Arduino - tutorijali, pitanja, primjeri i projekti

[Želja]

Ne treba ti optoizolacija za enkoder, samo postavi tvrdje pull-up otpornike (recimo 2k2)

[Makso]

Ja sam mislio da bude izolovan signal sa enkodera, ali ako nema potrebe onda ću postaviti samo pull-up otpornike.
Onda da koristim kabal sa širmom i da širm vežem na GND napajanja MCU-a?

[Želja]

Koristi širmovan kabl.
Širm se vezuje na uzemljenje a NE na GND procesora.
Uzemlji SAMO JEDAN kraj širma i to onaj prema procesoru.

Obavezno dodaj 100nF keramika izmedju napajanja enkodera i to što bliže kućištu samog enkodera.

[Makso]

To oko vezanja širma nikad mi nije bilo jasno, neko veže na GND a neko na uzemljenje, kakva su pravila za vezanje širma u raznim kombinacijama, napr. taj kabal sa širmom od enkodera i širm kabla od LCD-a?

A ovaj kondenzator od 100nF, mislim da dođe kao decoupling kondenzator između GND u + napajanja enkodera, ja sam mislio da koristim isto napajanje koje koristi i MCU, da li bi to bilo pametno?

[Želja]

Makso,

Ta tema nije naivna i moglo bi se o tome napisati dosta stranica, ali pokušaću svojim rečima da ti pojasnim.

Širm se vezuje na jednom kraju da bi se sprečila masena petlja
odnosno proticanje bilo kakvbe struje kroz širm. To se postiže time što drugi kraj širma ostaje slobodan.

Vezivanje na GND ili uzemljenje ?
Zavisi od toga da li je GND procesora uzemljen ili ne, a to će u najvećoj meri odrediti tip napajanja (SMPS ili trafo).

Kod SMPS je obično GND vezan za uzemljenje iz sigurnosnih razloga. Kod PC računara GND od procesora je takodje
direktno na uzemljenju (veza je izvedena u samom ATX napajanju). Tako da se potencijal GND procesora nalazi na potencijalu
kućišta računara i u takvoj situaciji širm od priključnih kablova jeste vezan praktično na GND - Ali ne bilo gde !
Širm je vezan na kućište, vezivanje širma na same pinove GND na procesoru bi napravilo probleme.

...............

Drugim rečima, u situacijama gde imamo uzemljen GND (preko SMPS-a) treba ispoštovati STAR topologiju (imati zvezdište uzemljenja) za:
- vodovi (pletenice) do ostalih delova metalnog kućišta
- priključak za uzemljenje SMPS napajanja
- dovodnu žicu od uzemljenja sa gradske mreže
To zvezdište se izvodi na samom metalnom kućištu.

***
U situacijama gde imamo trafo za napajanje, GND ne mora biti uvek uzemljen.
Ako je uzemljen onda praktično imaš istu situaciju kao i kod SMPS i imamo još vod od GND procesora ka zvezdištu uzemljenja.

Ako nije uzemljen, onda je krajnje nepoželjno širm vezati na GND takvog procesora,
već ga treba vezati na uzemljenje.

Ako bi vezali širm na GND, opet bi imali zaštitu od nepoželjnih RF polja ali bi isto tako dobili i nov problem.
A to je VELIKA ANTENA koja je prikačena na GND procesora, a koju je formirao širm.
Drugim rečima više štete nego koristi.

Ovo je neko moje vidjenje te situacije i iskustvo iz dosadašnjeg rada.
Ako sam negde pogrešio slobodno me ispravite.

=================
Što se tiče napajanja enkodera, možeš koristiti Vcc (+5V) od procesora i GND.
U takvoj situaciji treba izbegavati dugačke kablove do enkodera.

O napajanju enkodera i različitim načinima prenosa izlaznih signala bi se moglo dosta pisati, ali za tvoju primenu će biti sasvim OK da koristiš isto napajanje.
100nF keramika na samom enkoderu je dobra opcija bez obzira na interno ili eksterno napajanje enkodera.

Pozz

[Makso]

Ako se koristi plastična kutija u kojoj bude elektronika sa napajanjem (SMPS), da li onda vezati uzemljenje mreže i GND sve na jedan šaraf da imaju čvrsti spoj?

Još jedno pitanje, da li je TFT LCD (touch display) potrebno izolovati, da li je sklon smetnjama u industriji ako je vezan direktno odmah uz Arduino?

