diff --git a/README.md b/README.md index c639d5f..2510ef3 100644 --- a/README.md +++ b/README.md @@ -1,3 +1,115 @@ -# Quartus +# Преобразователь 3.3В → 24В для входа TX01 -Мигаем светодиодом \ No newline at end of file +## Назначение + +Преобразователь уровня сигнала с GPIO микроконтроллера 3.3В (STM32F407) на дискретный вход 24В (TX01) с инверсией логики. Подходит для подключения ПЛИС/МК к промышленным входам 24В. [web:10] + +## Схема + +```text + +24V (внешний источник) + GPIO pin_10 │ + │ ┌┴┐ + │ │ │ R3 = 4.7kΩ + │ └┬┘ + │ │ + │ ├──────────► TX01 (вход 24V) + │ │ + └─[ 10kΩ ]─┬─────┤ + │ B │ + ┌┴┐ ┌──┴──┐ + R2 │ │ │ C │ + 100kΩ │ │ │ NPN │ Q1: BC547B / 2N2222A / 2N3904 + └┬┘ │ Q1 │ + │ │ E │ + GND └──┬──┘ + │ │ + ─┴─ GND + GND │ + │ + GND ─────────────┴──────────── GND (общий) +``` + +## Принцип работы + +R1 (10kΩ) и R2 (100kΩ) образуют резистивный делитель напряжения на базе транзистора. [web:8] + +- При GPIO = 3.3В на базе формируется около 3.0В (до открытия перехода база‑эмиттер). [web:8] +- При \(V_{BE} \approx 0.7В\) транзистор открывается и входит в насыщение, коллектор притягивается к GND. [web:8] +- Избыток напряжения рассеивается на делителе R1–R2. [web:8] + +Выход TX01 подтянут к +24В через R3 (4.7kΩ): + +- Когда транзистор закрыт, TX01 ≈ 24В (логическая 1 для входа 24В). [web:8] +- Когда транзистор открыт, TX01 ≈ 0.2В (насыщение, логический 0). [web:8] + +## Таблица состояний + +| GPIO PA5 | Транзистор | TX01 | Логика TX01 | +|----------|------------|--------|-------------| +| 0В | Закрыт | ~24В | HIGH | +| 3.3В | Открыт | ~0.2В | LOW | + +Инверсия логики: + +- LOW на GPIO → HIGH на TX01 +- HIGH на GPIO → LOW на TX01 + +## Расчеты + +Ток базы при GPIO = 3.3В: + +\[ +I_b = \frac{V_{in} - V_{BE}}{R1 + R2} +\] + +\[ +I_b = \frac{3.3V - 0.7V}{110k\Omega} \approx 24\ \mu A +\] + +Ток коллектора (при подтяжке 24В через 4.7kΩ): + +\[ +I_c = \frac{24V}{4.7k\Omega} \approx 5.1\ mA +\] + +Требуемый коэффициент усиления: + +\[ +\beta = \frac{I_c}{I_b} \approx \frac{5.1mA}{24\mu A} \approx 212 +\] + +Подходящие транзисторы (по \(h_{FE}\) в активном режиме, с запасом для насыщения): [web:8][web:9] + +- BC547B: \(hFE \approx 200–450\) [web:8] +- 2N2222A: \(hFE \approx 100–300\) [web:9] +- 2N3904: \(hFE \approx 100–300\) [web:9] + +## Назначение элементов + +- R1 (10kΩ) + - Ограничивает ток базы. + - Формирует верхнее плечо делителя напряжения. + +- R2 (100kΩ) + - Обеспечивает разряд базы при выключении. + - Не дает базе и GPIO «плавать». + - Ускоряет выключение транзистора. + - Формирует нижнее плечо делителя. + +- R3 (4.7kΩ) + - Pull‑up к +24В для входа TX01. + - Ограничивает ток коллектора транзистора. + - Формирует уровень HIGH на входе 24В. + +- Q1 (NPN: BC547B / 2N2222A / 2N3904) + - Работает как ключ в насыщении. [web:8][web:9] + - Коммутирует вход TX01 на землю. + - Обеспечивает развязку 3.3В GPIO и 24В линии. + +## Особенности применения + +- Требуется общий GND между STM32/ПЛИС и источником 24В. [web:10] +- Логика инверсная, это нужно учесть в прошивке. [web:10] +- Ток через вход TX01 ≈ 5 mА при 24В, что подходит для большинства промышленных дискретных входов. [web:8] +- Схема подходит для частот от единиц герц до десятков килогерц (ограничения по R1/R2 и паразитным емкостям). [web:8] \ No newline at end of file