Ograniczenie czasu trwania sygnału wyzwalania

[tomzab42]

Witam wszystkich,

Projektuję urządzenie, które może pracować tylko w trybie impulsowym. Przy pracy ciągłej może się uszkodzić termicznie.

Urządzenie posiada 3 wejścia: +24V, GND, wyzwalanie

Urządzenie jest wyzwalane sygnałem wyzwalającym - stanem wysokim +24 V. Czas trwania sygnału wyzwalającego definiuje czas działania urządzenia. Czas trwania impulsu to 20 us - 5 ms. Częstotliwość wyzwalania to 1 - 100 Hz.

Sygnał wyzwalający podawany jest najpierw na dzielnik napięcia, a z dzielnika na układ, który jest wyzwalany. Układ jest sterowany napięciowo. Dzielnik zmniejsza napięcie 24 V do do 6,5 V. Dzielnik ma 6,1 kOm i 2,2 kOm.

Prąd sygnału wyzwalającego na wejściu urządzenia to ok. 3-4 mA.

Muszę się zabezpieczyć przed zbyt długim załączeniem urządzenia (np. przez pomyłkę zostanie załączone na stałe).

Chciałbym więc ograniczyć maksymalną długość trwania sygnału wyzwalającego, np. do 1 sekundy.

Będę wdzięczny za pomoc. Liczą się dla mnie jak najprostsze rozwiązania. Nie interesują mnie rozwiązania z mikrokontrolerem. Jestem dodatkowo dosyć ograniczony z miejscem na PCB.

Zastanawiałem się też nad innym rozwiązaniem problemu. Zamiast ograniczać sygnał wyzwalający - ograniczać prąd zasilający urządzenie za pomocą bezpiecznika polimerowego. W ten sposób w czasie impulsów bezpiecznik nie zadziała, ponieważ jest zbyt wolny przy takim prądzie, a w pracy ciągłej bez problemu ograniczy prąd. Bezpiecznik ma Ih = 0,5 A i It = 1,0 A, urządzenie w impulsie pobiera ok. 1,5 A oraz trochę mniej w czasie pracy ciągłej, bezpiecznik ogranicza taki prąd do ok. 0,1 A po 1-2 sekundach. Jednakże mam obawy co do tego rozwiązania ze względu na ograniczoną liczbę cykli takich bezpieczników. Urządzenie przy podłączeniu do zasilania pobiera większy prąd niż w czasie strobowania, ponieważ musi dodatkowo naładować kondensatory wejściowe (dodałem je, aby oddawały energię w czasie impulsu oraz by skrócić czas reakcji). Proces ładowania przy podłączeniu urządzenia do zasilania trwa kilkadziesiąt/kilkaset us. Obawiam się, że przy każdym podłączeniu urządzenia do zasilania bezpiecznik będzie już w jakiś ograniczony sposób się aktywował i to będzie liczone jako nowy cykl wyłączenia, co spowoduje, że za rok lub dwa urządzenie nie będzie działało. Słyszałem, że takie bezpieczniki mają ok. 100 cykli.

Czy macie jakieś propozycje, jak rozwiązać ten problem? Dziękuję za pomoc.

[deshipu]

Szkoda, że nie interesuje cię rozwiązanie z mikrokontrolerem, bo to właśnie ono może być najprostsze — taki attiny13 jest praktycznie wielkości tranzystora, kosztuje grosze i sprawdziłby się idealnie. No ale skoro nie, to chyba warto by było się przyjrzeć przykładowym układom na NE555 — bo wydaje mi się, że w tym kierunku możesz coś dla siebie znaleźć. Oczywiście będzie to znacznie więcej części wtedy i pewnie droższe.

[Gość es2]

Nie interesują mnie rozwiązania z mikrokontrolerem. Jestem dodatkowo dosyć ograniczony z miejscem na PCB.

Jedno drugiemu przeczy tak jak ma być małe a nie mogą to być elementy SMD.

Najmniejsze uC sa w obudowie SOT23-6.

Multiwibrator + bramki + elementy RC realizujące tą sama funkcję będą w obudowach:

multiwibrator (SO-08, SO-16), bramki (SOT23-6). Dojdzie jeszcze rezystor i kondensator, który będzie zajmował więcej miejsca niż SOT23-6. Może na jednym 74HC123 czy CD4538 + RC dałoby się to zrobić. Multiwibrator musiałby generować impuls 1 sekundy po aktywacji wejścia wyzwalającego, skracany przez dezaktywację wejścia. NE555 też to zrealizuje (ma wejście reset) oczywiście dodatkowo RC. Wszystko to jednak będzie 2..3 razy większe niż najmniejszy uC.

Pominąłem stabilizator, który pewnie będzie wymagany i tranzystor wykonawczy.

[tomzab42]

Dzięki za odpowiedzi.

Ogólnie zastosowanie uC to dla mnie ostateczność i wolałbym tego nie robić, ponieważ jest to zbyt uciążliwe dla mnie przy montażu. Wiem, że jednocześnie to byłoby najprostsze rozwiązanie.

