Логический ноль -> физический ноль

Navy Lik
Offline
Зарегистрирован: 14.11.2016

Добрый день, уважаемые форумчане!

Столкнулся с неприятной, но закономерной проблемой.
Есть устройство, кушающее много тока. Питание ему надо подавать короткими, по несколько десятков мсек, импульсами.
Такой ток Ардуине через вход не выдать, потому для усиления сигнала управления с МК использую тривиальный биполярный транзистор КТ972Б. Светодиодиком через него помигал, порадовался его работе. Подключил осциллограф - и тут вот я опечалился.

Контроллер, когда не выдаёт эти милисекунды искомый сигнал "логическая единица", выдаёт (что закономерно) на ножке логический ноль (~2.1В). Транзистор, что не менее закономерно, этот логический ноль доблестно усиливает до весьма солидных величин. Устройство страдает и мучается. Я чешу в затылке и признаю, что чего-то я не учёл в этой жизни.
Очень хочется иметь ноль не логический, а самый что ни на есть физический.

Понимаю, что вопрос, наверняка, очень глупый и показывает моё фундаментальное незнание основ :)
Но подскажите, пожалуйста, что с этим, если по уму, делать? Желательно со схемой минимальной сложности :)

Заранее огромное спасибо, и сильно не пинайте

Valera19701
Valera19701 аватар
Offline
Зарегистрирован: 18.10.2015

добавить в setup() строчку pinMode (вывод, OUTPUT);

Navy Lik
Offline
Зарегистрирован: 14.11.2016

Valera19701 пишет:

добавить в setup() строчку pinMode (вывод, OUTPUT);

Увы, уже есть. Мой скетч:

void setup() {
  pinMode(12, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Отработаем 30 мсек
  digitalWrite(12, HIGH);  
  delay(30);

  // Отдыхаем
  digitalWrite(12, LOW);    
  delay(2000);                  

  // А 3 мсек можем?
  digitalWrite(12, HIGH);
  delay(3);

  // Вполне
  digitalWrite(12, LOW);
  delay(2000);

  // А теперь для разнообразия 300 мсек
  digitalWrite(12, HIGH);   
  delay(300); 

  // Отдохнём - и по новой
  digitalWrite(12, LOW);  
  delay(2000); 
}

Схема моя - вот такова вот (только не 12В, а +5В, и вместо нагрузки-реле пока что светодиодик):

 

 

А вот фото с осциллографа. Правда, снял вот эти запечатлённые показания мой друг относительно неверного места схемы (взяв точку с близким к логическому нулю значением за физический ноль схемы) и перепутав щупы, но итоговый вид отличается, в основном, довольно здоровой (больше 3в!) амплитудой вот этих неприятных колебаний:

Valera19701
Valera19701 аватар
Offline
Зарегистрирован: 18.10.2015

еще с базы на землю надо резистор поставить в 1 кОм

gena
Offline
Зарегистрирован: 04.11.2012

 Нарисуйте схему, как Вы управляете силовым транзистором. Назовите величины токов, с которыми нужно работать.

Navy Lik
Offline
Зарегистрирован: 14.11.2016

Valera19701 пишет:

еще с базы на землю надо резистор поставить в 1 кОм

Спасибо, завтра испытаю!

gena пишет:

 Нарисуйте схему, как Вы управляете силовым транзистором. Назовите величины токов, с которыми нужно работать.

КТ972Б, в общем-то, не силовой транзистор, так что управляю напрямую с ножки МК.

Токи - до 1А, управляемое напряжение - сейчас тестирую на 5В, будет 7.4В.

Jeka_M
Jeka_M аватар
Offline
Зарегистрирован: 06.07.2014

Navy Lik пишет:

КТ972Б, в общем-то, не силовой транзистор, так что управляю напрямую с ножки МК.

Какой ток базы (Iб)?

