Дискретные входы

Микроконтроллеры / Для начинающих /

Микроконтроллеры для начинающих Что нужно для того, чтобы стать профессиональным разработчиком программ для микроконтроллеров и выйти на такой уровень мастерства, который позволит с лёгкостью найти и устроиться на работу с высокой зарплатой (средняя зарплата программиста микроконтроллеров по России на начало 2017 года составляет 80 000 рублей). Подробнее...

В этой статье я попробую объяснить “на пальцах”, что такое дискретный вход. Профессионалов просьба иметь ввиду, что почти все мои статьи предназначены для новичков, поэтому иногда приходится жертвовать точностью ради “понятности”.

И для начала надо объяснить слово “дискретный”, потому как я уверен, что не все это четко понимают.

Дискретный - это прерывистый, разделённый. То есть это противоположность понятия “непрерывный” (бесконечный).

Отсюда дискретный сигнал - это прерывистый сигнал (или сигнал, который имеет какое-то конечное число значений, например, уровней напряжения). То есть сигнал, который изменяется не плавно, а скачками. Например, если речь идёт о напряжении, то дискретный сигнал может принимать в каком-то диапазоне два или несколько фиксированных значений. Например, в диапазоне 0...5 В это могут быть сигналы с напряжением 0В, 1В, 3В, 5В.

Но если уж мы говорим о цифровой технике и, в частности, о дискретных входах микроконтроллеров, то дискретные сигналы обычно могут иметь только два значения: 0В и +UВ. То есть логический 0 и логическая 1. Здесь U - напряжение питания схемы на микроконтроллере или внешний источник питания.

Фактически в характеристиках микроконтроллера обычно указываются диапазоны напряжений, которые соответствуют логическому нулю и логической единице. Например, напряжение в диапазоне 0...1 В считается логическим нулём, а в диапазоне 4...5 В - логической единицей.

Что же происходит в том случае, если на входе будет напряжение от 1 до 4 В?

А ничего. Переключения из нуля в 1, или из 1 в 0 просто не произойдёт, и состояние входа микроконтроллера будет оставаться таким, каким оно было после последнего переключения (точнее, таким его будет считать микроконтроллер, который отличает ноль от единицы по своим внутренним правилам).

А теперь давайте очень упрощённо попробуем представить, как работает дискретный вход микроконтроллера (см. рис.).

Дискретные входы

Итак, если контакты выключателя замкнуты, то на входе есть напряжение. Будем считать это логической единицей. Если контакты разомкнуты, то напряжения нет - это логический ноль.

Напряжение есть - лампочка горит - микроконтроллер знает, что на входе логическая единица. Если же “в горнице темно”, то это логический ноль.

На самом деле никаких лампочек внутри микроконтроллера, конечно, нет. И переключатели к входам подключается обычно так, как показано на следующем рисунке.

Дискретные входы микроконтроллера

Здесь напряжение на вход подаётся через сопротивление. А сам вход либо замыкается на общий провод (тогда напряжения на входе нет - логический ноль), либо, если контакты выключателя разомкнуты, то через резистор поступает напряжение на вход - это логическая единица.

Выбор сопротивления резистора зависит от напряжения питания и от характеристик входов микроконтроллера.

Напряжение подаётся через резистор, потому что обычно допустимые токи входов имеют ограничение. Кроме того, это позволяет сделать малопотребляющие дискретные входы микроконтроллера (а энергосбережение - это важная тема).

Типы дискретных входов

В автоматизации различают три типа дискретных входов:

  1. “Сухой контакт”.
  2. Постоянное напряжение (обычно 0...24 В).
  3. Переменное напряжение (0...220 В).

К входу микроконтроллеров напрямую можно подключить только сигнал второго типа (точнее, не совсем напрямую, а через резистор как на рис. 2).

“Сухой контакт” - это сигнал, который не имеет встроенного источника энергии. Например, это может быть переключатель (как на рисунках), контакты реле или дискретный выход типа “открытый коллектор” (о дискретных выходах мы ещё поговорим).

“Сухой контакт” к входу микроконтроллера подключить можно, но в такой схеме включения это будет уже не “сухой контакт”, а вариант с рис. 2, то есть постоянное напряжение.

Что касается постоянного напряжения, то в схемах на микроконтроллерах обычно используется тот же источник питания, от которого запитан сам микроконтроллер.

Но можно использовать и сторонний источник напряжения, при условии, что общий (минусовой) вывод этого источника соединён с общим проводом схемы на микроконтроллере.

Напряжение такого источника может быть намного больше, чем напряжение питания микроконтроллера. Но надо помнить, что входные токи портов ввода-вывода микроконтроллера имеют ограничения, поэтому надо подбирать резистор таким образом, чтобы ни при каких обстоятельствах эти ограничения не были превышены. Но это уже отдельная история....


Подписаться на канал в YouTube

Вступить в группу "Основы программирования"

Подписаться на рассылки по программированию

Микроконтроллеры для ЧАЙНИКОВ Микроконтроллеры для ЧАЙНИКОВ

Бесплатная рассылка о микроконтроллерах. Рассылка содержит как бесплатную информацию для начинающих, так и ссылки на платные продукты (книги, видеокурсы и др.) для тех, кто захочет вникнуть в тему более глубоко. Подробнее...

Инфо-МАСТЕР ®
Все права защищены ©
e-mail: mail@info-master.su

Яндекс.Метрика