Aansluiten DCC-signaal aan Arduino zonder optocoupler?

[borotof]

'een mens lijdt het meest aan het lijden dat hij vreest'

[Patrick Smout]

Iets netter zou het zijn om het via een transistor te doen: ga met een weerstand (laten we zeggen 100k) naar de basis. Hang de emiter naar de nul en de collector aan de arduino. Stel de arduino poort in als een weak pull-up en je hebt het dcc signaal beschikbaar.

Niet vergeten om na te kijken of een diode antiparallel over de BE-overgang vereist is. De EB breakdown spanning is niet zo heel hoog en afhankelijk van de gebruikte transistor (bij een bc547 is deze bvb slechts min. 6V )

mvg, Patrick Smout

[Klaas Zondervan]

In het hoofdstuk 'I/O-Ports' staat het I/O Pin equivalent circuit.

Aha, gevonden. Was lastig zoeken want het document heeft 240 pagina's maar geen inhoudsopgave. Er zitten dus clampdiodes in. Dan zou ik er rustig een hogere spanning op zetten, maar dan wel via een hoogohmige weerstand.
Door een verwijzing bij dat hoofdstuk kwam ik ook bij de Absolute Maximum Ratings.

[Patrick Smout]

Toch beter om te vermijden dat je de clamping diodes effectief gebruikt voor dit doel. Primaire functie is het beschermen van de ingang voor spanningen <0V of groter dan Vcc. Keerzijde is dat er tijdens het clampen ook secundaire effecten kunnen optreden. Als dit bvb een ingang is met ook een analoge functie kan je beinvloeding hebben van andere analoge ingangen door parasitaire effecten in het ingangscircuit. Extern 2 schottky diodes plaatsen als je een clamping nodig hebt is een solidere oplossing.

Mvg, Patrick

[Klaas Zondervan]

@Patrick, weet je misschien hoe dat bij een locdecoder zit? Daar wordt ook de digitale railspanning aangeboden aan de decoderchip die intern waarschijnlijk op een lagere spanning werkt.

[Patrick Smout]

@Klaas,

Hoe een decoderfabrikant dit in praktijk oplost weet ik niet omdat ik zelf nog geen schema van een commerciele locdecoder gezien heb. Als ze het goed willen doen dan plaatsen ze extern diodes maar je ziet regelmatig schema's met oneigenlijk gebruik van de interne clamping diodes. Ogenschijnlijk werkt dit allemaal wel maar je merkt in de praktijk toch wel dat het niet altijd ongestraft kan.

Mvg, patrick

[Timo]

Zoals ondertussen weg gezegd, zonder opto kan prima. Je moet alleen even rekening houden dat je systemen of volledig gescheiden zijn (voor je het aansluit ) of al dezelfde referentie/GND kiezen. Zeker als de Arduino aan een PC hangt en je hebt een common GND booster zal je al een verbinding hebben.

En dan is een enkele weerstand inderdaad genoeg. De clamp diodes doen de rest. Spanningsval over de interne diodes is al niet zo groot dus of externe (shottky) diodes nog veel toevoegen... Wel zou ik voor meer dan 22k gaan, absoluut max is 1mA (uit mijn hoofd ) en met 22k op 25V ga je daar dus al overheen.

Een spanningsdeler is schijnbeveiliging, werkt prima voor het positieve signaal maar tijdens het negatieve deel vertrouw je dan toch grotendeels op de clamp diodes.

Wat betreft opto, je hebt wel iets sneller dan een generieke PC817 nodig. En als je een 6N136/7 gebruikt zoals hier laten zien mag je R2 en R3 weglaten


Timo

[Klaas Zondervan]

Kennelijk is het "misbruiken" van de interne clampdiodes gangbare praktijk.

