原点开关检测电路求鉴定

neverlic · 发表于 2021-9-8 15:17:47

很新奇的应用，NPN 9014的三极管在发射极端检测电平，在原点位置时遮挡光耦 PD12 为高电平；
这是上任同事们搞的原理图，由于产品很分散并且已经使用了一两千块板子了，改起来很麻烦，使用起来没有大问题，偶尔出现电机顶死的现象，即原点判断异常；
现在还未确定电路是否存在大问题，请论坛里的各路大神帮忙鉴定一下，该电路的风险所在，是不是会偶尔导致一直PD12一直输出高电平

PowerAnts · 发表于 2021-9-8 15:29:36

再加一个三极管，搞成施密特

lb0857 · 发表于 2021-9-8 15:37:45

光耦 CTR随着温度变化而变化,看其手册可以算出
光耦副边三极管饱和导通压降 Vce=0.4V-0.7v  不等  和型号及CTR有关
那么  Q1导通满足条件一旦成立就是lz说的现象
发出去的  今后返修率超高的产品

neverlic · 发表于 2021-9-8 16:25:44

PowerAnts 发表于 2021-9-8 15:29
再加一个三极管，搞成施密特

目前不考虑修改电路，只需要分析确定问题所在

neverlic · 发表于 2021-9-8 16:27:52

lb0857 发表于 2021-9-8 15:37
光耦 CTR随着温度变化而变化,看其手册可以算出
光耦副边三极管饱和导通压降 Vce=0.4V-0.7v 不等和型号及 ...

多谢指导，那可以人为的改变光耦的温度来测试定位问题所在？是不是因为CTR的变化导致的故障

powermeter · 发表于 2021-9-8 16:32:06

R8是不是可以加大点。

neverlic · 发表于 2021-9-8 16:53:28

lb0857 发表于 2021-9-8 15:37
光耦 CTR随着温度变化而变化,看其手册可以算出
光耦副边三极管饱和导通压降 Vce=0.4V-0.7v 不等和型号及 ...

用热吹风把光耦温度吹到烫手都没有看到副边饱和导通电压抬高的现象

bzbs · 发表于 2021-9-9 09:09:31

考虑增大R8，试验一下，减小发射电流。
我们以前遇到过，由于是很近检测，结构上有毛刺，周围漫反射比较强，虽然结构上有阻断了光线，但是漫反射还是让接受管有微导通

neverlic · 发表于 2021-9-9 09:44:42

bzbs 发表于 2021-9-9 09:09
考虑增大R8，试验一下，减小发射电流。
我们以前遇到过，由于是很近检测，结构上有毛刺，周围漫反射比较强 ...

光耦被遮挡时，PD12为高电平，但是三极管居然工作在放大状态，Ube =0.613V ，Uce =0.719V，使用放大状态来实现饱和开关状态的功能，不知道风险有多大？

三年模拟 · 发表于 2021-9-9 10:23:00

你这个电路感觉有点怪，高电平是多少？

neverlic · 发表于 2021-9-9 10:30:40

三年模拟发表于 2021-9-9 10:23
你这个电路感觉有点怪，高电平是多少？

是有些乱，但是也用了几年了。4.24V电压

shuipaopao · 发表于 2021-9-9 10:46:02

为什么R5的阻值是33K，是否有点大？

dog · 发表于 2021-9-9 10:46:08

这只是一个射随，最好再加一个三极管进行电压比较。

neverlic · 发表于 2021-9-9 11:02:33

dog 发表于 2021-9-9 10:46
这只是一个射随，最好再加一个三极管进行电压比较。

确实是一个射极跟随放大电路，但是我们单纯的只需要确定状态就行了，主要关注看有比较大的风险

zx_85 · 发表于 2021-9-9 11:14:15

本帖最后由 zx_85 于 2021-9-9 11:20 编辑

我们之前也遇到过类似的问题。
建议把挡光的用一个片片慢慢移过去，实时检测PD12处的电压，会发现电压是线性变化的。
也就是会存在一个临界点（单片机高低电平的阈值）。
可以细调33K和5.1K那两个电阻，使完全遮挡的时候PD12电压接近3.3V，完全不遮挡的时候接近0V，另外注意（单片机既不是高电平，又不是低电平的不确定状态）这一段是不是会有问题。

dog · 发表于 2021-9-9 11:51:07

neverlic 发表于 2021-9-9 11:02
确实是一个射极跟随放大电路，但是我们单纯的只需要确定状态就行了，主要关注看有比较大的风险 ...

