Светодиодный индикатор обрыва и короткого замыкания

Подключите черный провод (COM) вольтметра к земле. Теперь подключите красный провод (+V) к каждой из контрольных точек, от TP7301 до TP7303, по очереди. Если напряжение, которое вы считываете, равно BG_SUPPLY, то светодиод открыт, если напряжение, которое вы читаете, равно нулю, светодиод закорочен. Поскольку каждая контрольная точка соответствует одному светодиоду, становится ясно, какой из светодиодов вышел из строя.

Вопрос

Как разработать систему оповещения, чтобы сделать следующее:

1. Определите, если какой-либо один или несколько светодиодов ниже разомкнуты или замкнуты накоротко,

2. Сообщите о неисправных светодиодах, если таковые имеются, и о том, открыты ли они или закорочены.

Отвечать

1. Чтобы максимально упростить задачу, конкретная схема OP абстрагируется и обобщается ниже.

2. Но конкретный светодиод OP не будет обобщаться, а будет изучаться подробно, потому что конкретная ВАХ / параметры светодиода имеют решающее значение при проектировании схемы.

Сводная информация о характеристиках светодиодов и предположения

Используемые расчетные параметры будут следующими:

2.1 Прямой ток светодиода I = 10 мА

2.2 Прямое напряжение светодиода V = 3,1 В

Мощные светодиодные лампы обычно имеют мощность 1 Вт или 3 В и ток от 350 мА до более 1 А. Поэтому я предполагаю, что светодиоды OP - это обычные светодиоды индикатора / состояния, хотя и не классического красного, а модного белого цвета.

Я сделал еще одно предположение, что Vcc = +5В, что можно сделать из тока ограничительного резистора номиналом 1k2.

3. Какой уровень напряжения в контрольных точках Т1,..Т8 будет при обрыве или коротком замыкании светодиода? Этот вопрос слишком прост, поэтому я не буду объяснять, иначе моя репутация будет подорвана (но также см. Приложение C). Во всяком случае, следующее резюме.

   3.1 Если светодиод горит , соответствующая контрольная точка будет показывать приблизительно 5 В.

   3.2 Если светодиод закорочен , на нем будет около 0 В.

   Короче говоря, просто логика 5V TTL .

4. Таким образом, проблема ОП сводится к следующему:

   Как считывать сигналы 7 TTL 5V Logic High Low с помощью 5V Arduino или 3V3 Rpi?

   4.1 Для 5V Arduio это проще простого: просто используйте 7 контактов GPIO Arduino для прямого считывания уровней High/Low в 7 контрольных точках, и день готов.

   4.2 Для 3V3 Rpi (или аналогичных парней 3V3) требуется микросхема преобразования/сдвига вниз, чтобы установить логический уровень 7 контрольных точек с 5v на 3V3 (более подробную информацию см. в Приложении A). Затем 7 сдвинутых вниз сигналов контрольных точек могут напрямую подключаться к Rpi для чтения.

   4.3 Для Arduino или Rpi, если не хватает контактов GPIO, OP может рассмотреть возможность использования удлинителей контактов GPIO, таких как MCP23008 (см. Приложение B для получения более подробной информации).

Рекомендации

(1) Лист изделия со светодиодом VCEW1151CDS-3BZH3 — Stanley

(2) Hex инвертирующий буфер и преобразователь CD4050 — TI

/ продолжать, ...

Приложения

Приложение A. Преобразователи/преобразователи/переключатели логического уровня сигнала вверх/вниз

Новичкам я бы порекомендовал неинвертирующий преобразователь буфера/логического уровня CD4050 с понижением уровня.

Существует много других преобразователей логического уровня, например, TBX/TSX 0102/0104/0106/0108.

Открытый сток NPN BJT, напр. Логические ИС Quad NAND 2N2222, MMPQ2222, HC03 также могут использоваться в повышающих/понижающих преобразователях/переключателях 3V3/5V0.

/ продолжать, ...

Приложение B. Расширители контактов GPIO

Распространенными расширителями контактов GPIO являются I2C/SPI MCP3008/30017/3s08/30S17. Но их кривые обучения слишком глубоки для новичков.

Для новичков я бы порекомендовал I2C PCF8574 Remote 8-Bit I/O Expander, но кривая обучения для новичков все еще немного высока.

/ продолжать, ...

Приложение C. Двухуровневая или трехуровневая логика?

Давайте посмотрим на уровни напряжения активного/открытого/короткого светодиода.

1. Если светодиод разомкнут, ток через токоограничивающий резистор (1к2) протекать не может, падение напряжения от Vcc = 5В отсутствует. Таким образом, напряжение в контрольной точке ~=5В.

2. Если светодиод закорочен, напряжение на светодиоде равно нулю, поэтому контрольная точка находится на том же уровне или на земле, также ~= 0 В.

3. Но здесь есть одна загвоздка. При нормальной работе, согласно спецификации, ток составляет около 10 мА, а напряжение на светодиоде ~= 3,1 В ~= 3 В.

Другими словами, здесь у нас есть трехуровневая логика: 0 В, 3,3 В, 5 В. Но контакты GPIO могут обнаруживать только два уровня: низкий уровень ~= 0 В, указывающий на короткое замыкание светодиода, а высокий уровень может означать 3 В ~ 5 В. Другими словами, контакт GPIO не может отличить светодиод в нормальном режиме от открытого .

Что нам теперь делать? Комментарии приветствуются! :)

Подсказка: возможно, мы могли бы рассмотреть компаратор opAMP или логический вентиль Шмитта (например, инвертор Шмитта HC14)