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

Navy Lik пишет:
Я чешу в затылке и признаю, что чего-то я не учёл в этой жизни. Очень хочется иметь ноль не логический, а самый что ни на есть физический. Понимаю, что вопрос, наверняка, очень глупый и показывает моё фундаментальное незнание основ :) Но подскажите, пожалуйста, что с этим, если по уму, делать? Желательно со схемой минимальной сложности :) Заранее огромное спасибо, и сильно не пинайте

нужно использовать полевой транзистор с низким сопротивлением в открытом состоянии, а не "Кремниевые эпитаксиально-планарные составные биполярные транзисторы (транзисторы Дарлингтона)", на котором, априори,  большое падение напряжения.

gena
Offline
Зарегистрирован: 04.11.2012

  Жаль не могу помочь, т.к. разбираться в словесных схемах неоднозначная задача. Мне например в голову не прийдёт подключать транзистор напрямую к выходу МК.

Logik
Offline
Зарегистрирован: 05.08.2014

В принципе ВН верно Вам советует. Использовать Дарлингтона - отстой, а отечественную пародию на него - просто поиск приключений. Но учитывая  что Вам всеголиш релюху запитать (так понимаю она не силовая, ток обмотки в сотню мА ) - то можна и проще. Не нужны Вам мифические физические нули. Нужен старый добрый КТ315 из мусорного ведра.  Я их последние лет десять только в такие точки и тулю. В базу резистор около 1КОм. Резистор к земле - опциональный вопрос, если надо чтоб гарантировано не включалось реле при включении устройства.

 

ПС!!!!!! Диодом зашунтировать обмотку реле обязательно!!!! Если конечно не одноразовое устройство, например для детонации заряда.

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

Logik, у ТС на старте писано, - 

Navy Lik пишет:
Есть устройство, кушающее много тока. Питание ему надо подавать короткими, по несколько десятков мсек, импульсами. Такой ток Ардуине через вход не выдать, потому для усиления сигнала управления с МК использую тривиальный биполярный транзистор КТ972Б.

т.е. не вписывается в эту задачу картинка с реле, .... ну никак не вписывается

Navy Lik, разгребите задачу, чтобы мухи были отдельно от котлет

 

Navy Lik
Offline
Зарегистрирован: 14.11.2016

Jeka_M пишет:

Какой ток базы (Iб)?

Завтра измерю на работе и отпишусь.

gena пишет:

  Жаль не могу помочь, т.к. разбираться в словесных схемах неоднозначная задача. Мне например в голову не прийдёт подключать транзистор напрямую к выходу МК.

Я привёл схему во втором моём сообщении. Собственно, а как Вы посоветуете подключать его иначе? Я использовал самый простой вариант из статьи.

ВН пишет:

т.е. не вписывается в эту задачу картинка с реле, .... ну никак не вписывается

Я и не сказал про реле - сказал только, что оно на картинке, а у меня нагрузка другая (и сейчас, и будет). Реально, мне надо запитать соленоидный клапан, повторив сигнал с имеющейся печатной платы. Там как раз на выходе с платы при определённых условиях подаётся просто прямоугольный импульс в десятки мсек длительностью, а в остальное время там - самый что ни на есть физический ноль. Причём импульсы могут идти с частотой ~ 600-800 раз в минуту - ни одно реле такого издевательства долго не выдержит.

Logik пишет:

В принципе ВН верно Вам советует. Использовать Дарлингтона - отстой, а отечественную пародию на него - просто поиск приключений. Но учитывая  что Вам всеголиш релюху запитать (так понимаю она не силовая, ток обмотки в сотню мА ) - то можна и проще. Не нужны Вам мифические физические нули. Нужен старый добрый КТ315 из мусорного ведра.  Я их последние лет десять только в такие точки и тулю. В базу резистор около 1КОм. Резистор к земле - опциональный вопрос, если надо чтоб гарантировано не включалось реле при включении устройства.

 

ПС!!!!!! Диодом зашунтировать обмотку реле обязательно!!!! Если конечно не одноразовое устройство, например для детонации заряда.

Хм, вот КТ315 у меня завались :) спасибо, завтра попробую его и разместить. И про резисторы не забуду. И диод у меня там есть, просто не стал тащить на и так мутную схему.

Logik
Offline
Зарегистрирован: 05.08.2014

Подождите жечь приборы! Шо там за клапан такой миллисекундный? Сколько ему тока надо ? КТ315 это 100мА (я ж думал Вам релюху надо), если более - то полевик разумней Есть у меня один клапан похожий, по импульсу одной полярности открывается а другой полярности - закрывается. Так там с ним отдельно надо разговаривать.

