ทำไมต้อง 470 หรือ 1k Ω (เพื่อป้องกันความเสียหายของขาออก)


12

อ้างอิงจากบทช่วยสอน Arduino ส่วนDigital Pins :

การลัดวงจรบนหมุด Arduino หรือพยายามที่จะเรียกใช้อุปกรณ์ที่มีกระแสสูงจากพวกเขาสามารถสร้างความเสียหายหรือทำลายทรานซิสเตอร์เอาท์พุทในพินหรือสร้างความเสียหายให้กับชิป Atmega ทั้งหมด บ่อยครั้งสิ่งนี้จะส่งผลให้ขา "ตาย" ในไมโครคอนโทรลเลอร์ แต่ชิปที่เหลือจะยังคงทำงานได้อย่างเพียงพอ ด้วยเหตุนี้จึงเป็นความคิดที่ดีที่จะเชื่อมต่อพิน OUTPUT กับอุปกรณ์อื่น ๆ ที่มีตัวต้านทาน470Ωหรือ 1k เว้นแต่ว่าจำเป็นต้องมีการดึงกระแสสูงสุดจากพินสำหรับการใช้งานเฉพาะ

ตัวเลขเหล่านี้เป็นของขึ้นสำหรับฉัน: ทำไม "470" หรือ "1k" เหตุใดจึงไม่ได้รับหมายเลขหนึ่งอย่างเช่น "อย่างน้อย470Ωถ้าเป็นอย่างอื่นจะมีไฟฟ้าลัดวงจร"

ฉันสนใจเพราะฉันพิจารณาการใช้ Arduino เป็นตัวควบคุมแป้นพิมพ์และ - ในกรณีการใช้งานนี้ - โดยทั่วไปแล้วเส้นจะลัดวงจรหากกดปุ่ม แน่นอนว่าเส้นนั้นมีแนวต้านบ้าง แต่ฉันยังไม่ได้มีโอกาสวัดมัน


2
หากคุณใช้พินเพื่อตรวจจับปุ่มฉันคิดว่าพินนั้นจะได้รับการกำหนดค่าเป็นอินพุต
Gorloth

5
470 และ 1,000 เป็นค่าทั่วไปที่คนจรจัดมีแนวโน้มที่จะวางอยู่รอบ ๆ ดังนั้นนี่คือ "ใช้ประมาณ 500 ถึง 1,000 โอห์ม!" แต่จากนั้นปรับค่าเป็นตัวต้านทานทั่วไป
Kaz

คำตอบ:


18

ก่อนอื่นนิดหน่อยเกี่ยวกับการลัดวงจร: ลัดวงจรเป็นวงจรที่ไม่มีองค์ประกอบ จำกัด กระแสโดยเจตนาในเส้นทางของกระแส ผลที่ได้คือองค์ประกอบของวงจรที่เรามักจะมีความต้านทานเป็นศูนย์เริ่มทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานและแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ตามปกติสำหรับแหล่งจ่ายไฟแตกมักจะส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าที่คาดและการทำลายความร้อนสูงเกินไป

Ω5V470Ω10mAkΩ

ในกรณีที่มีการลัดวงจรจริง ๆ คุณควรคาดหวังว่าเส้นเหล่านั้นจะมีแนวต้านเล็กน้อย! สิ่งนี้จะส่งผลให้เกิดการลัดวงจรหมุดซึ่งเขียนไว้ในเครื่องหมายคำพูดโดยตรงจะส่งผลให้หมุดตาย สายสั้น ๆ มักส่งผลให้ปุ่มกดแตกเนื่องจากกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่มีผลกระทบด้านลบต่ออายุการใช้งานปุ่มกดเนื่องจากความร้อนสูงเกินไปและเกิดประกายไฟ แทนที่จะใช้วงจรลัดสำหรับเชื่อมต่อสายวิธีที่ดีกว่าคือการวางตัวต้านทานใกล้กับพื้นของสาย สิ่งนี้จะ จำกัด กระแสเมื่อเปิดสาย ด้วยการวางตัวต้านทานใกล้กับการเชื่อมต่อภาคพื้นดินของเส้นเรามั่นใจว่าแรงดันตกที่ยิ่งใหญ่ที่สุดบนเส้นอยู่ที่ปลายดังนั้นถ้าเราสั้นลงด้วยสายตรวจวัดอีกอันโดยใช้ปุ่มกดเส้นความรู้สึกจะเห็นแรงดันเต็ม