[Želja]

U principu ti je sve isto osim što sama plastična kutije ne može biti uzemljena.
Mada i tu postoje trikovi poput onog spreja kojim se pošprica unutrašnjost kutije u cilju stvaranja faradejevog kaveza.

Kod fabričkih SMPS u toj situaciji kao zvezdište mase može se upotrebiti klema, odnosno kontakt na koji se dovodi
uzemljenje iz gradske mreže.

Makso,
Nema potrebe da razmišljaš optoizolaciji svake periferije koju kačiš na procesor.
U principu svaka periferija koja ne povlači veće struje ili veće vršne (peak) struje bilo iz sopstvenog napajanja
bilo sa napajanja od procesora ( u oba slučaja ako nisu izolovana te dve mase se moraju spajati u JEDNOJ tački)
ne zahteva optoizolaciju. U suprotnom, potrebna je optoizolacija.

Primer: mikrokontroler i H most koji upravlja DC motorom ( bilo je reči dosta o tome na ovom forumu)
U toj situaciji čak i kada imaš dva nezavisna napajanja bez optoizolacije upravo kroz masu nastaju problemi.

Znači kada povezuješ procesor i power blokove treba optoizolacija,
ili kada očekuješ velike ulazne smetnje na input pinovima (mada sam optokapler to ne rešava bez low pass filtera na ulazu
optokaplera kao i bez podizanja margine za šum - poput Macolinog predloga za ulazno kolo optokaplera)

Svaki optokaplerom izolovan blok zahteva i sopstveno floating napajanje !

***
Dugački vodovi ka LCD displju (alafanumerički, GLCD) umeju da naprave probleme u industrijskom okruženju
jer su oni praktično antene. Što je mekša terminacija (veći pullUP otpornici) na displeju- problem je izraženiji.
Uvek gledaj da su ti procesor i displej što bliže jedan drugom, a sa ulaznim i izlaznim signalima ćeš lakše izaći na kraj.

Pozz

[mikikg]

Evo moj prototip STM32 BluePill sa izolatorima MAX14850 i LTV844, MCU i FRAM su potpuno galvanski rastavljeni.

Sa druge strane opticke izolacije imam sledece:
- brzi ulaz za kvadraturni enkoder sa Z indexom
- 8 digital out 10mA / 24V
- RS485 (za mrezu)
- RS232 (za LCD+KBD)
- par dodatnih brzih I/O

Fali tu jos nesto delova da se doda, PCB je uradjena samo za prototip, treba jos da se radi na njoj ...
Treba da mi stignu iz Farnell MAX232 i MAX485 sa ESD zastitom, TVS 5V ...

To je programibilni komparator apsolutne pozicije sa FRAM, moze da se isprogramiraju 8 tacaka >= ili <= i to aktivira izlaz, scan time preko 150kHz, enkoder tera preko 200kHz ...

Ovo ima da radi kao bombona!

[me[R]a]

Ne znam kolika je razlika u ceni ali i ovaj TLP620 nije los izbor na mestu LTV844 mislim da je nesto brzi od ovog drugog..

[gorankg]

TLP620 je "Not Recommended for New Design" tako da to treba uzeti u obzir.

[Macola]

Osim toga je veći potrošač ka MCU (+-5mA na diodama).

Ltv je neznatno sporiji, dovoljan mu je +-1mA, a pri +-5mA postiže istu brzinu kao TLP62x.

Ponekad je ograničena brzina input optokaplera vrlo poželjna jer se automatski dobije filter koji je imun na impulse kraće od neke veličine...

[mikikg]

Imam jedno pitanje oko napajanja Blue Pill plocice.
Ukratko, ta plocica trazi 5V i 3.3V, na sebi ima i jedan mali regulator (300mA) i od 5V pravi 3.3V, ne koristi se za nista vise 5V na njoj. Potrosnja je minimalna za taj mali regulator, dakle koliko trosi sam MCU + 8x LED od LTV844 po 1mA.

E sad, ja sam tu uz njega dodao i jedan spoljni regulator 3.3V 1A TO-220.
Medjutim nisam iskoristio taj napon za napajanje MCU nego samo periferije.

Postavlja se pitanje da li je to dobro tako, dakle MCU se napaja sa internim 3.3V a ostatak sa spoljnim regulatorom.

Moje neko vidjenje situacije je da ce ovaj mali regulator mozda ipak efikasnije i "brze" da odradi regulaciju posto je tu tik uz MCU nego spoljni regulator.