[gvandersel]

Is naar mijn mening, als het verstandig gedaan wordt, geen misbruik. Ze zijn voor dit doel aangebracht in de microcontroller. Wat verder de ingang betreft: altijd een interrupt ingang (int0 of int1) gebruiken.
Bij samen werken met een computer en andere bronnen van voeding nooit doen. Voor je het weet ligt er een lus die er niet hoort en of je computer van € 1000,00 dat leuk vind (ik denk het niet).
Bij meerdere voedingsbronnen gewoon de opto-coupler nemen. En bij een Arduino zit je al heel gauw aan twee of meer voedingen,

Groet,

Gerard van der Sel.

[bask185]

Wat verder de ingang betreft: altijd een interrupt ingang (int0 of int1) gebruiken.

Bijna elke pin op een arduino heeft een externe interrupt die op beidenflank gevoelig zijn. Alleen die int0 en int1 hebben iets meer functionaliteit.


https://playground.arduino.cc/Main/PinChangeIntExample/

[Haas67]

Vanwege de extra functionaliteit gebruiken de DCC decoder libraries (Mynabay en NMRA) dan ook deze pinnen. De Mynabay library altijd pin 2, en bij de NMRA library is ook pin 3 in te stellen.

[Patrick Smout]

En dan is een enkele weerstand inderdaad genoeg. De clamp diodes doen de rest. Spanningsval over de interne diodes is al niet zo groot dus of externe (shottky) diodes nog veel toevoegen...

De clamping diodes zullen hun werk wel doen maar side effects zijn niet uit te sluiten op het moment dat ze gaan geleiden . Wat de sideeffects zijn kun je enkel maar gissen maar vooral bij IO pinnen met ook een analoge functie is de onderlinge beinvloeding meetbaar en aanwezig. Het is verleidelijk om geen externe clamping te voorzien maar in de praktijk heb ik meermaals het nut ervan bewezen gezien.

Mvg, Patrick

[gvandersel]

@Patrick,

Kun je mij uitleggen waarom externe clamping diodes geen beïnvloeding geven?
Voor mij gebeurt intern met de spanning hetzelfde als met alleen interne clamping diodes.
INT0 en INT1 zijn geen onderdeel van een poort met AD functionalieit (poort D kent dit niet).

Groet,

Gerard van der Sel.

[Patrick Smout]

Dag Gerard,

Een application note die ik kan aanbeveleni is

https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN4731.pdf

Zie hoofdstuk 4 maar eigenlijk is heel het artkel goed.

De onvoorspelbaarheid van het gedrg is het probleem. Hangt allemaal af van hoe de fabrikant zaken intern oplost. Kan bvb ook zijn dat de clamping diodes voor de eenvoud voorgesteld worden als diodes maar eigenlijk FET schakelingen zijn. Dit icm complexe ingangscicuits is een cocktail van verrassingen. Het is beter om injectiestromen te vermijden door het plaatsen van deftige ignaalconditionering. De oplossing met de transistor en BE diode antiparallel heeft hier mijn voorkeur. Alternatief is gebruik maken van externe schottky diodes in de veronderstellng dat de clamping diodes een hogere doorlaatspanning hebben want anders is dit zinloos.  De stroom loopt dan via de extene schottky diodes en e zal geen injectiestroom zijn. Bij de Atmega 328 is de spanningsval ove de clamping diodes ongeveer 0,5V. Er zijn ook IC's waar dit maar 0,3V is. Externe clamping kan dan niet met schottky en dan is de transistor oplossing een valabel alternatief.

Uiteraard is er ook de factor geluk die maakt dat je nergens tegenaan loopt maar voorkomen is altijd beter dan genezen.. Je hebt altijd wat spreiding op componenten. Wat je zeker niet wil is dat op je prototype en 0-serie alles prima lijkt te werken en dan plots, schijnbaar uit het niets, op een warme dag je serieproductie vreemd begint te doen.

Mvg, Patrick

[HansQ]

Volgens mij moet dit ook werken om de positieve flank van het DCC signaal te detecteren:



In principe kun je je de diode weglaten, bij DCC spanningen van -20V ... +20V heeft de transistor daar volgens mij geen moeite mee...