Application notes

В этом документе рассматриваются следующие вопросы:

• корректность подключения к входам и выходам регистров;
• ограничения по напряжению, току, нагрузке;
• типовые схемы подключения.

Все блоки, имеющие в своем составе входной и выходной регистры с оптоизоляцией, используют идентичную схемотехнику, а при одинаковых разъемах (DRB-37M) и идентичное расположение выводов. Ниже приводится принципиальная схема одного канала входного регистра и рассматриваются его характеристики.

Входной регистр предназначен для передачи в компьютер цифрового значения "включено/выключено" в зависимости от наличия или отсутствия напряжения на входе регистра. При небольших схемотехнических хитростях возможно этим входом воспринимать состояние механического контакта (замкнуто/разомкнуто).

Как следует из схемы, входной регистр срабатывает при подаче на вывод IRA0 положительного напряжения относительно вывода IRC0. При подаче обратного напряжения, входной ток замыкается защитным диодом. Драйвер оптического приемника имеет в своем составе триггер Шмитта, что позволяет не заботиться о фронтах принимаемого сигнала.

Ниже приводится таблица, описывающая допустимые пределы входного сигнала для гарантированной регистрации.
 

Формально, напряжение на входе регистра не должно превышать 10 В. Разработчик гарантирует отсутствие неприятностей при подаче напряжения 12 В.

У пользователя часто возникает вопрос, какое напряжение допускается между источником сигнала и "землей" устройства. Производитель оптопар гарантирует отсутствие пробоя при пиковом напряжении 7500 В. Высокое сопротивление изоляции гарантируется при напряжении 500 В. Однако, в блоках не предпринимались специальные меры, позволяющие гарантированно в течение всего срока эксплуатации выдерживать такого сорта напряжения. Поэтому, не рекомендуется входной регистр использовать при разности напряжений более 100 В.
 
 

Ниже приводится принципиальная схема одного канала выходного регистра и рассматриваются его характеристики. В первых партиях устройств использовалась отечественная оптопара АОТ128Д. По причине низкой надежности, плохой документированности и доступности, она заменена прибором 4N35.

Для того, чтобы понять какая нагрузка (какой ток) допустима, следует обратиться к графику, приведенному ниже. На графике приведено семейство выходных характеристик оптопары. Во всех блоках ток через светодиод задается более 10 мА, поэтому можно пользоваться кривой для If=10mA, имея в виду, что хуже не будет.

Из графика видно, что для стыковки с микросхемами ТТЛ, не следует нагружать регистр более чем на 2-3 мА. Если же уровень выходного напряжения не очень критичен, то можно выход нагрузить и на 10 мА.

Напряжение на выходе регистра не должно превышать 30 В.

У пользователя часто возникает вопрос, какое напряжение допускается между источником сигнала и "землей" устройства. Производитель оптопар гарантирует отсутствие пробоя при пиковом напряжении 7500 В. Высокое сопротивление изоляции гарантируется при напряжении 500 В. Однако, в блоках не предпринимались специальные меры, позволяющие гарантированно в течение всего срока эксплуатации выдерживать такого сорта напряжения. Поэтому, не рекомендуется выходной регистр использовать при разности напряжений более 100 В.

Пользователь может подключать входные и выходные регистры к различным источникам/приемникам дискретного ввода/вывода. Ниже приводится несколько вариантов таких соединений, которые облегчат принятие решения в конкретных случаях.

Ниже приводятся две схемы соединения входного регистра с источником напряжения (типа выходов ТТЛ регистра). Обе схемы в принципе эквивалентны, но если выход источника сигнала выполнен по схеме с открытым коллектором, то вторая (правая) схема включения является предпочтительной. Источником сигнала могут служить выходы ТТЛ-микросхем, КМОП-микросхем, выходы операционных усилителей или компараторов.

Ниже приводится схема подключения механического контакта (гальванически изолированного от "земли" установки). В этом случае необходимо использовать дополнительный источник напряжения, например от самого блока с входным регистром. Если же механический контакт не изолирован от "земли" установки, то в качестве дополнительного источника напряжения должен использоваться внешний источник.

Ниже приводится схема соединения гальванически изолированного входного регистра с аналогичным выходным регистром. Иногда такая схема тоже бывает полезна.

 
Ниже приводится схема соединения гальванически изолированного выходного регистра с внешним потребителем типа ТТЛ или КМОП регистра. В этом случае схема соединения включает в себя кроме проводов еще и pull-up резистор. Как правило, подобные блоки включают такой резистор в свою входную цепь. Хотя, в жизни всякое бывает, полезно проверить входную цепь потребителя.