Открытый сток: Типы входов/выходов автоматики: Сухой Контакт (СК) и Открытый Коллектор (ОК) – CS-CS.Net: Лаборатория Электрошамана

Типы входов/выходов автоматики: Сухой Контакт (СК) и Открытый Коллектор (ОК) – CS-CS.Net: Лаборатория Электрошамана

Входы и выходы автоматики

Йоу! Сегодня — ещё один из постов серии «заебали, ща расскажу» — потому что спецы и так это всё-всё знают и понимают с полуслова, и даже знают больше, чем я напишу в этом посте (так как я опишу самые распространённые в моей практике варианты и не смогу описать их все)!

Когда мне в комменты или на мыло пишут что-то типа «А подскажите, как мне после Logo три выхода на один автомат подключить» или «Ой! Я читал у тебя, что ты каким-то образом на выход датчика движения Logo подключил, нарисуй схему», то я чуток офигеваю и говорю что-то вроде «Шо ж тут непонятного? Там же ж обычный сухой контакт!». И народ от этого хуеет! =) Вот щас мы и будем разбираться, что это такое за сухие контакты. Как обычно — я дам вам принцип, а дальше — используйте его, чтобы разобраться в аналогичных ситуациях! Также у меня вышла вторая часть поста про входы и выходы: про аналоговые сигналы 0. .10V и 4..20 мА.

Содержание

• 1. Выходы типа «Сухой контакт без потенциала» (релейные).
• 2. Выходы типа «Сухой контакт с потенциалом» (тоже реле).
• 3. Выходы типа «транзистор с питанием».
• 4. Выходы типа «открытый коллектор» (тоже транзистор на GND).

Речь идёт о том, как у разных устройств автоматики (всякие контроллеры, датчики, электронные реле управления) устроены выходы, которыми они смотрят во внешний мир. И о том, как этими выходами пользоваться для того, чтобы наши контроллеры могли чем-то управлять. Вообще, вся эта штука ОЧЕНЬ очевидная (такая же как работа обычного реле), и я не знаю, что тут можно выдумать сложно. Поэтому считайте, что пост будет высосан из пальца =)

Как устроен мир автоматики и автоматизации? Ну или все эти ваши датчики движения, «умные реле», «умные дома», «SMS-реле», «Автоматика котла Zont» и прочие маркетинговые названия? Если смотреть с точки зрения того, как они подключаются, то всё это выглядит как чёрный ящик.

Например, есть некое SMS-реле. Оно получает питание, в него втыкается SIM-карта, антенна. И у этого реле есть входы (сейчас они нас не интересуют) и выходы. В зависимости от того, что приходит по SMSкам, реле включает или выключает свои выходы.

Точно так же работает какая-нибудь система контроля доступа. Она может быть какой угодно — с шифрованием, распознаванием лица, да хоть с анализом ДНК — всё равно в конце концов у неё будут какие-то выходы вида «Доступ разрешить», «Доступ запретить», «Тревога», которые можно куда-то подключить. Ну и так далее — большинство устройств автоматики просто имеют выходы, с которых можно снимать сигнал.

Примеры использования их могут быть любыми. Например, можно завести наше SMS-реле на входы Logo или ПЛК (и потом пафосно говорить что у нас умный дом с управлением по SMS). Или так же завести нашу систему контроля доступа в ПЛК, чтобы он получал сигнал «Доступ разрешить» и «Тревога» и открывал дверь только днём, вечерами передавал этот сигнал на пост охраны, а по сигналу «Тревога» какие-нить стальные решётки опускал =)) И опять же, вокруг таких решений разводят ебучий маркетинг, который я, зная то, как это устроено, ненавижу.

Нахуй писать про умный дом, если это кончается тем, что стоит какой-то контроллер, который просто выдаёт сигнал типа «вкл-выкл», который чем-то управляет?..

Сегодня мы разбираемся с тем, какие выходы бывают у устройств и то, как этим пользоваться. Сами устройства могут быть любыми — вообще чем угодно: датчики, системы управления, охраны, климатические системы, кондеи, автоматика бассеина и прочее и прочее… Наплевать на них! Всё, что вам надо — это поднять документацию на устройство и найти там знакомые слова про тип выхода: «сухой контакт без потенциала», «сухой контакт с потенциалом», «открытый коллектор».

