Чому діод Зенера в конфігурації лом падає на вхідну напругу?

схематичний

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Я намагаюся підключити діод Зенера для того, щоб додати деяку міру захисту (злита "ломка") до ланцюга, який включає датчик кисню, що працює на контурі, з виходом, зчитуваним за допомогою GHI Cobra ADC / Analog In. Ідея полягає в тому, що якби у датчика був короткий час, який викликав 12В на його виході, Zener з розривом 4,7 В між датчиком виходу (і входом АЦП) і землею триматиме 12В струм подалі від АЦП достатньо довго для запобіжник дме, оскільки обмеження на штифті Кобра становить 5В.

Однак я вважаю, що, коли я ввожу в діод Зенера, він падає напруги, що зчитується АЦП (прямолінійний лічильник прямо зараз), наприклад, з 4,38 вольта до 3,98 вольта. Коли я замінюю Зенер звичайним діодом просто для тестування, напруга не падає. Що дає? Чи можна використовувати Zener для "лом", щоб він не міняв напруги на стороні виходу датчика? Зенер встановлюється кільцем у бік АЦП. У магазині електроніки сказали, що він має поломку 4,7 В, але я не знаю, як це перевірити.

zener

— Метт
джерело

Звичайні діоди, як правило, не так добре розбиваються за Ценера, як це діоди Зенера (тому діють діоди Зенера), тому звичайний діод нічого не робить. Ценерові діоди можуть просочуватися невеликою кількістю струму і таким чином впливати на вимірювання. Яке випробувальне обладнання у вас є? Чи можете ви отримати діод придушення перехідного напруги (діод ТВС)? Вони повинні мати менший струм витоку, ніж діод Зенера.

— AndrejaKo

Начебто важко отримати діод ТВС прямо зараз (на маленькому острові.) Падіння напруги становить 10% - здається, високе для витоку. Немає вимірюваних витоків звичайним діодом.

— Метт

Це не лом, це затискач. Лом короткий вхід в умовах перенапруги; затискач просто обмежує його заданою напругою.

— marcelm

Відповіді:

Зворотне напруга ценерового діода не показує різкого коліна зі збільшенням струму, тому ценер буде проводити кілька міліампер на напругу, значно нижчу від номінальної напруги. У цьому випадку не потрібно запобіжника, якщо вхідний опір мікроконтролера високий. До речі, що таке "Кобра GHI"?

Я пропоную замінити запобіжник резистором 4,7 к і використовувати стабілізатор 5,1 В або 5,6 В. Було б найкраще, якби ви могли зменшити нормальний робочий діапазон входу АЦП, щоб максимальна очікувана напруга була близько 4 В ... можливо, змінивши резистор 250 Ом на 200 Ом. Тоді м’яке коліно ценера не вплине на ваші вимірювання, і ви даєте зенеру трохи місця для початку проведення.

— Джо Хасс
джерело

GHI Cobra - це мікроконтролер (думаю Arduino) лише з більш швидкими тактовими частотами та 10-кратною пам'яттю. Контролери GHI і Netduino засновані на .NET і використовують MS Visual Studio для розробки. Невеликий список на їхньому сайті: goo.gl/xDU7m5

— Chris K

Якщо ценерів протікає "кілька міліампер", то так, це, безумовно, буде проблемою. Я здивований, що є такий витік. Не розумієте, як замінити запобіжник резистором 4,7 к. Якщо я дотримуюся ж / діаграму, то АЦП не буде читати напругу правильно, правильно?

— Метт

Насправді я б, ймовірно, використовував резистор 165 Ом, щоб знизити максимум напруги до 3,3 В, обмеження на АЦП Кобри (II, фактично). Це було б безпечно, навіть якщо я планую зберегти концентрацію кисню, щоб датчик був би нижче 5%, таким чином датчик видав би низький струм навіть при великому резисторі.

— Метт

Отже, якщо витік викликаний не різким коліном при напрузі пробою, то витік може бути незначним при низькому виході датчика, де саме він буде працювати в моєму випадку. Наприклад, якщо концентрація кисню утримується нижче 5%, вихід датчика буде (приблизно) нижче 7mA. Хм. Буде перевірена на ступінь точності з і без ценера при такій концентрації / виході датчика.

— Метт

Що стосується запобіжника: вказаний вами ценер є пристроєм потужністю 1 Вт, тож його максимальний струм становить близько 200 мА. Важко знайти недорогий, дуже швидкий запобіжник, який буде дути на нинішньому рівні. Більш вірогідний сценарій полягає в тому, що стабілітра буде знищена, а вхід АЦП підданий повним 12В виходу датчика. Використання резистора (скажімо, 4,7 к) обмежує струм, який буде проходити через ценер, щоб ви не знищили його. Так, мета полягає в тому, щоб нормальна робота знаходилася при напрузі, де витік стабілітра незначний.

— Джо Хасс

Хоча, здається, немає перенапруги на АЦП-штифті згідно закону Ома, але, якого випадку нам потрібно уникати?

Диод TVS - хороший вибір. кожен тип MCU має напругу живлення maxiam, найкраща активна напруга нижча від напруги maxiam і вище робочої напруги. але якщо ми розглянемо полярність напруги перенапруги, два серії діодів ТВС у зворотному напрямку.

Існує ще один спосіб зробити це, ви можете використовувати два діода для захисту порту АЦП, наприклад, 1N4148.один діод підключити між VCC і ADC-штифтом, інший підключити контактний контактний контакт і GND. найкраще використовувати резистор з'єднати між штифтом ADC і з'єднанням двох діодів. насправді це звичайний метод захисту порту всередині MCU, це розширення.

Якщо це прийнятно, найкраще вибрати ізоляцію оптронів. але це дуже складно.

— DreamCat
джерело

Спасибі, DreamCat Насправді, використовуючи звичайний діод між VCC та вихідним датчиком - це моя схема захисту за замовчуванням, я намагався зрозуміти, як я міг би використати стабілітрони та чи є якісь переваги. Я не думав намагатися захистити від зворотної полярності. Не розумієте, що ви маєте на увазі під собою "найкраще використовувати резистор, що з'єднується між штифтом АЦП та стиком двох діодів". Диод ТВС (новий для мене) звучить ідеально.

— Метт