这个管耦输出的低电平，不一定满足CMOS标准。
所以要加一个管子，进行电压比较，例如你觉得三极管的0.6V太低了，也可以选NMOS管，
例如可以用2n7002，有1.5V Vgs的。
另外，电路上，也要留有调节的余地，例如调一下电阻值，即可调节比较电压阈值。

neverlic · 发表于 2021-9-9 13:49:03

目前的想法是去掉三极管Q1和电阻R2，在三极管的BE两个管脚之间短接一个30R的电阻。不知道这样有没有风险

1a2b3c · 发表于 2021-9-9 13:54:52

33k太大了，否则很可能成为放大电路，而不是开关电路。建议降低10倍。

neverlic · 发表于 2021-9-9 14:38:43

1a2b3c 发表于 2021-9-9 13:54
33k太大了，否则很可能成为放大电路，而不是开关电路。建议降低10倍。

现在已经是放大电路来，去掉三极管还有发射极上的电阻，如上图那样子

DoDoTech · 发表于 2021-9-9 14:49:20

原理上分析没有问题。但是光耦最大电流是50mA,你弄个5V/200R= 25mA,是不是有可能电流小了点。

DoDoTech · 发表于 2021-9-9 14:52:37

neverlic 发表于 2021-9-9 13:49
目前的想法是去掉三极管Q1和电阻R2，在三极管的BE两个管脚之间短接一个30R的电阻。不知道这样有没有风险 ...

原设计比你这个好。人家最起码输出是确定的。不会受瞬间上电影响，对后端再接电路也友好。

polarbear · 发表于 2021-9-9 15:38:57

dog 发表于 2021-9-9 11:51
这个管耦输出的低电平，不一定满足CMOS标准。
所以要加一个管子，进行电压比较，例如你觉得三极管的0.6V ...

人家原来的电路低电平是 0V 输出。高电平输出是 4.3V ； 100% 符合CMOS 电平标准

neverlic · 发表于 2021-9-9 15:47:46

DoDoTech 发表于 2021-9-9 14:52
原设计比你这个好。人家最起码输出是确定的。不会受瞬间上电影响，对后端再接电路也友好。 ...

后端为ALVC164245的电平转换IC，上电瞬间的状态不考虑。这个应用场景是在上电后至少50S以上才开始动作的。
原设计是放大电路，可能会在某种情况下会造成小概率的原点检测误检。导致电机卡死

1a2b3c · 发表于 2021-9-9 15:50:08

neverlic 发表于 2021-9-9 14:38
现在已经是放大电路来，去掉三极管还有发射极上的电阻，如上图那样子

你最终要的不是开关信号吗？为啥弄个线性电路？

hbzxx · 发表于 2021-9-9 15:57:10

R5太大，建议3.3Ｋ的试一试。

DoDoTech · 发表于 2021-9-9 16:00:01

neverlic 发表于 2021-9-9 15:47
后端为ALVC164245的电平转换IC，上电瞬间的状态不考虑。这个应用场景是在上电后至少50S以上才开始动 ...

放大电路怎么影响检测，你把原理说说看，跟帖的兄弟只是提醒你优化一下而已。

neverlic · 发表于 2021-9-9 16:01:08

1a2b3c 发表于 2021-9-9 15:50
你最终要的不是开关信号吗？为啥弄个线性电路？

前任同事们搞的设计，现在我只是填坑；

dog · 发表于 2021-9-9 16:02:40

polarbear 发表于 2021-9-9 15:38
人家原来的电路低电平是 0V 输出。高电平输出是 4.3V ； 100% 符合CMOS 电平标准 ...

光耦出来是个模拟电压，射随后只是降低了0.6V。
不代表要识别的光强度阈值，正好就是0和1。

neverlic · 发表于 2021-9-9 16:05:56

hbzxx 发表于 2021-9-9 15:57
R5太大，建议3.3Ｋ的试一试。

偶发性的电机卡死，改电阻后也要很长一段时间才会发现有没有问题。目前33K 的电阻无论从PD12端的输出波形还是开关状态也是没有问题的。

dog · 发表于 2021-9-9 16:06:59

neverlic 发表于 2021-9-9 13:49
目前的想法是去掉三极管Q1和电阻R2，在三极管的BE两个管脚之间短接一个30R的电阻。不知道这样有没有风险 ...