Как можно классифицровать выходы? Я придумал такие способы:

• Привязаны ли они к внутренней схеме устройства или нет.
• Имеют ли они питание на выходе, или просто контакты.
• Род тока и мощность, которую можно пропустить через них.
• Размеры того, что управляет выходом внутри устройства (реле, транзистор, симистор).

1. Выходы типа «Сухой контакт без потенциала» (релейные).

Такие выходы делаются при помощи самого обычного реле, и про них проще всего рассказать. То есть, есть у нас какая-то электронная схема. Эта схема включает или выключает реле, а контакты этого реле выведены наружу как «Выход».

Для любой автоматики это самый удобный тип выхода, потому что реле содержит в себе обычные, механические, контакты. Поэтому их и называют «сухими» — это именно металлические, механические контакты. Что это значит? А то, что по ним можно пропускать что угодно, лишь бы реле позволило это сделать.

Смотрите на схемы:

Типы выходов устройств автоматики: сухой контакт без потенциала

В первом случае у нас выход — это переключающий контакт реле, а во втором случае только замыкающий. И это — обычное реле. Как вы знаете, реле выпускаются на разные токи и напряжения (например, до 250 вольт и до 10А). Если выход релейный, то про него пишут или «Сухой контакт», или «Релейный», или и то и то сразу. И обычно параметры самого реле дают как параметры этого выхода. То есть в инструкции может быть фраза типа «Выходы: Два релейных выхода до 16А/250V». Сокращают сухой контакт чаще всего как «СК» — и вы можете встретить и это в описаниях (и моих постах).

Так как это реле — то делать с ним можно всё, что угодно. Можно завести через него 24V на вход ПЛК. Можно завести 230V на контактор. Можно замыкать им сигнал FUN, чтобы закрывать воду в защите от протечек GidroLock. Можно, если выход потянет, напрямую нагрузкой управлять (лампами, тёплым полом и так далее). Можно несколько выходов (контактов реле) разных устройств подключить параллельно или последовательно. Например, таким образом я делал автоматику вентиляции в щите в Говорово: выход кондиционера преобразовывался в реле — сухой контакт. Этот контакт соединялся вместе с контактом терморегулятора, и через них подавалось питание на реле заслонки.

Теперь тот, кто меня спрашивал про то, как несколько выходов на один автомат в Logo подключить, сможет разобраться. Смотрим на фотку из поста про Siemens Logo и видим там нарисованные контакты реле (как второе реле на моей схеме выше):

Выходы модуля расширения Logo: 8 реле по 5А каждое

Да! Внутри Logo стоят реле! Вот они:

Реле для управления выходами основного модуля Logo (один контакт на 10А)

Контакты этих реле как раз и выведены наружу. Делай что хочешь! =)

Точно так же устроены выходы датчика газа (метан или угарный газ) от ОВЕНа, которые мы ставили в котельную в Папушево.

Датчики температуры (ОВЕН ДТС014) и метана (ОВЕН ДЗ-1-Ch5)

Это реле с переключающим контактом:

Пример выходов типа сухой контакт — это просто обычное реле

2. Выходы типа «Сухой контакт с потенциалом» (тоже реле).

Теперь чуть сложнее! Что думают те, кто только полезли разбираться в электрику? Что если это выход — то там что-то должно ВЫХОДИТЬ: какое-то напряжение, наверное! Вот смотрите, как мне рисовал схему тот товарищ, который спрашивал меня о том, как несколько выходов Logo на один автомат подключить:

Пример того, как люди неправильно понимают релейные выходы из Logo

Еле-еле по этой схеме я понял то, что он думал что на выходах Logo есть напряжение и поэтому сильно тупил. И… если вы думаете о том, что он дурак и такого не существует в природе, то вспомните любой обычный датчик движения для света, который на 230V рассчитан! Сколько у него проводов? Три! А как они разведены? Вот так: Фаза на вход, Фаза на лампу (выход), Ноль.