Ogólnie pewnie spróbuję rozwiązania z multiwibratorem monostrabilnym nieretriggerowalnym 74HCT221 i bramką AND, które podsunął mi trymer01 z forum elektroda.

Wygląda na niezawodne i skuteczne.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Gość es2]

Ogólnie pewnie spróbuję rozwiązania z multiwibratorem monostrabilnym nieretriggerowalnym 74HCT221 i bramką AND, które podsunął mi trymer01 z forum elektroda.

Bramka nie jest potrzebna, wystarczy sam multiwibrator.

[tomzab42]

Multiwibrator generuje mi impuls o zadanej długości (maksymalny czas trwania triggera jaki dopuszczam). Multiwibrator wyzwalam sygnałem trigger.

Impuls oraz sygnał trigger wchodzą mi na bramkę AND.

W ten sposób bramka przepuszcza mi trigger na mój układ. Multiwibrator po zadanym czasie zmienia stan wyjścia na niski. W ten sposób trigger o dłuższym sygnale niż dopuszczalna długość nie będzie przepuszczany na mój układ. Jednocześnie jednak będzie przepuszczać triggery o czasie krótszym niż maksymalny dopuszczalny, co też jest niezbędne w tej aplikacji.

[Gość es2]

Multiwibrator generuje mi impuls o zadanej długości (maksymalny czas trwania triggera jaki dopuszczam). Multiwibrator wyzwalam sygnałem trigger.

Impuls oraz sygnał trigger wchodzą mi na bramkę AND.

W ten sposób bramka przepuszcza mi trigger na mój układ. Multiwibrator po zadanym czasie zmienia stan wyjścia na niski. W ten sposób trigger o dłuższym sygnale niż dopuszczalna długość nie będzie przepuszczany na mój układ. Jednocześnie jednak będzie przepuszczać triggery o czasie krótszym niż maksymalny dopuszczalny, co też jest niezbędne w tej aplikacji.

Skomplikowałeś sobie życie tą dodatkową, niepotrzebną bramką. Multiwibrator ma wejście reset. Napiszesz pewnie, ze powstanie hazard czasowy. Nie powstanie, jak użyjesz drugiego multiwibratora.

[tomzab42]

Hmm, jeżeli dobrze rozumiem, to mówisz o układzie, gdzie:

- impuls wygenerowany przez pierwszy multiwibrator przekazuję na wejście RESET drugiego multiwibratora

- trigger przekazuję na wejście positive-edge drugiego multiwibratora

W ten sposób dopóki reset jest w stanie wysokim, to przekazuje stan wysoki triggera. Jak reset spadnie na stan niski to na wyjściu multiwibratora drugiego pojawia się stan niski.

Tak przynajmniej to rozumiem patrząc na tablicę prawdy z tej noty:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd74hct221.pdf

[Gość es2]

Hmm, jeżeli dobrze rozumiem, to mówisz o układzie, gdzie:

- impuls wygenerowany przez pierwszy multiwibrator przekazuję na wejście RESET drugiego multiwibratora

- trigger przekazuję na wejście positive-edge drugiego multiwibratora

W ten sposób dopóki reset jest w stanie wysokim, to przekazuje stan wysoki triggera. Jak reset spadnie na stan niski to na wyjściu multiwibratora drugiego pojawia się stan niski.

To co proponujesz raczej nie zadziała. Wyzwalasz drugi multiwibrator i kombinujesz w tym czasie pierwszym multiwibratorem na wejściu reset drugiego. Może narysuj schemat jak to widzisz?

Ja inaczej to wykombinowałem.

Pierwsza opcja, raczej nie zadziała ze względu na hazardy czasowe, druga

- impuls wyzwalający jest podłączony do reset drugiego multiwibratora oraz wejścia wyzwalającego (zbocze narastające) pierwszego.

- pierwszy multiwibrator wyzwala drugi (opóźnienie kilku ns wystarczy)

W takim rozwiązaniu, gdy drugi multiwibrator (czas 1 sekundy) jest wyzwalany, reset już jest w stanie wysokim. To gwarantuje, że impuls zostanie wygenerowany. Zanik impulsu wyzwalającego uaktywni reset, co skróci generowany impuls. Naturalnie skrócenie impulsu nie nastąpi natychmiastowo. Wątpię czy czas ten będzie miał wpływ na działanie układu zwłaszcza jak użyje się małej pojemności a dużej rezystancji w obwodzie multiwibratora.

No i nie trzeba dodatkowych bramek czy układów GAL albo FPGA 🙂

Może chcesz na CPLD zrobić? Mogę napisać jak, bo w programowalnych nie tak łatwo zrobic multiwibrator.

[tomzab42]

Dzięki za pomysły.

Jeszcze w sumie jedna rzecz mi przyszła do głowy.

Gdy będę chciał wyzwalać moje urządzenie z częstotliwością, gdzie okres sygnału wyzwalającego będzie mniejszy niż okres maksymalnego dopuszczalnego sygnału, to multiwibrator nie będzie się retriggerował co, może oznaczać, że np. po wystąpieniu pierwszego triggera, multiwibrator wystawi stan wysoki. Po wystapieniu drugiego triggera multiwibrator nadal będzie "wyzwolony", więc nie zareaguje na drugi trigger co może skutkować, że wyjście multiwibratora może np. w połowie trwania triggera ustawić stan niski na wyjściu co spowoduje ucięcie triggera na wejściu mojego urządzenia.