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

Navy Lik пишет:
[Реально, мне надо запитать соленоидный клапан, повторив сигнал с имеющейся печатной платы. Там как раз на выходе с платы при определённых условиях подаётся просто прямоугольный импульс в десятки мсек длительностью, а в остальное время там - самый что ни на есть физический ноль.

не... я седня свой хрустальный шар на работе оставил 

 

Navy Lik
Offline
Зарегистрирован: 14.11.2016

Logik пишет:

Подождите жечь приборы! Шо там за клапан такой миллисекундный? Сколько ему тока надо ? КТ315 это 100мА (я ж думал Вам релюху надо), если более - то полевик разумней Есть у меня один клапан похожий, по импульсу одной полярности открывается а другой полярности - закрывается. Так там с ним отдельно надо разговаривать.

Я хотел упростить задачу, но, видимо, придётся выложить кучу отвлекающих подробностей :)

Вот такого вот рода клапан (не этот самый, но из той же серии):

 

Вот тут можно прочитать про них, см. стр. 14-16: http://cdn2.hubspot.net/hub/97890/docs/ntcat.pdf?t=1478638498248

Зверь довольно экзотический, и повадки его в наших краях мало кто знает. Даже даташит нормальный на него не накопать, производитель поставляет ту модель только в составе сборок.

Имеется также плата, на этот клапан сигнал подающая. Плата аналоговая, сложная, но сигнал подаётся строго 7.4 В, строго 30 мсек. Никакой обратной полярности, просто короткий прямоугольный импульс. Выверяли, проверяли, смотрели, нюхали, щупали. Хочу сделать то же, но на МК. Применение не критичное, в случае косяков ничего не взорвётся.

На моём клапане указана электрическая мощность 5.5 Вт (ЕМНИП), питается он от 7.4 В - значит, тока ему надо минимум ~0.7 А, полагаю.

Полевик я тоже пробовал - ставил MOSFET IRF710 заместо КТ972Б. Принципиально проблему нуля это не решало - да и есть вопросы с напряжением и током, нужным для открытия этого мосфета. Если по уму, его открывать такой советуют отдельным транзистором. Или я не прав?

Logik
Offline
Зарегистрирован: 05.08.2014

Не в том дело. Ну не везет Вам с выбором ключа))

Смотрите спеку на него, там есть параметр Rds (Drain-Source On-State Resistance). У IRF710 записано 3,6 Ома. Значить если его удастся хороше открыть, что в общем не факт, то напряжение на нем открытом по закону Ома будет I*Rds=0,7*3,6= 2,5В. Что Вы и наблюдаете. Берем другой полевик, например мой любимчик AO4828, у него Rds=0,077Ом и в нашем случае при открытии на нем будет 0,05В что уже почти "физическая земля". Две подсказки: с низким Rds и не дорогие полевики как правило имеют низкие рабочие напряжения (это чтоб искать было легше) и хорошим донором хорощих полевиков могут быть старые материнки и блоки защиты литиевых аккумуляторов.

ПС. В затвор полевика резистор не более сотен Ом, и без резистора тоже не криминал.  

Logik
Offline
Зарегистрирован: 05.08.2014

Посмотрел на клапан. Даже спрашивать боюсь чего он стоит. А аналогичные по функционалу но дешовые на очень низкое давление (даже 0,1атм не будет), и сечения маленькие Вам не встречались? 

axill
Offline
Зарегистрирован: 05.09.2011

Путанное описание проблемы, можно только гадать...

если я верно понял то проблемма в том, что на транзисторе падает большое напряжение

это закономерно, так как биполярники в ключевом режиме надо раскачивать до насыщения

а это ток. Надо вкачать достаточный токив базу. У вас в базе резистор 10ком, это значит, что в базе ток порядка 4.4мА

при типичном hfe силовых транзисторов в 20 единиц транзистор на выходе в ключевом режиме может выдать не более 88мА

для раскачки надо делать составной транзистор либо как уже порекомендовали - ставить мосфет

Navy Lik
Offline
Зарегистрирован: 14.11.2016

Logik пишет:

Не в том дело. Ну не везет Вам с выбором ключа))