Да, такие решения применяются. Специального стандарта нет, и разные производители автоматики делают так, как им удобно. У кого-то это будет сухой контакт в виде реле, а у кого-то на то же реле, которое стоит внутри устройства, будет подключено напряжение, от которого это устройство питается. Вот так:

Типы выходов устройств автоматики: сухой контакт с потенциалом

Для простых устройств типа блоков радиоуправления светом или датчиков движения это хорошо. Но иногда и плохо. представьте, что вам тот же датчик движения надо завести на вход ПЛК, который 230 V напрямую не принимает. Что надо сделать? На выход датчика движения подключить реле с катушкой на 230V, контакты которого будут замыкать вход ПЛК. И, причём, внутри датчика движения-то уже есть реле! Но оно подключено к питанию датчика, и это всё портит.

Точно такое же дерьмо сделано в блоке защиты от протечек «Нептун»: там у него на выходе стоит реле с переключающим контактом, но оно тоже подключено к входу питания 230V этого блока. И если мы хотим забрать сигнал — нам тоже понадобится ставить внешние реле развязки.

У такого способа подключения выхода есть важный плюс: клемм или проводов для подключения становится на одну меньше. А где-то это важно, особенно если устройство компактное (какой-нить Z-Wave выключатель в подрозетник, например).

Раз уж мы заговорили про именно высоковольтные выходы, то я напомню о том, что иногда в тех же датчиках движения может стоять не реле, а симистор. Это, если говорить словами для новичков, электронное реле. На больших токах оно греется, но вот на малых оно очень компактно и не щёлкает. Главный его минус в том, что иногда для того, чтобы симистор включался, ему нужна минимальная мощность нагрузки, и поэтому его тяжело будет завести в автоматику щита. В инструкциях могут так и писать: «Минимальная мощность нагрузки — 20 Вт».

То, что я написал выше, не совсем корректно. В большинстве случаев симистор будет нормально включать мелкую релюшку развязки. НО в некоторых модулях умных выключателей, розеток, датчиков движения применяется питание электроники (которая управляет выходом) без нуля сети. Например, если это будет датчик движения, то у него будет всего два контакта: «Фаза вход» и «Фаза на лампу». Это похоже на то, как подключается лампочка подсветки внутри выключателя.

Электроника в этом случае включается последовательно с нагрузкой и забирает себе часть питания. Вот тут-то минимальная мощность и важна: если физически не будет никакой нагрузки, через которую будет замкнута цепь, то и электроника не будет работать. Вот в этом случае и указывают минимальную мощность нагрузки. От этой мощности зависит сопротивление нагрузки, а от сопротивления — ток в цепи «питание — электроника — нагрузка», от которого электроника и питается.

Если вы хотите использовать какие-то модули для того, чтобы заводить их высоковольтные выходы напрямую в Logo (он умеет принимать на входы сетевое напряжение питания, если сам на него рассчитан), то ОБЯЗАТЕЛЬНО проверьте, что у этих модулях стоит на выходе: реле или симистор, и не указана ли минимальная мощность нагрузки. Если указана — то скорее всего там стоит симистор и схема может работать некорректно. В своих проектах я всегда пишу о том, чтобы использовали датчики движения с реле (или с тремя проводами).

3. Выходы типа «транзистор с питанием».

Теперь спустимся с высоких напряжений на низкие. История здесь такая: иногда нам очень важны размеры устройства и его компактность. Часто это устройство даже не рассчитано на 230V, а является просто электронной платкой: например, датчик протечки воды от системы Нептун или какой-нибудь контроллер СКУД, встроенный в замок (Z-5r, Matrix IIk).

Когда размеры устройства очень важны, а его напряжение питания не сетевое, а низковольтное (5/12/24 вольт), то для управления выходом применяют транзистор. Его достоинство в том, что он может быть очень маленьким. А недостатки по сравнению с реле в том, что транзистор уже точно привязан к уровням напряжений и схеме того устройства, в котором он стоит. Ну и ещё транзистор может быть рассчитан на небольшие токи (десятки миллиампер или единицы ампер) и поэтому может зажечь лампочку или включить реле, но не сможет управлять сетевым напряжением или мощной нагрузкой.