W tym wypadku widzę dwa rozwiązania:

1. To zaproponowany przez Ciebie schemat nr 1 gdzie na pierwszy multiwibrator trigger wchodzi mi na wejście oraz reset.

2. Zastosować multiwibrator retriggerowalny. W ten sposób z każdym nowym triggerem, czyli zboczem narastającym, impuls wyjściowy będzie się rettriggerował. Jednocześnie gdy pojawi się wartość stała na triggerze, to multiwibrator wytriggeruje się tylko raz.

[Gość es2]

Opcja 1 odpada. Zbocze narastające pojawia się razem z resetem, nie da sie przewidzieć zachowania układu.

Opcja 2 jest ok, np 74HC123. Kilka postów wcześniej, właśnie taki proponowałem.

[tomzab42]

Dzięki za odpowiedź.

Jestem na etapie projektowania PCB i trochę się zmieniło i ostatecznie wykorzystują tylko jeden multiwibrator z dwóch wbudowanych.

Zastanawia mnie jak wygląda kwestia niewykorzystywanych pinów. Wykorzystują scalaki CMOSowe, więc inputy podłączyłem do GND, outputy wiszą w powietrzu.

W przypadku linii Cx, RxCx w nocie nie ma żadnych informacji na temat podłączenia ich kiedy nie są wykorzystywane. Znalazłem tylko dla innego multiwibratora, że tam preferowano zostawienie tych pinów w powietrzu.

Ktoś może miał podobną sytuację?

[BlackJack]

Jeżeli urządzenie ma być proste, niezawodne, a budżet do 350zł nie jest problemem, zdecydowanie przekaźnik programowalny np taki: AF-10MR-E2 6 wejść dwustanowych 12-24V AC/DC i 4 wyjścia przekaźnikowe.

Program darmowy. Kabelek do programowania chyba 50zł.

Wiecej na stronie

TELMATIK

Programuje się to rysując schemat ideowy na bramkach, licznikach i timerach(czasówkach), przy okazji nauczysz sie podstaw programowania układów automatyki, no i łatwo to rozbudować funkcyjnie.

PS. szkoda że nie napisałeś co budujesz, byłoby prościej coś doradzić.

Budowanie takich układów na CMOSach to dzisiaj raczej zabawa edukacyjna.

[Gość es2]

Jeżeli urządzenie ma być proste, niezawodne, a budżet do 350zł nie jest problemem, zdecydowanie przekaźnik programowalny np taki: AF-10MR-E2 6 wejść dwustanowych 12-24V AC/DC i 4 wyjścia przekaźnikowe.

Program darmowy. Kabelek do programowania chyba 50zł.

Armatą do much za blisko 500zł (bez kabelka nic nie zrobi a ceny, jak w reklamie, netto, więc trzeba doliczyć VAT).

Wyda mniej niż 30zł na Arduino UNO i ma większe możliwości niż sterownik za 430zł (350 + vat) i to bez kabelka.

Co do niezawodności. Czy urządzenie s kilkam scalakami, uC, pamięcią eeprom, będzie pewniejsze niż jeden układ cyfrowy?

Czy multiwibrator 74HC123 może się zwiesić?

Czy 74HC123 może stracić zawartość pamięci programu?

Pisanie, że uC jest bardziej niezawodny niż kilka bramek logicznych jest, delikatnie mówiąc, przesadą.

[BlackJack]

Armatą do much za blisko 500zł (bez kabelka nic nie zrobi a ceny, jak w reklamie, netto, więc trzeba doliczyć VAT).

Wyda mniej niż 30zł na Arduino UNO i ma większe możliwości niż sterownik za 430zł (350 + vat) i to bez kabelka.

He..he.. szczerze się roześmiałem z rana 🙂.

Armatą masz przynajmniej pewność że muchę zabijesz, gazetą musisz ją trafić.

Ale teraz tak serio.

Moja propozycja jest podyktowana tym że kolega pisze o 3 wejściach. Niestety nie napisał co chce zrobić, czym sterować, dla tego zaproponowałem mu uniwersalne i elastyczne urządzenie. Ale jeżeli wymogi są niewielkie to za 130zl można kupić uniwersalną programowaną po USB czasówkę. Która mu pewnikiem zrobi co chce i ma 2 wejścia sterujące.

Ale jeżeli nie ma konkretnej specyfikacji projektu, to są tylko sugestie że można pójść inną drogą. Nic więcej. Zresztą wszystkie nasze odpowiedzi są tylko sugestiami, a nie gotowcem. To zainteresowany musi sobie odpowiedzieć sam która drogę chce wybrać.

Link do tej sprytnej czasówki. Może komuś się przyda 🙂

http://www.dobry-czas.sklep.pl/pl/p/Przekaznik-programowalny-MTR17-TPA-U240-208/75