射随可能没太多用，只是接MCU IO输入，可以省去。
但电压比较不能省。

看看这个电路怎样，应该是最省了。

neverlic · 发表于 2021-9-9 16:15:29

DoDoTech 发表于 2021-9-9 16:00
放大电路怎么影响检测，你把原理说说看，跟帖的兄弟只是提醒你优化一下而已。 ...

之前楼上的兄弟考虑光耦的副边饱和导通时在ce端会有个0.4V左右的电压，从而影响到射极跟随输出。

经测试用4个肖特基二极管串联约0.8V替代光耦的副边饱和输出，在Q1射极端测得的电压仅为0.23V。

目前看来原设计的射极跟随放大电路在这里用于开关功能是没有问题的。

jingyite · 发表于 2021-9-9 16:17:37

这个电路好像有点问题，当光耦导通的时候，4脚电压比地会略高些，Q1的基极前面没有电阻，可能会导致Q1导通

neverlic · 发表于 2021-9-9 16:25:01

dog 发表于 2021-9-9 16:06
射随可能没太多用，只是接MCU IO输入，可以省去。
但电压比较不能省。

您说的是这种吧，但是现在改板起来有些麻烦。
现在是确定和鉴定一下原设计是不是导致电机误检到原点卡死的原因。

neverlic · 发表于 2021-9-9 16:26:35

jingyite 发表于 2021-9-9 16:17
这个电路好像有点问题，当光耦导通的时候，4脚电压比地会略高些，Q1的基极前面没有电阻，可能会导致Q1导通 ...

4脚电压，我用4个肖特基二极管串联替代，Q1的射极输出的电压也只有0.23V为低电平；

polarbear · 发表于 2021-9-9 16:30:36

dog 发表于 2021-9-9 16:02
光耦出来是个模拟电压，射随后只是降低了0.6V。
不代表要识别的光强度阈值，正好就是0和1。
...

光耦导通时，光耦CE端的电压小于0.3V 的，后边的三极管处于截止状态，没办法跟随的；

这个电路只有光耦截止时，后面的三极管才处于跟随状态；

所以我才说，他原来的电路，低电平差多是0V，高电平是4.7. 非常干净；低电平，比集电极输出（0.1~0.3V）的电路还要接近0V

dog · 发表于 2021-9-9 16:35:52

neverlic 发表于 2021-9-9 16:25
您说的是这种吧，但是现在改板起来有些麻烦。
现在是确定和鉴定一下原设计是不是导致电机误检到原点卡死 ...

不同之处：
1. 你的三极管常态是导通的，耗电。
2. 逻辑是反的。
3. 你的光耦输出低电平，是否能到后级比较0.6V或（NMOS 1.5V) 以下，是否合适，例如光照微弱。

DoDoTech · 发表于 2021-9-9 16:47:22

neverlic 发表于 2021-9-9 16:15
之前楼上的兄弟考虑光耦的副边饱和导通时在ce端会有个0.4V左右的电压，从而影响到射极跟随输出。

经测 ...

Ib非常小的，电路后级5V的TTL逻辑认为是高，放大模式可能做不到，但是这是个风险。电路肯定要改。在C级加一个电阻,或者换PNP管。

tdatd · 发表于 2021-9-9 16:57:02

neverlic 发表于 2021-9-9 13:49
目前的想法是去掉三极管Q1和电阻R2，在三极管的BE两个管脚之间短接一个30R的电阻。不知道这样有没有风险 ...

就这个就行了，PLC上都是这样的图

neverlic · 发表于 2021-9-9 17:42:30

tdatd 发表于 2021-9-9 16:57
就这个就行了，PLC上都是这样的图

PLC 不太熟，但是我找了一下论坛上的PLC原理图，好像没有看到类似的用法

neverlic · 发表于 2021-9-9 17:44:27

DoDoTech 发表于 2021-9-9 16:47
Ib非常小的，电路后级5V的TTL逻辑认为是高，放大模式可能做不到，但是这是个风险。电路肯定要改。在C级加 ...

Ib是很小uA级别的电流，但是Vb的电压上去了，Ve的电压自然就跟随上去了，负载是高阻抗的电平转换芯片

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