Транзистор можно подключить двумя способами. Первый напоминает то, что мы только что делали с реле: берём питание внутри устройства — и пропускаем его через транзистор вот так вот:

Транзисторный выход с плюсовым потенциалом

Решение вроде как логичное — как в электрике мы разрываем фазу, так и тут разываем плюс питания. Когда выход активен — плюс появляется. Когда неактивен — исчезает. Ура! Значит на выход мы можем подключить какую-нибудь нагрузку (такие выходы есть у некоторых кондеев Mitsubishi — они показывают, включен кондей или нет)!

И вот тут-то начинается некоторое западло. Точнее, два западла. Первое в том, что наш выход жёстко рассчитан только на то напряжение питания, которое есть внутри устройства. Вот сделает кто-нить на ES8266 очередную умную поеботу… и выдаст через транзистор на выход 3,3 вольта. И пиздец! =)) Куда их деть? Шо с ними делать? Светодиодом помигать? А нахрена нам светодиод, если эта умная поебота должна нам ворота открывать, включая три фазы на двигатель?

Наученный человек скажет: «Да хрен ли! Ща поставим реле! Или ваще контактор!». И тут выплывает второе западло из трёх частей. Во-первых, ты поди найди контактор или реле с катушкой на 3,3 вольта! =) Во-вторых чем ниже напряжение питания такого реле или контактора — тем больший ток они потребляют. А у нас стоит мелкий транзистор, который этот ток может просто не потянуть.

И, в-третьих, что наиболее важно — всякие внешние нагрузки, в которых есть катушка (в том числе моторчики или сервы у моделистов) за счёт самоиндукции создают выбросы высокого напряжения, которые могут повредить наш транзистор. Поэтому, если есть такой риск (а у нашей области он почти всегда есть, так как к таким выходам мы реле подключаем), то надо ОБЯЗАТЕЛЬНО ставить диод в обратной полярности! Он шунтирует собой эти выбросы и спасёт транзистор.

Если речь идёт про релюшки типа CR-P/CR-M и подобные им, то для них сразу же выпускаются модули со светодиодом для индикации работы катушки реле и с защитным диодом. Они сразу же вставляются в колодку для реле:

Модули индикации CR-P/M

На фотке выше у меня модули для переменного тока, а нам понадобятся эти:

• 1SVR405652R0000 ABB CR-P/M 42
  Втычной модуль для реле CR-P, CR-M (LED+ВстДиод) 6. .24V AC/DC (красный)
• 1SVR405652R1000 ABB CR-P/M 42V Втычной модуль для реле CR-P, CR-M (LED+ВстДиод) 6..24V AC/DC (зелёный)

Если таких модулей нет, то надо ставить диоды прям на колодки реле. Я как-то перепутал и заказал модули без встречных диодов для одного из щитов с GSM-реле Zont, и поэтому закрепил диоды так:

Диоды для шунтирования выходных транзисторов выходов ОК

4. Выходы типа «открытый коллектор» (тоже транзистор на GND).

Ну-ка ещё раз посмотрите внимательно на фотку выше, где диоды на реле стоят? Ничего странного не замечаете? Чего это у меня общий всех реле — это +12 вольт, а отдельные провода с маркировкой выходов — синие? Всё наоборот? Как так?

А вот это и есть второй распространённый тип выходов — Открытый Коллектор (ОК). Смотрите схему:

Типы выходов устройств автоматики: открытый коллектор (на GND)

Что мы сделали? Мы перевернули всё с плюса на минус. Если раньше транзистор у нас соединял выход с плюсом питания, то теперь он соединяет выход с землёй (минусом, который обычно везде общий). Для тех, кто столкнулся с этим после силовой электрики, где мы коммутируем фазу, это будет вынос мозга.

Но почему так сделано? А вот только что я говорил о самом главном неудобстве выхода, когда выдаётся плюс питания — о том, что всё, что мы подключаем к этому выходу, нам надо тоже рассчитывать на такое же напряжения питания, как и этот выход. А это может стать проблемой. Если же наш выход соединяется с землёй — то питание может быть любым (в пределах возможностей транзистора), и вообще от отдельного блока питания. Главное GND вместе соедините!