หมุดที่ตั้งเป็นอินพุตอยู่ในโหมดที่เรียกว่า "ความต้านทานสูง" ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะทำตัวเหมือนเป็นตัวต้านทานที่มีความต้านทานขนาดใหญ่มากเชื่อมต่อกับพื้นดิน หากคุณมั่นใจ 100% ว่าหมุดจะเป็นหมุดรับรู้เท่านั้นคุณไม่จำเป็นต้องใส่ตัวต้านทานอื่นไว้ด้านหน้า แม้ในกรณีนี้คุณควรใส่ตัวต้านทานเพราะคุณอาจตั้งพินเป็นสิ่งอื่นนอกเหนือจากอินพุตโดยไม่ตั้งใจและอาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร หากคุณวางตัวต้านทานโปรดทราบว่าจะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นความรู้สึกน้อยมากซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าตกบนตัวต้านทานจะต่ำมากซึ่งจะส่งผลให้พินเห็นแรงดันไฟฟ้าเต็ม

หากคุณต้องการ "การอ่านขั้นสูง" เพิ่มเติมคุณสามารถดูแผ่นข้อมูลสำหรับ ATmega328 ซึ่งเป็นหนึ่งในไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ใน Arduinos ในส่วนที่ 29 คุณสมบัติทางไฟฟ้าคุณจะเห็นว่าภายใต้การจัดอันดับสูงสุดของสัมบูรณ์กระแสต่อขา I / O คือ 40 mA และสำหรับอุปกรณ์ทั้งหมดคือ 200 mA

อัปเดต: โปรดอย่าสับสนคะแนนสูงสุดแอบโซลูทด้วยคะแนนการดำเนินงาน! ประกาศของ HE จากแผ่นข้อมูลสำหรับ 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.

นี่คือเชิงอรรถจากหน้า 379 ของแผ่นข้อมูลเดียวกัน:

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


นี่เป็นสิ่งที่ดีมากขอบคุณที่เขียนรายละเอียดให้เรา
Patrick Hughes

ขอบคุณสำหรับความเข้าใจ! ในชื่อตอนนี้ผมแก้ไขหมุดเพื่อพินเอาท์พุท ผมวางแผนที่จะใช้โอนาร์โดโดยวิธีการซึ่งจะขึ้นอยู่กับATmega32u4 มีการระบุพิน 5 VI / O สูงสุด 40 mA
feklee

@feklee ระวังให้มากที่นี่! หมุดเหล่านั้นถูกระบุให้ตายที่ 40 mA! ดูแผ่นข้อมูลแบบเต็มและใส่ใจเป็นพิเศษกับเชิงอรรถในหน้า 379 และประกาศในหน้า 378
AndrejaKo

1
ในความเป็นจริงเชิงอรรถเหล่านี้มีความสำคัญมากที่ฉันจะอ้างอิงพวกเขาที่นี่ในคำตอบ
AndrejaKo

13

คำตอบสั้น ๆ คือ Arduino มีเป้าหมายสำหรับผู้ที่มีความรู้ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยและคำแนะนำนั้นง่ายพอที่จะทำให้เข้าใจได้ ค่าทั้งสองนั้นมีความปลอดภัยและให้ตัวเลือกแก่ผู้ใช้แทนความต้องการคงที่

ทั้งสองเป็นตัวต้านทานขนาดมาตรฐาน 470Ωและ1kΩเมื่อใช้กับแรงดัน 5V VCC ของ Arduino ให้การจับกระแสไฟที่ปลอดภัย (5v / 470Ω ~ 0.011A (11mA), 5/1000 = 0.005A (5mA)) และการวาดปัจจุบันสามารถใช้กับทรานซิสเตอร์หรือไฟ led หรือชิ้นส่วนที่คล้ายกัน

ตรงไปตรงตัวต้านทานค่าใด ๆ ที่จะให้การจับกระแสในปัจจุบันสูงสุดของพินปัจจุบันของไมโครโปรเซสเซอร์ (40mA) จะทำงานได้ นั่นหมายถึงตัวต้านทานใด ๆ ที่สูงกว่า125Ω


ขอบคุณสำหรับการอธิบายว่าทำไมตัวต้านทานเหล่านี้ถึงได้รับความนิยม!
feklee

1
@feklee ฉันไม่เห็นคำอธิบายแบบเต็ม แต่คุณอาจสนใจมัน: en.wikipedia.org/wiki/E24_series#E_series
TNW
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.