Da li sam u pravu i da ostavim tako ili da se odkacim od 5V i prakticno preskocim interni regulator nego da se sve napaja spoljnim?

Drugo pitanje koje nisam rascistio, da li je neophodno obavezno dovesti i 5V na Blue Pill, to je povezano sa zastitom za klampovanje 5V toleratnih ulaza u MCU, nisam nasao fizicku vezu 5V sa MCU, kako se onda klampuju ti ulazi?!

[gorankg]

Da li sam u pravu i da ostavim tako ili da se odkacim od 5V i prakticno preskocim interni regulator nego da se sve napaja spoljnim?

Drugo pitanje koje nisam rascistio, da li je neophodno obavezno dovesti i 5V na Blue Pill, to je povezano sa zastitom za klampovanje 5V toleratnih ulaza u MCU, nisam nasao fizicku vezu 5V sa MCU, kako se onda klampuju ti ulazi?!

Ja bih za ovakvu stvar ipak koristio spoljni regulator. Bar znaš šta si stavio..

Za drugo pitanje u datasheetu za taj MCU na BluePill na jednoj shemi stoji da se klampuju na VDD i da je apsolutni max 5.5V za sve FT pinove.

[mikikg]

Aha to znaci da ti 5V toleratni inputi se klampuju na 3.3 preko neke "zenerice" od oko 2.2V, nije klasika sa Schotky. Dobro bar to da rascistim da znam ... trebam 3.3V da napravim "tvrdje", bar neka TVS za 3 ili 3.3V ...

[Macola]

Miki,

Upravo sam predstavio pretvarač za taj bluePill, a 3V3 se pravi tim LD stabilizatorom spolja.
Naknadno ćemo ga za tu primenu opremiti pomoćnim sekundarima.

Tipična potrošnja optokaplera (LTV814,24,44), kada ga ja dimenzionišem, je 2mA po LED. Sam MCU troši veoma malo, reda 10-20mA.

Pozadinska rasveta kod plavih oko 50mA, kod žutih oko 100mA i ide, preko predotpora, direktno sa 5V.

Enkoder, oko 80mA tipično ako se napaja sa 5V.

[mikikg]

Uzgred, da spomenem jos jednu korisnu varijantu ali za manje zahtevne uslove kao opcija za gore prikazan kontroler, isto galvanski razdvojeno preko malih Recom DC/DC pretvaraca 1W (SIP-4).

Dodaju se dva pretvaraca, po jedan za svaki MAX izolator i to je to!

Glavni dovod je 5V koji ide diretno ka MCU a ovi pretvaraci odvajaju Enkoder, LCD i RS-232/485.
Galvanska izolacija (napon i parazitivni kapacitet) celog kontrolera je u ovom slucaju definisana i ogranicena na karateristike tih pretvaraca jer su dosta losije nego kod LTV i MAX izolatora ali u svakom slucaju dovolja da resi razlike potenciala mase/uzemljenja ili neki drugi manje zahtevan slucaj, nije bas za situacije "prikacen mi enkoder na +1500V" : )
Ostale tehnicke karakteristike tih pretvaraca su diskutabilne, to su neregulisani pretvaraci, pitanje je sa 5V na koliko ici ako iza imamo LDO ili nemamo LDO nego obican 7805 ...
Nisu ni preterano "cisti", mora dobro da se izfiltrira.

Izolacionu marginu prakticno definisu najblize dve tacke izmedju dva galvanski rastavljena kola (+ sve ostale tacke/povrsine u manjoj meri), najbliza tacka u ovm slucaju Recom DC/DC pretvaraca koji je minijaturan ima neko jezgro unutra ne vece od par milimetara, tu je "žica do žice" mozda max na 1mm rastojanja ili u gorem slucaju (nisam ih rasturao) se svodi na izolaciju same žize koje ide jedna preko druge iz primarne i sekundarne strane.

Da bi imali izolacionu marginu koliko ima LTV844 izmedju strana od 4-5mm, to mora da se ispostuje i kod "nekog" DC/DC pretvaraca koji napaja obe strane kola, samo sto pretvarac sa 4-5mm rastojanja izmedju sekcija je malo teze da se nadje tih gabarita a da nije od par kW : ), to samo Macola moze da napravi "neki AHB" pa da imamo nesto slicno kao kod LLC rastavljene sekcije ali "bas rastavljene" a ne "žica preko žice".