Из-за того, что на выходы можно вешать любые нагрузки, тип выхода «Открытый Коллектор» очень популярен: размеры схемы могут быть мелкими, а управлять она может релюшкой на 24 вольта без проблем! Или даже контактором с катушкой на 24 вольта, если транзистор сможет выдержать тот ток, который потребляет этот контактор. Обычно катушка модульных контакторов потребляет около 5-7 Вт. Возьмём 10 Вт. Значит 10/24 = 0,41А. Гм… некоторые выходы ОК тянут по 0,5 А — так что контактор прокатит, но с натяжкой! Главное не забудьте про защитный диод — здесь те же правила!

Внимательно читайте инструкцию к вашему контроллеру! В ней должно быть указано два параметра: максимальный ток каждого выхода и максимальный ток группы выходов (если они сгруппированы). Например, у Zont максимальный ток выхода — 0,1А, а у ОВЕН Мх110 с транзисторными выходами — 0,4А на каждый выход. Иногда (я такое почти не встречал, но всё же) указывают максимальный ток для группы выходов, например: «Каждый выход из 10ти — по 0,5А, а суммарно все выходы — не более 3А».

Вот пример из инструкции к ПЛК ОВЕН. Если брать ПЛК или модули IO с типом выходов «К» — то вы получите тот самый открытый коллектор (ОК):

Пример выходов с открытым коллектором от ОВЕНа

У ОВЕНа они, как обычно, сгруппированы по 4 штуки. GND — общий, а нагрузки выходов даже в одной группе могут быть на разные напряжения.

Тот же принцип используется в датчиках протечки от GidroLock и Нептун. Даже в приёмниках радиодатчиков! =) У них три провода: питание электроники, GND питания и выход ОК. Дальше останется посмотреть, какой ток у выходного транзистора — и понять, вытянет ли он релюшку напрямую, или нет =)

А вот подключить такие датчики напрямую (без подтягивания потенциала и инверсии входа) даже к низковольтному Logo не прокатит: Logo требуется, чтобы на вход приходило напряжение, а не GND. И он их не увидит (те, кто поняли про подтяжку — делают). А вот ОВЕНовские входы можно подключать таким образом, чтобы они принимали на вход или +VCC, или GND. И поэтому датчики там подключаются без извращений!

Вот мы и разобрались с выходами! Теперь, если в инструкции на автоматику «Выходы типа сухой контакт до 3А» или «Выходы — ОК с током до 1А и напряжением до 50 Вольт» — вы знаете, что с этим делать! =)

Продолжение темы про аналоговые входы и выходы 0..10V и 4..20 мА читайте здесь.

Модуль расширения 5411 O/P , 32 точки, 12-24V, открытый коллектор TBUX297246 Schneider Electric

Тарифная цена:

«>(История цены) 66120,00  RUB /шт

Дата	Цена
20.04.2021	66120,00 RUB
17. 12.2019	66120,00 RUB
21.10.2019	66081,74 RUB
19.10.2019	66081,74 RUB
03. 07.2019	66081,74 RUB
24.02.2019	66081,74 RUB
21.02.2019	66081,74 RUB
27. 12.2018	66081,74 RUB
01.11.2018	64980,38 RUB
22.10.2018	61886,08 RUB

Что такое открытый сток на полевом транзисторе и как он используется?

6 июля 2017 г. Скотт Торнтон

Если вы работаете с интегральной схемой (ИС) и в техническом описании упоминается открытый сток или открытый коллектор, это инженерный термин для стока тока на выходном контакте. Для тех, кто не знаком с терминологией, «текущий приемник» означает, что ток течет в вывод (или узел и т. д.), а не из вывода. (Понятно? Кухонная раковина сливает воду. В данном случае ток приемник потребляет ток.) ​​Противоположностью приемника тока является «источник тока», когда вывод управляет выходным током и, следовательно, подает ток на все, что подключено к этому выводу. (Продолжая аналогию с кухней, источником тока будет водопроводный кран). То, что управляет поведением транзистора при переключении, — это база (рис. 1. ). Если выходной сигнал ИС течет на базу, он включает ток через транзистор (т. е. переключатель транзистора находится в положении «ВКЛ.»). ) Если через выход IC нет потока или он слишком мал для управления транзистором, то ток через транзистор не течет (т. е. переключатель транзистора находится в положении «ВЫКЛ.»). потенциалы напряжения по всей схеме, состоящей из сотен или миллиардов транзисторов, в зависимости от микросхемы.

