Brez dvoma pri vsaki aplikaciji naletimo tudi na analogne veličine, ki jih moramo vzorčiti, prebrati, pretvoriti v digitalno vrednost in zapisati v spremenljivko ali pomnilnik. Kaj predstavlja neko 10-bitno binarno število, je odvisno od tega, s čim smo ga pri analogno-digitalni pretvorbi primerjali. V vsakem primeru pa so pri našem Mini PLC krmilniku na voljo analogni vhodi na vseh štirih priključkih in lahko izberemo vsakega posameznega ali pa vse štiri za branje analognih vrednosti napetosti.

Povezave na krmilniku

Naša referenčna napetost je 5 V, zato se vse vrednosti na posameznih vhodih primerjajo z njo. Ker sprememba vrednosti za en bit pomeni spremembo napetosti za Vref/1024/2048/4096 zaporedno za 10-bitno, 11-bitno ali 12-bitno ločljivost uporabljenega AD pretvornika. Pri lestvičnem programiranju LD Micro imajo vsi podprti mikrokontrolerji 10-bitno ločljivost. Kako se pripravimo na merjenje na posameznem analognem vhodu?

Na sliki 1 imamo narisano shemo povezave za merjenje napetosti od 0 do 10 V. Napetost z uporovnim delilnikom razdelimo na dva enaka dela in pri priključeni najvišji dovoljeni napetosti 10 V na vhodu bomo imeli na AD pretvorniku mikrokontrolerja poln odčitek pri 10-bitni ločljivosti, kar pomeni vrednost 1024. V točki ADC0 je pri tej napetosti točno 5 V, ker na vsakem od uporov uporovnega delilnika na vhodu ostane polovico na vhod priključene napetosti. Če je ta napetost na primer le 3,00 V, bo na vsakem uporu ostala točno polovica te napetosti, torej 1,50 V saj sta vrednosti obeh uporov popolnoma enaki. Pri delilniku z razmerjem 1:1 je veliko bolj kot Ohmska vrednost upornosti pomembno to, da sta vrednosti upornosti vsakega posameznega upora tega delilnika čim bolj enaki. Le to nam zagotavlja delitev napetosti na dva popolnoma enaka dela, kar je predpogoj za takšen način merjenja napetosti.

Kaj pa bi se zgodilo, če bi na vhod priključili višjo napetost od 10 V? V tem primeru bi začel prevajati “prenapetostni ventil”, v obliki hitre Schottky diode BAS40, ki ga imamo na vsakem posameznem vhodu. Če bi bila napetost višja, bi bila dioda polarizirana v prevodni smeri, kar bi povzročilo, da bi proti + sponki napajanja Vcc 5V prek diode stekel nek tok. Velikost tega toka bi bila odvisna od potencialne razlike med obema točkama diode. Na njej bo med prevajanjem ostal padec napetosti od 0,3 do 0,4 V, kar je za to vrsto diod običajna vrednost. Ostala napetost, ki presega dovoljenih 10 V, bo ostala na prvem uporu napetostnega delilnika. Ta bo v tem tokokrogu edini porabnik in bo hkrati tudi omejil ta tok, ki bi lahko na celoten krmilnik deloval uničujoče: predstavljajte si, da želi zunanji vir napajanja notranjo napajalno napetost Vcc “zvleči” tako visoko, da potencialne razlike med njima ne bi bilo več. To bi mu sicer lahko uspelo, če bi med vhodno priključeno in notranjo napajalno napetostjo +Vcc naredili kratek stik, je pa veliko vprašanje, kako bi reagiral regulator stabilizirane napajalne napetosti 5V, ko bi mu v regulacijo posegal “nekdo od zunaj”! Ker pa kratkega stika ne moremo narediti zaradi vhodnega uporovnega delilnika in morebitni tok vedno omejuje prvi od obeh uporov, se zgodi ravno obratno: dioda postane skoraj kratek stik, vsa napetost, ki je višja od +5 V, pa ostane na vhodnem uporu.

Na vhodnem priključku za analogno-digitalni pretvornik imamo tako lahko v najslabšem primeru najvišjo napetost, ki je le za padec napetosti na Schottky diode večja od napajalne napetosti. Običajno proizvajalec za vhodne priključke med električnimi karakteristikami navaja od 0,5 do 0,7 V višjo napetost od napajalne, kar pomeni, da smo s takšno vezavo na varni strani, kar se tiče zanesljivosti delovanja in možnosti pojavljanja okvar.

 

MiniPLC – krmilnik – Trgovina

Programiranje mikrokontrolerjev z lestvično logiko LDmicro (8)

2015_SE230_51