У меня есть 10 цепей, каждая из которых состоит из сенсорной ИС (Atmel at42qt1010) и электрода, а также 2 регуляторов постоянного тока по 350 мА (NSI50350AST3G) и светодиодов. Все подключено к Arduino Mega кабелями длиной около 1 метра.
Контакт заголовка выглядит следующим образом:
Так на всех цепях обычно подключены 1,5,6. 2,3,4 изолированы и подключены к MCU.
Проблема возникает при переключении контактов 2 и 4, что, по-видимому, приводит к тому, что случайные схемы выводят 3 как ВЫСОКИЙ. Даже если я включу светодиоды, скажем, на схему 1, схема 5 может ложно начать обнаруживать прикосновение.
Единственный способ, который я нашел, чтобы исправить это, состоит в том, что два всегда поддерживают одинаковую нагрузку, например, в цепи 1, если LED1 включен, а LED2 выключен, если я переключаю эти состояния одновременно, все в порядке. Однако, если есть задержка, скажем, 20 мс, это вызовет проблему. Или, если я хочу, чтобы они оба были отключены, главная проблема, которая у меня сейчас...
Это поведение также можно увидеть (не в такой степени), когда +7,5 В даже не подключено.
Во вложении моя схема. У меня их 10, подключенных к Arduino Mega. +5В обеспечивается Arduino, а USB +7.5 обеспечивается внешним источником питания. GND подключены.
Я не использую PWM, только HIGH и LOW для управления светодиодами.
Пожалуйста помоги! Я думал, что разобрался с этим, но за пару дней до выхода проекта я обнаружил эту ошибку.
ОБНОВЛЯТЬ
Следуя приведенным здесь советам и прочитав эти дальнейшие заметки по применению, я пересмотрел свою схему и также включил трехканальный светодиод вместо двух предыдущих светодиодов. Я также планирую запустить их с сигналом ШИМ.
Примечание по применению « Секреты успешного дизайна QTouch — корпорация Atmel »
В примечаниях по применению « Соображения по поводу источника питания для емкостных сенсорных микросхем Atmel » показан регулятор LM78L05.
Схема 2.0
PCB Layout 3.0 — Трассировку и ширину дорожек все еще необходимо оптимизировать.
Вопросы
1. Должен ли я вместо этого использовать регулятор LDO, упомянутый в примечаниях по применению выше?
2. Буду ли я в порядке, используя эти 7,5–10 В в 10 из этих цепей, поэтому 30 сильноточных цепей ШИМ будут влиять друг на друга? Это будет обеспечиваться блоком питания с переключаемым режимом, например http://uk.farnell.com/xp-power/jpm80ps07/psu-80w-7-5v-10-7a/dp/1109830 .
3. Не переборщил ли я с 3 электролитическими конденсаторами по 100 мкФ?
4. Что еще я должен сделать? Затем я перепроектирую печатную плату.
Попробуйте добавить пару конденсаторов параллельно Res3
и R4
, например, 100 нФ, чтобы замедлить переключение и минимизировать электромагнитные помехи. Также добавьте некоторую объемную емкость на шину питания датчика касания (например,> 100 мкФ электролитическая) и шину +7,5 В. Дайте нам знать результаты.
Также можно попробовать уменьшить чувствительность сенсорного датчика. Убедитесь, что вы выполнили все рекомендации в техническом описании, касающиеся компоновки печатной платы и помехоустойчивости — обратите внимание, что рекомендуется использовать специальный регулятор напряжения, если источник питания используется совместно с другой электронной системой:
NSI50350AST3G и ШИМ
Упоминание конденсаторов выше и в техническом описании предназначено для снижения высоких частот, которые могут вызывать проблемы при переключении больших токов на высоких скоростях. Обратите внимание, что «высокая скорость» здесь относится в основном к времени нарастания сигнала ШИМ, а не к его основной частоте.
Если мы оставим конденсаторы и переключим с помощью вывода Arduino, время нарастания на базе будет быстрым (что означает, что переключение транзисторов будет быстрым). Я не знаю конкретно о ATmega, но большинство современных микроконтроллеров имеют очень быстрое ввод/вывод. Многие могут переключаться менее чем за 10 нс, возьмите, например, этот снимок прицела, который я только что сделал с dsPIC:
Вы можете видеть, что время нарастания составляет чуть более 5 нс, это довольно быстро. Я предполагаю, что это будет быстрее, чем ATmega, но мы предположим, что ATmega переключается за 10 нс. Помня, что любой сигнал может быть составлен из суммы синусоид (см. Преобразование Фурье), хорошее эмпирическое правило для расчета значимой спектральной плотности мощности (очень грубо - частотные компоненты достаточно велики, чтобы о них стоило беспокоиться) по времени нарастания: :
Fколено = 0,5 / время нарастания
Fknee — это точка, в которой спектр скатывается намного быстрее (например, как точка -3 дБ фильтра нижних частот), так что это важная точка.
Итак, для 10 нс:
Fknee = 0,5/10e-9 = 200 МГц (!)
Теперь транзистор будет переключаться намного медленнее, в таблице данных указано максимальное значение 100 нс для 30 В, 750 мА и базового тока 15 мА. Согласно найденной мной симуляционной модели, это действительно довольно быстро. Таким образом, 100 нс по-прежнему соответствует 20 МГц, быстрее, чем хотелось бы. К счастью, наш базовый ток не равен 15 мА, поэтому время нарастания больше похоже на 600 нс, что дает нам частоту колена 1,2 МГц, что становится намного лучше. Давайте посмотрим на это:
И симуляция с показанным временем нарастания (в разделе «Разница курсора2 - курсор1»):
Текущее время нарастания составляет всего 985 нс (откройте в новой вкладке для увеличения версии)
С добавленным конденсатором
Хорошо, теперь добавим конденсатор и посмотрим, что у нас получится:
И та же симуляция теперь имеет время нарастания тока ~ 15,6 мкс:
Это нормально для светодиодной ШИМ, поскольку частота будет низкой (например, 100-300 Гц или около того) и значительно уменьшит высокочастотную составляющую.
НО
Недостатком (довольно большим) является то, что тока базы транзистора недостаточно для полного переключения 350 мА (обратите внимание на максимальный ток на графиках выше, и, следовательно, теперь рассеивается больше тепла, поскольку он тратит больше времени между полным включением/выключением - быть точным, он не включается полностью)
Это неэффективно, и ваши светодиоды не такие яркие, как вы хотите (если вы выполняете симуляцию, они рассеивают около 0,25 Вт)
ТАК
Замените резисторы 4,7k резисторами 1k, и тогда у вас должно быть достаточно базового тока для переключения полных 350 мА. Но постойте, а как насчет времени нарастания, если мы поменяем резисторы? он уменьшается примерно до 2,5 мкс (не так уж плохо), но вы можете увеличить емкость конденсатора до 220 нФ или 360 нФ, если хотите, чтобы время нарастания было медленным.
Replace the 4.7k resistors with 1k resistors,
это основано на предположении, что MCU выдает 5 В при 40 мА? Поскольку я буду использовать некоторые драйверы ШИМ с регулируемым током, будет ли это иметь значение, если я установлю их на 10 мА?
pjc50
шимофури
Давид
Дэйв Твид
шимофури
Давид