Рисунок 1: Открытый сток означает то же, что и открытый коллектор, за исключением типа устройства (полевой транзистор или BJT/биполярный транзистор).

Термин «открытый сток» означает наличие стока тока, но на полевых транзисторах, например, на полевых МОП-транзисторах. (МОП-транзистор подобен транзистору, который может выдерживать более высокие напряжения, но работает почти так же.)

Термин «открытый коллектор» относится к стоку тока на выходе транзистора. Если NPN-транзистор не подключен или открыт, но подключен к внешнему контакту, это открытый коллектор. Транзистор переключается на землю, когда он активен, таким образом, «впитывая» ток (т. е. подключаясь к земле, и, таким образом, ток шунтируется на землю для «рециркуляции» в заземляющем слое). И источник тока, и приемник тока имеют ток, протекающий, но в разных направлениях.

В обоих случаях основной смысл термина «открытый сток» или «коллектор» заключается в том, что часть выходного транзистора напрямую выведена на вывод, который является внешним по отношению к корпусу ИС.

Устройства с открытым коллектором и стоком пропускают ток, когда управляются в одном состоянии, и не пропускают ток (т. е. выводят состояние с высоким импедансом) в другом состоянии. Довольно часто используются открытые стоки (открытые коллекторы) вместе с подтягивающим резистором. Подтягивающий резистор подключен к высокому уровню (напряжению питания) на одном конце и подключен к одному или нескольким внешним контактам устройств с открытым стоком/коллектором, соединенных вместе. Таким образом, если какое-либо из устройств с открытым стоком (открытым коллектором) настроено на отвод тока, ток для всех устройств уходит на землю, поскольку все они подключены к одной и той же точке.

Это удерживает сигнальную линию на высоком уровне до тех пор, пока устройство на проводе не поглотит ток, достаточный для понижения уровня линии. К сигнальному проводу можно подключить множество устройств. Если все устройства, подключенные к проводу, находятся в неактивном состоянии, подтяжка будет удерживать провод под высоким напряжением. Если одно или несколько устройств находятся в активном состоянии, напряжение на сигнальном проводе будет низким. По сути, в схеме есть резистор между ним и путем к 5В (подтягивающий резистор). Подтягивающие резисторы используются для того, чтобы, когда полевой транзистор (транзистор) был выключен, эта точка в цепи повышалась до известного потенциала (обычно она подключена к напряжению питания, но не требуется), а не оставалась незамкнутой и плавающей. при неопределенном значении, что, как правило, является плохой практикой по многим причинам.

Рубрики: Часто задаваемые вопросы, Рекомендуемые, Эксперты отрасли С тегами: основы, FAQ

Схема, конфигурация, преимущества и использование

Для того, чтобы иметь помехи внешнему миру с помощью микроконтроллеров, это можно сделать с помощью контактов. Эти контакты действуют как физические точки для интегральной схемы, где может быть установлено соединение с печатной платой. Каждый контакт имеет свою собственную схему, и он сконфигурирован так, чтобы контакты могли взаимодействовать с различными типами схем. И самым важным моментом является выбор подходящей конфигурации выводов при проектировании встраиваемой системы. Сегодня в этой статье объясняется конфигурация вывода с открытым стоком, как она настраивается, ее применение и преимущества.

Он также называется открытым коллектором и представляет собой транзистор, соединенный с заземляющим контактом. Проще говоря, он ведет себя как переключатель, который подключается или отключается в зависимости от входного сигнала. Эта конфигурация с открытым стоком позволяет различным устройствам устанавливать двустороннюю связь по одному проводу. Обычно этот режим считается режимом, в котором предусмотрены только раскрывающиеся функции. Это базовое определение с открытым стоком .

Схема и работа

В большинстве интегральных схем наблюдаемый тип выходной конфигурации — открытый сток. Вместо вывода сигнала с соответствующим током или напряжением выход подается на вывод базы NPN-транзистора, а вывод коллектора внешне подключается к выводу интегральной схемы. Клемма эмиттера имеет внутреннее соединение с заземляющим контактом. Когда выходная цепь находится в конфигурации MOSFET, она называется схемой с открытым стоком и работает точно так же.

