Почему именно 470 или 1 кОм? (чтобы не повредить выходной контакт)


12

Цитата из учебника Arduino, раздел Digital Pins :

Короткие замыкания на выводах Arduino или попытка запустить от них устройства с высоким током могут привести к повреждению или разрушению выходных транзисторов на выводе или повреждению всего чипа Atmega. Часто это приводит к «мертвому» выводу в микроконтроллере, но оставшийся чип все равно будет функционировать адекватно. По этой причине рекомендуется подключать выводы OUTPUT к другим устройствам с резисторами 470 Ом или 1 кОм, если для конкретного применения не требуется максимальный ток, потребляемый от контактов.

Эти цифры вуду для меня: почему "470" или "1k"? Почему не дано точно одно число, такое как «не менее 470 Ом, если в противном случае было бы короткое замыкание»?

Мне интересно, потому что я рассматриваю возможность использования Arduino в качестве контроллера клавиатуры , и - в этом случае использования - линии в основном замыкаются при нажатии кнопки. Конечно, у линий есть какое-то сопротивление, но у меня еще не было возможности его измерить.


2
Если вы используете контакты для обнаружения кнопок, я бы подумал, что контакты будут сконфигурированы как входы, и в этом случае будет достаточно короткого замыкания контакта на землю.
Горлот,

5
470 и 1000 являются общими ценностями, которые, скорее всего, будут у тинкеров. Таким образом, это похоже на «Использовать от 500 до 1000 Ом!», Но затем нормализуется к общему значению резистора.
Каз

Ответы:


18

Сначала немного о коротких замыканиях: Короткое замыкание - это цепь, в которой нет преднамеренных ограничивающих ток элементов на пути тока. Результатом этого является то, что элементы схемы, которые мы обычно используем, чтобы иметь нулевое сопротивление, начинают действовать как резисторы, и обычная математическая модель для обрывов блоков питания часто приводит к снижению напряжения, чем ожидалось, и разрушительному перегреву.

Ω5V470Ω10mAkΩ

В случае действительно коротких линий, вы должны полностью ожидать, что сами линии будут иметь незначительное сопротивление! Это приведет к непосредственному замыканию контактов, что, как написано в цитате, приведет к мертвым контактам. Также закороченные линии часто приводят к поломке кнопок, поскольку большой ток отрицательно влияет на срок службы контактов кнопок из-за перегрева и искрения. Вместо использования коротких замыканий для соединения линий, лучший способ - разместить резистор вблизи заземления линии. Это ограничит ток при включении линии. Размещая резистор рядом с заземлением линии, мы гарантируем, что наибольшее падение напряжения на линии находится на ее конце, поэтому, если мы закорачиваем его с помощью другой чувствительной линии с помощью кнопки, чувствительная линия видит полное напряжение.

Также контакты, установленные как входные, находятся в так называемом режиме «высокого сопротивления», что означает, что они ведут себя так, как если бы они были резистором с очень большим сопротивлением, подключенным к земле. Если вы на 100% уверены, что вывод будет только чувствительным, то вам не нужно ставить перед ним другой резистор. Даже в этом случае хорошей идеей будет установить резистор, потому что вы можете случайно установить вывод как нечто отличное от входа и потенциально вызвать короткое замыкание. Если вы поместите резистор, имейте в виду, что через чувствительную линию будет очень мало тока, а это означает, что падение напряжения на резисторе будет очень низким, что приведет к тому, что на контакте будет видно полное напряжение.

Если вы хотите больше «расширенного чтения», вы можете взглянуть на таблицу данных для ATmega328, который является одним из микроконтроллеров, используемых в некоторых Arduinos. В разделе 29. Электрические характеристики вы увидите, что в номинальных значениях «Абсолютный максимум» ток на вывод ввода-вывода составляет 40 мА, а для всего устройства - 200 мА.

ОБНОВЛЕНИЕ: Пожалуйста, не путайте абсолютные максимальные рейтинги с эксплуатационными рейтингами! Вот уведомление из таблицы данных для 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


Это здорово, спасибо, что написали для нас такие подробности.
Патрик Хьюз

Спасибо за понимание! В заголовке я теперь исправил входной контакт на выходной контакт . Кстати, я планирую использовать Леонардо, который основан на ATmega32u4 . Его 5 VI / вывода штифты указано до 40 мА.
Фекли

@feklee Будьте очень осторожны здесь! Эти штифты должны умирать при 40 мА! Взгляните на полную таблицу данных и обратите особое внимание на сноски на странице 379 и на уведомление на странице 378.
AndrejaKo

1
На самом деле эти сноски настолько важны, что я приведу их здесь в ответе.
AndrejaKo

13

Короткий ответ: Arduino нацелен на любителей, не обладающих знаниями в области электротехники, и его инструкции достаточно просты, чтобы понять суть. Эти два значения безопасны и дают пользователю возможность вместо фиксированного спроса.

Оба резистора стандартного размера. 470 Ом и 1 кОм при использовании напряжения VCC Arduino 5 В обеспечивают безопасное потребление тока (5 В / 470 Ом ~ 0,011 А (11 мА), 5/1000 = 0,005 А (5 мА)). И ток потребления может использоваться для транзисторов или светодиодов или аналогичных частей.

Откровенно говоря, любой резистор значения, который будет давать ток в пределах максимума тока на выводе микропроцессора (40 мА), будет работать. Это означает, что любой резистор выше 125 Ом.


Спасибо также за объяснение, почему эти резисторы популярны!
Фекли

1
@feklee Я не вижу полного объяснения этому, но вы можете быть заинтересованы в нем: en.wikipedia.org/wiki/E24_series#E_series
TNW
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.