[mikikg]

Nasao sam jedan zanimljiv bug oko ove moje konstrukcije pa da podelim sa vama posto moze biti od koristi.

Ukratko, iskoriscen je enkoder TOKY HY38A6, klasican enkoder koji fino radi, nije ni jeftin (~50E), medjutim ima jednu malu zackoljicu, kao i vecina enkodera ima PUSH-PULL izlaz, medjutim ne ide mu skroz do apsolutne nule logicko LOW nego se iz specificnih razloga samo u jednom smeru taj nivo krece nesto oko 0.6V sto povlaci drugi problem a to je da onaj MAX14850 pocinje to da vidi kao logicko HIGH i naravno to sve onda ne radi kako treba, tacnije iza MAX nije se dobijao nikakav signal!

Prva pomisao je bila da taj njegov PUSH-PULL izlaz zbog saturacije tranzistora ne moze da zatvori skroz ka nuli, medjutim detaljnijom analizom sam dosao ustvari do drugog problema a to je opet vezano za TRANSMISIONE LINIJE, dolazi do refleksije ili preslusavanja (nisam trenutno siguran sta od ta dva, pre ce biti preslusavanje) signala unutar tog koaksialnog kabla izmedju A i B linije pa kada se okrece enkoder u jednom smeru tj onda kada su signali u kontra-fazi, ovaj HIGH signal poremeti ovog LOW i dobije se tih 0.6V! U suprotnom smeru okretanja nema tog problema na toj liniji, pojavi se na suprotnoj : )
Tih 0.6V po specifikaciji za MAX upada bas negde u threshold opseg i odatle ustvari potice problem.
Naravoucenije, obavezno prekontrolisati osciloskopom oblike i naponske nivoe i to proveriti u DS (Input Threshold Voltage, Input Logic-High Voltage, Input Logic-Low Voltage ...)!

Po prvobitnoj zamisli je isao Pull-up otpornik od 4k7 na te linije ali to nije resilo problem, resio sam tek kada sam stavio pull-down od 1k!

Dakle opet stara prica sa transmisionim linijama i ispravnom terminacijom, ovo sam empiriski "nabo" 1K otpornik, trebalo bi naci tacnu vrednost terminacije za ovaj moj slucaj (taj kabal i ta duzina).
Veoma su "brzi" signali koje generise enkoder, imaju veoma veliki rise/fall time (nevezano za brzinu okretanja osovine enkodera) i mora da se vodi racuna oko ovih stvari.
Verujem da "ozbiljniji enkoderi" od ovog imaju diferencialnu vezu za A, B i Z i verovatno nekakve kablove sa upredenim paricama.

[vojinilic]

Miki,

mislim da to nije refleksija. Probaj da stavis drugi enkoder i vidis kakva je situacija. Takodje, probaj da napojis enkoder sa 24V i snimi signale osciloskopom, pa vidi kakva je situacija. Mozda je nesto do enkodera.
Ja sam koristio uglavnom OMRON-ove enkodere na 24V i nikada nisam imao takav problem. Moji su uglavnom bili PNP, ali radio sam i sa totem-pole. Proveri na vecem naponu. Moguce je da ti je mali napon napajanja, pa je zbog toga veci napon Vcesat donjeg tranzistora (manja je struja). Probaj napon da povecas

[Želja]

Sa dotičnim enkoderom (isti model) i ja sam imao problema.

Ne sećam se tačno detalja. Sećam se samo da su problemi u početku bili veoma retki
a kako su vreme (dani) prolazilo - postajali sve češći.

Pošto sam imao 2 DC motora + 2 enkodera na mašini
jednostavno sam zamenio mesta enkoderima i problemi su nestali (odnosno zamenili pozicije)

Enkoder reklamiran uvozniku i dobijen drugi primerak istog koji je radio bez problema.
Bili su napajani sa 5V od MCU i izlazi enkodera vezani direktno na MCU.

***
Zameni enkoder - ni ja ne verujem da je u pitanju refleksija.

Pozz

[Macola]

Vojče i Želja su u pravu. Nije refleksija već loše izvedena logička elektronika enkodera.

To je jevtin, kineski, enkoder sa svojim manama za taj novac. Pomenuti "Omron" sličnih karakteristika je tri do četiri puta skuplji.

Koliko para - toliko muzike.

Rešenje za tu nuspojavu je "tvrđi" pull-down, čak reda 680r na 5V napajanja.