Разомкнутая цепь стока

При работе устройств с открытым коллектором они допускают протекание тока либо в активном состоянии логического «0» при низком напряжении, либо в неактивном состоянии логической «1» при высоком напряжении (высоком импедансе). Устройства с открытым коллектором обычно функционируют с использованием внешнего подтягивающего резистора, который позволяет сигнальной линии находиться в высокой фазе вверх, так что к устройству, подключенному к проводу, течет достаточный ток, чтобы подтянуть линию к низкому и сигнал о начале связи.

Когда все устройства, подключенные к сигнальному проводу, находятся в неактивном состоянии, то подтяжка делает провод на фазе высокого напряжения. Когда одно или несколько устройств функционируют в активном состоянии, напряжение сигнального провода становится низким.

В устройстве с открытым стоком сигнальный провод также функционирует в двунаправленном режиме, что соответствует тому, что устройство может иметь оба входных/выходных сигнала на проводе в один и тот же период времени. Наряду с регулировкой состояния контактов, которые подключены к сигнальному проводу, он также может распознавать уровень напряжения провода.

Несмотря на то, что выход устройства с открытым коллектором находится в состоянии высокого уровня, подключенный к нему сигнальный провод может находиться в состоянии низкого уровня из-за другого устройства, подключенного к сигнальному проводу. Таким образом, с двунаправленным поведением устройство с открытым коллектором может быть полезно для соединения нескольких устройств на одной линии.

Конфигурация с открытым стоком

Конфигурация с открытым стоком используется на выходном порту контроллера для уменьшения выходной схемы. Когда выходной порт фиксируется в состоянии с открытым коллектором/стоком, дополнительное оборудование, необходимое для получения выходного значения вывода, не требуется.

В этой конфигурации полностью отключаются подтягивающие транзисторы и управляются подтягивающие транзисторы вывода порта только тогда, когда защелка порта находится в состоянии логического «0». Для работы в качестве логического выхода порт конфигурируется таким образом, что он имеет клемму VDD, соединенную резистором, и внешний подтягивающий транзистор. В этом состоянии метод вытягивания аналогичен квази-двунаправленному методу.

Чтобы использовать вывод аналогового входа в качестве входа с высоким импедансом, а компаратор включен, этот вывод должен быть в конфигурации с открытым коллектором, а соответствующий бит регистра должен быть в состоянии «1».

В обоих сценариях следует отметить, что открытый сток/коллектор является частью выходного транзистора, который напрямую подключен к выводу, расположенному на внешней стороне интегральной схемы.

На рисунке ниже показана конфигурация с открытым стоком .

Типы выходных конфигураций по сравнению с режимами Push-Pull и Pull Up

В приложениях с цифровыми датчиками очень важно выбрать подходящую конфигурацию выхода, где основными вариантами являются открытый коллектор, двухтактный и push-up. Чтобы узнать эти конфигурации, дайте нам знать несколько терминов, которые объясняются ниже:

Плавающий вывод — вывод считается находящимся в плавающем состоянии, если он не соединен ни с какими другими выводами, а также не управляется какой-либо схемой в ИС. Уровень напряжения плавающего контакта неясен и не может быть предсказан. Кроме того, когда вывод с высоким импедансом не подключен ни к цепям подтягивания, ни к вытягиванию вниз, его также называют плавающим выводом.

Высокий импеданс — Штырек с высоким импедансом практически устраняет влияние на электрическую цепь, к которой он подключен. Обычно он не управляется активно и находится в плавающем состоянии, за исключением того, что он подключен к любому другому внешнему устройству.

Open Drain vs. Push Pull

Двухтактная конфигурация вывода является наиболее реализуемым типом, где само название указывает на то, что эта конфигурация позволяет управлять двумя разными уровнями вывода. Один из них предназначен для отвода тока от секции нагрузки, а другой — для подачи тока в секцию нагрузки. Эта конфигурация реализуется через коммутаторы. Представления двух сценариев push и pull показаны ниже:

Push Pull Output

Преимущества и недостатки открытого стока по сравнению с двухтактной конфигурацией:

	Конфигурация с открытым стоком	Двухтактная конфигурация
Преимущества	Может быть подключен к нескольким выходам, что позволяет использовать несколько операций ИЛИ Может переключаться между более высоким/более низким напряжением, чем напряжение питания Может напрямую управлять нагрузками ≤ 10 мА	Для работы требуется минимальная мощность, так как нет внешних/дополнительных нагрузочных резисторов Обладает высокими функциональными скоростями в диапазоне 10 кГц  Он имеет стабильные высокие и низкие выходные значения
Недостатки	Для работы требуется большая мощность по сравнению с двухтактным из-за стока через нагрузочный резистор, когда устройство находится во включенном состоянии Скорость переключения минимальна. Он обеспечивает более высокую скорость переключения при использовании резисторов с минимальной нагрузкой	Не обладает способностью приводить в действие внешние нагрузки Невозможно объединить выходные сигналы нескольких датчиков в одну шину
Выход	Когда на выходе высокий уровень, контакт будет подключен к источнику питания с помощью переключателя NPN, а когда на выходе низкий уровень, контакт будет подключен к земле с помощью переключателя PNP	Когда на выходе высокий уровень, контакт будет подключен к земле с помощью переключателя, а когда на выходе низкий уровень, контакт будет в плавающем состоянии, когда переключатель выключен

В целом, двухтактная конфигурация выбирается, когда требуется минимальное количество схем, а конфигурация с открытым коллектором выбирается с учетом требований сопряжения с различными напряжениями системы, коммутации нагрузки и когда несколько выходов устройства должны быть подключены. быть подключены к одной шине.

Открытый сток против вытягивания вверх

Чтобы понять концепцию подтягивания, давайте разберемся с выходными возможностями в конфигурации с открытым коллектором.

1. В конфигурации с открытым стоком логика на выводе определяет, что она переводит устройство только в состояние логического «0», а другим возможным условием является состояние с высоким импедансом, когда требуется реализация транзистора.
2. Когда клемма стока переходит в открытое состояние (соответствует тому, что устройство находится в состоянии «ВЫКЛ»), штифт плавает в состоянии высокого импеданса.
3. Для перевода вывода в состояние высокой логики (логическая «1») из логического «0» требуются дополнительные компоненты, и для этого используются внешние подтягивающие резисторы. При активации подтягивающего резистора входной контакт меняет свое состояние на V _от .

Выходной режим в конфигурации с открытым стоком просто не имеет транзистора PMOS. Когда переключатель находится в выключенном состоянии, сток открывается, и выход переходит в плавающее состояние. В этой конфигурации штифт только вытягивается вверх, но не вытягивается вниз. Конфигурация с открытым стоком бесполезна, если она не поддерживает функцию подтягивания.

Чтобы сделать эту конфигурацию применимой в реальных сценариях, необходимо использовать либо внешний, либо внутренний подтягивающий резистор. В наши дни все микроконтроллеры снабжены подтягивающим резистором для выходного вывода.

Применение

Применение открытого дренажа включает следующее.

• Важнейшим применением является суммирование, взвешивание и ограничение как аналоговой, так и цифровой логики.
• Используется в вакуумных флуоресцентных дисплеях и трубках Nixie
• Используется в устройствах СКС-1 для электрической сигнализации.

Для чего используется открытый дренаж?

Открытый коллектор/сток имеет высокий импеданс. На клемму затвора подается высокое или низкое напряжение.

Что такое открытый сток и проводка или?

Техника с открытым стоком используется для двунаправленной связи между несколькими устройствами по одному проводу.

Имеет ли открытый сток высокое сопротивление?

Когда устройство не использует шину, выход открытого коллектора имеет высокое сопротивление.

Что такое транзистор с открытым стоком?

Транзистор с открытым стоком означает, что выходной вывод управляется только одним транзистором, где он подтягивает вывод только к одному уровню напряжения, обычно к земле.

Нужно ли подтягивать открытый дренаж?

Конфигурация с открытым стоком требует подтягивающего резистора, чтобы выходной сигнал был правильно высоким.

Что такое буфер с открытым стоком?

Буфер с открытым коллектором/стоком представляет собой микросхему 74LVC1G07 с выходом с открытым стоком. Этот буфер при подключении к другим выходам с открытым коллектором подходит для применения функций активного низкого уровня (проводное ИЛИ) или проводного И.