napětí Ext.POWER & 5 až 12V & \\ |
| 43 |
\hline |
43 |
\hline |
| 44 |
\end{tabular} |
44 |
\end{tabular} |
| 45 |
\end{center} |
45 |
\end{center} |
| 46 |
\end{table} |
46 |
\end{table} |
| 47 |
|
47 |
|
| 48 |
\section{Popis konstrukce} |
48 |
\section{Popis konstrukce} |
| 49 |
|
49 |
|
| 50 |
\subsection{Zapojení} |
50 |
\subsection{Zapojení} |
| 51 |
|
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. |
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 |
|
53 |
|
| 54 |
\includepdf[pages={1},landscape=true]{../../SCH/INPUTUNI.pdf} |
54 |
\includepdf[pages={1},landscape=true]{../../SCH/INPUTUNI.pdf} |
| 55 |
|
55 |
|
| 56 |
\subsection{Mechanická konstrukce} |
56 |
\subsection{Mechanická konstrukce} |
| 57 |
|
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. |
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 |
|
59 |
|
| 60 |
\section{Výroba a testování} |
60 |
\section{Výroba a testování} |
| 61 |
|
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. |
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 |
|
63 |
|
| 64 |
\subsubsection{Osazení} |
64 |
\subsubsection{Osazení} |
| 65 |
|
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. |
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 |
|
67 |
|
| 68 |
\begin{figure} [h!tbp] |
68 |
\begin{figure} [h!tbp] |
| 69 |
\centering |
69 |
\centering |
| 70 |
\includegraphics[trim = 8.0cm 9.5cm 8.0cm 9.5cm, clip, width=6cm]{../../CAM_DOC/O1.pdf} |
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} |
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} |
72 |
\caption{Osazovací plán horní a spodní strany plošného spoje} |
| 73 |
\label{fig:osazovaci_plan} |
73 |
\label{fig:osazovaci_plan} |
| 74 |
\end{figure} |
74 |
\end{figure} |
| 75 |
|
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. |
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 |
|
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. |
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 |
|
79 |
|
| 80 |
|
80 |
|
| 81 |
\begin{savenotes} |
81 |
\begin{savenotes} |
| 82 |
\begin{table}[h!] |
82 |
\begin{table}[h!] |
| 83 |
\begin{center} |
83 |
\begin{center} |
| 84 |
\begin{tabular}{ |c|c|c|c| } |
84 |
\begin{tabular}{ |c|c|c|c| } |
| 85 |
\hline |
85 |
\hline |
| 86 |
Počet & Označení & Typ & Pouzdro \\ |
86 |
Počet & Označení & Typ & Pouzdro \\ |
| 87 |
\hline |
87 |
\hline |
| 88 |
8 & - & C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8 & C0805 \\ |
88 |
8 & - & C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8 & C0805 \\ |
| 89 |
8 & P6SMB13A & D1,D3,D5,D7,D9,D11,D13,D15 & SMB \\ |
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 \\ |
90 |
8 & LED3mm/SMD & D2,D4,D6,D8,D10,D12,D14,D16 & LED3 \\ |
| 91 |
1 & JUMP2X3 & J1 & JUMP2X3 \\ |
91 |
1 & JUMP2X3 & J1 & JUMP2X3 \\ |
| 92 |
9 & ARK210/2 & J2,J4,J6,J8,J10,J12,J14,J16,J18 & ARK210/2 \\ |
92 |
9 & ARK210/2 & J2,J4,J6,J8,J10,J12,J14,J16,J18 & ARK210/2 \\ |
| 93 |
1 & - & J3 & JUMP2X4 \\ |
93 |
1 & - & J3 & JUMP2X4 \\ |
| 94 |
8 & JUMP2X1 & J19,J20,J21,J22,J23,J24,J25,J26 & JUMP2X1 \\ |
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 \\ |
95 |
8 & LTV357T\_SMD & Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8 & MFSOP6 \\ |
| 96 |
1 & - & R1 & R1206 \\ |
96 |
1 & - & R1 & R1206 \\ |
| 97 |
8 & 10k & R2,R9,R14,R23,R28,R37,R42,R49 & R0805 \\ |
97 |
8 & 10k & R2,R9,R14,R23,R28,R37,R42,R49 & R0805 \\ |
| 98 |
8 & - & R3,R10,R15,R24,R29,R38,R45,R52 & R0805 \\ |
98 |
8 & - & R3,R10,R15,R24,R29,R38,R45,R52 & R0805 \\ |
| 99 |