Смотрите спеку на него, там есть параметр Rds (Drain-Source On-State Resistance). У IRF710 записано 3,6 Ома. Значить если его удастся хороше открыть, что в общем не факт, то напряжение на нем открытом по закону Ома будет I*Rds=0,7*3,6= 2,5В. Что Вы и наблюдаете. Берем другой полевик, например мой любимчик AO4828, у него Rds=0,077Ом и в нашем случае при открытии на нем будет 0,05В что уже почти "физическая земля". Две подсказки: с низким Rds и не дорогие полевики как правило имеют низкие рабочие напряжения (это чтоб искать было легше) и хорошим донором хорощих полевиков могут быть старые материнки и блоки защиты литиевых аккумуляторов.

ПС. В затвор полевика резистор не более сотен Ом, и без резистора тоже не криминал.  

Эх, и правда не везёт :) я просто взял то, что в тумбочке завалялось - завтра специально набегу на радиомагазин)

А подойдёт мне, к примеру, IRL3715? Или RD16HHF1? Rds вроде значения имеют достаточно низкие.

Сел, задумался, разобрался в собранном, привёл схему к вот такому вот виду (правая ветвь со светодиодом имитирует нагрузку, левая с диодом - добавлена для будущей индуктивной нагрузки):

Где Q1 - IRF710.

При измерениях осциллографом со щупами т. A-B получаю следующие данные (простите за качество):

Уже ближе к желаемому, только работает инверсно (совсем не беда, в принципе), и напряжение меньше (а вот это озадачивает и печалит... завтра проверю номиналы резисторов). Резистор на затворе великоват по номиналу выходит. И от базы на землю великоват номинал, пожалуй. И мосфет надо заменить, выходит *почесал в затылке*

Logik пишет:

Посмотрел на клапан. Даже спрашивать боюсь чего он стоит. А аналогичные по функционалу но дешовые на очень низкое давление (даже 0,1атм не будет), и сечения маленькие Вам не встречались? 

Увы, я сам его не покупал - к сожалению, не знаю, но много гуглил, и натыкался, что близкие на Западе можно купить по ~60$ штука. На низкое давление... гм, нет, простите, не в курсе (

Logik
Offline
Зарегистрирован: 05.08.2014

Оба годны, но IRL3715 вроде лучше, т.к открывается при меншем напряжении. По осцилограме все не плохо, шумновато конешно. Это реальная нагрузка? Думаю нет. На большем токе откроется хуже. По схеме, номинал R4 великоват. Через него после закрытия ток соленоида пойдет кратковременно, а 0,7*1000=700В что дофига. Соответственно его уменшение, можно и до 0, пойдет на пользу. Хотя думаю что 0 не есть гуд, т.к. импульсы у Вас короткие, и при 0 будет затухать ток дольше, до сотни омов пожалуй неповредит. А может и повредит, если ключ пробет  0,7*100=70В ((   Не пожалуй R4 токо десяток ом, не более.

ПС. Спецом изложил ход мысли для понимания что да как.

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

У меня похожий клапан  по такой схеме управляется на кт3102 и кт853.

Navy Lik
Offline
Зарегистрирован: 14.11.2016

nik182 пишет:

У меня похожий клапан  по такой схеме управляется на кт3102 и кт853.

Схему на всякий случай перерисовал в запасники :)

Logik пишет:

Оба годны, но IRL3715 вроде лучше, т.к открывается при меншем напряжении. По осцилограме все не плохо, шумновато конешно. Это реальная нагрузка? Думаю нет. На большем токе откроется хуже. По схеме, номинал R4 великоват. Через него после закрытия ток соленоида пойдет кратковременно, а 0,7*1000=700В что дофига. Соответственно его уменшение, можно и до 0, пойдет на пользу. Хотя думаю что 0 не есть гуд, т.к. импульсы у Вас короткие, и при 0 будет затухать ток дольше, до сотни омов пожалуй неповредит. А может и повредит, если ключ пробет  0,7*100=70В ((   Не пожалуй R4 токо десяток ом, не более.

ПС. Спецом изложил ход мысли для понимания что да как.

Сегодня набег на радиомагазин не выходит, но к концу недели совершу его обязательно - и отпишусь. Спасибо огромное! :)