Почему именно 470 или 1k Ω? (для предотвращения повреждения выходного штыря)

Цитата из учебника Arduino, раздел Цифровые пины :

  

Короткие замыкания на контактах Arduino или попытки запустить большой ток   устройства от них, могут повредить или разрушить выходные транзисторы в   pin или повредить весь чип Atmega. Часто это приводит к   «мертвый» контакт в микроконтроллере, но оставшийся чип будет по-прежнему   функционируют адекватно. По этой причине рекомендуется подключить   OUTPUT на другие устройства с резисторами 470Ω или 1k, если не указано максимальное   текущий ток от контактов необходим для конкретного приложения.

Эти цифры мне вуду: Почему «470» или «1k»? Почему нет ровно одно заданное число, например «не менее 470 Ом, если в противном случае будет короткое замыкание "?

Мне интересно, потому что я рассматриваю использование Arduino как клавиатуры контроллер и - в этом случае - линии в основном замыкаются, если нажата кнопка. Конечно, линии имеют некоторое сопротивление, но я еще не получил возможности измерить его.

12 голосов | спросил feklee 25 AMpThu, 25 Apr 2013 01:46:37 +040046Thursday 2013, 01:46:37

2 ответа


18

Сначала немного о коротких замыканиях: Короткое замыкание - это схема, которая не имеет преднамеренных токоограничивающих элементов на пути тока. Результатом этого является то, что элементы схемы, которые мы обычно принимаем, чтобы иметь нулевое сопротивление, начинают действовать как резисторы, а обычная математическая модель для блоков питания ломается, что часто приводит к более низкому, чем ожидалось, напряжению и разрушающему перегреву.

Из-за максимальных текущих характеристик микроконтроллера вам нужен резистивный элемент на пути тока, идущего от булавки. Вы можете ожидать, что штифт погибнет, выведя из него 40 мА, и если я точно помню 200 мА от всех контактов в тот же момент. Номинальное напряжение для этой системы составляет 5 В, поэтому посмотрим, что произойдет, если вычислить ток с 470 \ $ \ Omega \ $: \ $ \ frac {5 V} {470 \ Omega} \ approx 10 mA \ $. Это бывает приятным и здравым значением для тока, который не повредит микроконтроллер. Если вы вместо этого используете резистор 1 \ $ k \ Omega \ $, вы получите 5 мА, что даже более безопасно, а потребитель - еще меньше. Кроме того, эти два значения резисторов являются относительно популярными и в то же время обеспечивают небольшие токи, но не настолько малы, что вам нужно учитывать емкость следов при работе с ними.

В случае действительно коротких линий вы должны полностью ожидать, что сами линии будут иметь незначительное сопротивление! Это приведет к прямому замыканию контактов, которые, как написано в цитате, приведут к мертвым контактам. Кроме того, короткозамкнутые линии часто приводят к сломанным кнопкам, так как большой ток оказывает негативное влияние на срок службы контактов кнопки из-за перегрева и искрения. Вместо использования коротких замыканий для подключения линий лучше всего разместить резистор вблизи земли линии. Это ограничит ток при включении линии. Поставив резистор вблизи заземления линии, мы гарантируем, что наибольшее падение напряжения на линии будет на конце, поэтому, если мы скроем его с помощью другой сенсорной линии с помощью кнопки, линия чувств увидит полное напряжение.

Также контакты, установленные как входные, находятся в так называемом режиме с высоким импедансом, что означает, что они ведут себя так, как если бы они были резистором с очень большим сопротивлением, соединенным с землей. Если вы на 100% уверены, что штырь будет только смысловым штырем, тогда вам не нужно ставить перед ним другой резистор. Даже в этом случае рекомендуется поставить резистор, потому что вы можете случайно установить контакт как нечто иное, чем входное и потенциально вызвать короткое замыкание. Если вы разместите резистор, имейте в виду, что в линии чувств будет очень мало тока, что означает, что падение напряжения на резисторе будет очень низким, что приведет к тому, что штырь увидит полное напряжение.

Если вы хотите получить более «расширенное чтение», вы можете взглянуть на datasheet для ATmega328, который является одним из микроконтроллеров, используемых в некоторых Arduinos. В разделе 29. Электрические характеристики, вы увидите, что при абсолютных максимальных значениях ток на каждый вывод ввода /вывода составляет 40 мА, а для общего устройства - 200 мА.

ОБНОВЛЕНИЕ: Пожалуйста, не путайте Absolute Maximum Ratings с действующими рейтингами! Уведомление HEre из таблицы ATmega32U4:

NOTICE: Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent dam- age to the device. This is a stress rating only and functional operation of the device at these or other conditions beyond those indicated in the operational sections of this specification is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.

Вот сноски со страницы 379 того же описания:

Although each I/O port can sink more than the test conditions (20mA at VCC = 5V, 10mA at VCC = 3V) under steady state conditions (non-transient), the following must be observed: ATmega16U4/ATmega32U4: 1.)The sum of all IOL, for ports A0-A7, G2, C4-C7 should not exceed 100 mA. 2.)The sum of all IOL, for ports C0-C3, G0-G1, D0-D7 should not exceed 100 mA. 3.)The sum of all IOL, for ports G3-G5, B0-B7, E0-E7 should not exceed 100 mA. 4.)The sum of all IOL, for ports F0-F7 should not exceed 100 mA. If IOL exceeds the test condition, VOL may exceed the related specification. Pins are not guaranteed to sink current greater than the listed test condition. 4. Although each I/O port can source more than the test conditions (20mA at VCC = 5V, 10mA at VCC = 3V) under steady state conditions (non-transient), the following must be observed: ATmega16U4/ATmega32U4: 1)The sum of all IOH, for ports A0-A7, G2, C4-C7 should not exceed 100 mA. 2)The sum of all IOH, for ports C0-C3, G0-G1, D0-D7 should not exceed 100 mA. 3)The sum of all IOH, for ports G3-G5, B0-B7, E0-E7 should not exceed 100 mA. 4)The sum of all IOH, for ports F0-F7 should not exceed 100 mA. 5. All DC Characteristics contained in this datasheet are based on simulation and characterization of other AVR microcon- trollers manufactured in the same process technology. These values are preliminary values representing design targets, and will be updated after characterization of actual silicon

ответил AndrejaKo 25 AMpThu, 25 Apr 2013 02:10:43 +040010Thursday 2013, 02:10:43
13

Короткий ответ заключается в том, что Arduino нацелен на любителей с небольшими знаниями в области электротехники, а его инструкции упрощены, чтобы получить смысл. Эти два значения безопасны и дают пользователю возможность вместо фиксированного спроса.

Оба являются резисторами стандартного размера. 470 Ом и 1 кОм при использовании с напряжением VCC Arduino 5V обеспечивают безопасный ток (5v /470Ω ~ 0,011A (11 мА), 5/1000 = 0,005A (5 мА)). И текущая тяга может использоваться для транзисторов или светодиодов или подобных деталей.

Откровенно говоря, любой резистор значения, который даст ток в максимуме тока микропроцессора (40 мА), будет работать. Это означает, что любой резистор выше 125 Ом.

ответил Passerby 25 AMpThu, 25 Apr 2013 04:31:23 +040031Thursday 2013, 04:31:23

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132