8 & 10 & R4,R11,R18,R25,R32,R39,R46,R53 & 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 \\ |
100 |
8 & 1k & R5,R12,R19,R26,R33,R40,R47,R54 & R0805 \\ |
| 101 |
8 & - & R6,R13,R20,R27,R34,R41,R48,R55 & R0805 \\ |
101 |
8 & - & R6,R13,R20,R27,R34,R41,R48,R55 & R0805 \\ |
| 102 |
8 & - & R7,R16,R21,R30,R35,R43,R50,R56 & R1206 \\ |
102 |
8 & - & R7,R16,R21,R30,R35,R43,R50,R56 & R1206 \\ |
| 103 |
\hline |
103 |
\hline |
| 104 |
\end{tabular} |
104 |
\end{tabular} |
| 105 |
\end{center} |
105 |
\end{center} |
| 106 |
\caption{Seznam součástek pro případ zapojení galvanicky odděleného digitálního vstupu.} |
106 |
\caption{Seznam součástek pro případ zapojení galvanicky odděleného digitálního vstupu.} |
| 107 |
\label{seznam_soucastek_galvanic_isolation} |
107 |
\label{seznam_soucastek_galvanic_isolation} |
| 108 |
\end{table} |
108 |
\end{table} |
| 109 |
\end{savenotes} |
109 |
\end{savenotes} |
| 110 |
|
110 |
|
| 111 |
|
111 |
|
| 112 |
\begin{savenotes} |
112 |
\begin{savenotes} |
| 113 |
\begin{table}[h!] |
113 |
\begin{table}[h!] |
| 114 |
\begin{center} |
114 |
\begin{center} |
| 115 |
\begin{tabular}{ |c|c|c|c| } |
115 |
\begin{tabular}{ |c|c|c|c| } |
| 116 |
\hline |
116 |
\hline |
| 117 |
Počet & Označení & Typ & Pouzdro \\ |
117 |
Počet & Označení & Typ & Pouzdro \\ |
| 118 |
\hline |
118 |
\hline |
| 119 |
8 & 470nF & C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8 & C0805 \\ |
119 |
8 & 470nF & C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8 & C0805 \\ |
| 120 |
8 & P6SMB13A & D1,D3,D5,D7,D9,D11,D13,D15 & SMB \\ |
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 \\ |
121 |
8 & LED3mm/SMD & D2,D4,D6,D8,D10,D12,D14,D16 & LED3 \\ |
| 122 |
1 & JUMP2X3 & J1 & JUMP2X3 \\ |
122 |
1 & JUMP2X3 & J1 & JUMP2X3 \\ |
| 123 |
9 & ARK210/2 & J2,J4,J6,J8,J10,J12,J14,J16,J18 & ARK210/2 \\ |
123 |
9 & ARK210/2 & J2,J4,J6,J8,J10,J12,J14,J16,J18 & ARK210/2 \\ |
| 124 |
1 & JUMP2X4 & J3 & JUMP2X4 \\ |
124 |
1 & JUMP2X4 & J3 & JUMP2X4 \\ |
| 125 |
8 & JUMP2X1 & J19,J20,J21,J22,J23,J24,J25,J26 & JUMP2X1 \\ |
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 \\ |
126 |
8 & LTV357T\_SMD & Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8 & MFSOP6 \\ |
| 127 |
1 & 0R & R1206 & \\ |
127 |
1 & 0R & R1206 & \\ |
| 128 |
8 & 10k & R2,R9,R14,R23,R28,R37,R42,R49 & R0805 \\ |
128 |
8 & 10k & R2,R9,R14,R23,R28,R37,R42,R49 & R0805 \\ |
| 129 |
8 & 1k & R3,R10,R15,R24,R29,R38,R45,R52 & 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 \\ |
130 |
8 & 10 & R4,R11,R18,R25,R32,R39,R46,R53 & R0805 \\ |
| 131 |
8 & 1k & R5,R12,R19,R26,R33,R40,R47,R54 & R0805 \\ |
131 |
8 & 1k & R5,R12,R19,R26,R33,R40,R47,R54 & R0805 \\ |
| 132 |
8 & - & R6,R13,R20,R27,R34,R41,R48,R55 & R0805 \\ |
132 |
8 & - & R6,R13,R20,R27,R34,R41,R48,R55 & R0805 \\ |
| 133 |
8 & 1k & R7,R16,R21,R30,R35,R43,R50,R56 & R1206 \\ |
133 |
8 & 1k & R7,R16,R21,R30,R35,R43,R50,R56 & R1206 \\ |
| 134 |
\hline |
134 |
\hline |
| 135 |
\end{tabular} |
135 |
\end{tabular} |
| 136 |
\end{center} |
136 |
\end{center} |
| 137 |
\caption{Seznam součástek pro případ připojení mechanického spínače.} |
137 |
\caption{Seznam součástek pro případ připojení mechanického spínače.} |
| 138 |
\label{seznam_soucastek_switch} |
138 |
\label{seznam_soucastek_switch} |
| 139 |
\end{table} |
139 |
\end{table} |
| 140 |
\end{savenotes} |
140 |
\end{savenotes} |
| 141 |
|
141 |
|
| 142 |
|
142 |
|
| 143 |
|
143 |
|
| 144 |
\begin{thebibliography}{99} |
144 |
\begin{thebibliography}{99} |
| 145 |
|
145 |
|
| 146 |
\end{thebibliography} |
146 |
\end{thebibliography} |
| 147 |
\end{document} |
147 |
\end{document} |