24 V 机器中的电感式传感器?

3D打印 z-探针 创造者-3 电感式传感器
2021-04-28 05:39:58

我有一个基于 24 V 的 Ender 3。从工厂开始,它有一个铝制床。所以我也把这个LJ12 A3-4-Z/BX Inductive NPN NO 4 mm工作电流为 6-36 V 和其他一些备件一起放进盒子里。现在,当我读到这些东西时,我突然明白了:一个简单开关的正常输入和输出电压是 5 V,因为传感器在大多数电路板(和数字逻辑)上运行在 5 V。不过,传感器以 6 V 以上的电压运行。

我不想通过在传感器输入中输入 24 V 来炸我的机器:我必须做什么(除了安装支架)?

3个回答

当您施加高于 5 V 的电压时,电感式传感器工作得更好。通常它们的额定电压为 6-36 V,但请务必检查。

为防止在将传感器连接到(12 或)24 伏电压时炸毁您的电路板,您可以使用 OptoCoupler 模块对 5 V 和(12 或)24 V 电路进行光学隔离:

光耦合器模块的图像
光耦模块

此模块根据传感器的输出使用光开关,应正确连接:

将光耦合器模块连接到传感器和电路板
的图像 请注意,该图像使用电容式传感器而不是电感式传感器,两者的连接方式相似 光耦合器模块的接线

请注意,传感器有很多种,这里列出了一些一般来说,传感器的直径越大,检测到床的距离就越大。请注意,这些适用于金属床(铁/钢比铝好),但不适用于玻璃(电容传感器在玻璃上工作,但容易因空气中的水分而漂移,触摸传感器可能是更好的选择) .

另一种可能性是创建一个分压器电路。

在电子产品中,分压器(也称为分压器)是一种无源线性电路,它产生的输出电压 (V out ) 是其输入电压 (V in ) 的一小部分分压是在分压器的组件之间分配输入电压的结果。分压器的一个简单示例是串联连接的两个电阻器,输入电压施加在电阻器对上,输出电压来自它们之间的连接。

请注意,电源电压的波动可能会产生副作用,即分压器的电压对于引脚来说要么太低要么太高,并可能导致检测失败或可能烧毁板载处理器。

下面基于此源描述了基于 12 V 的分压器

12 V 分压器

请注意,对于不同的电压,您需要不同的值,例如,对于 24 V,您需要(通过计算)一个 2.63 kΩ 电阻器(不存在,因此将两个电阻器串联;一个 2.2 kΩ 和一个 430 Ω 以获得该电阻值)价值)。


注意:
这是作为单独的答案发布的,因为 OP 的问题可以通过不同的解决方案来回答;该解决方案使用了与我的其他答案完全不同的方法。由 OP 决定哪个答案最适合 OP。这与 SE 方法没有对比,可以从有关该主题的各种 Meta 问题中获取。将这个答案合并到另一个答案中(在标题下有多种方式)根据定义并不比拥有各种答案更好;不同的解决方案应该有不同的答案,以便它们可以相互独立投票

极简解决方案

最简单的可能实现是使用单个电阻器(!)来保护输入引脚,如本源中所述AVR 输入受到内部硅二极管 D1 和 D2 的过压/欠压保护。输入电阻的大小必须确保当内部钳位二极管 D1 在 Vcc+0.5V 或在这种情况下为 5.5V 时其传导电流不超过 1 mA。如果我们为传感器使用 24V 电源,则 22K 电阻器可以在这种情况下工作。我们通过钳位二极管的电流根据欧姆定律计算为 (24V - 5.5V)/22K = 0.84 mA。

在这种情况下,没有理由切割得离骨头这么近。对于此应用,我们不需要特别高速的检测,因此 100K 电阻将是更好的选择,并将二极管 D1 限制为 0.19 mA。这为电压尖峰提供了额外的保护。

该解决方案在内部二极管被尖峰或浪涌炸毁之前效果很好,因此最好增加冗余,并使用一对外部肖特基钳位二极管,它们具有较低的正向压降并且会在内部硅二极管之前导通.

因此,我的解决方案(我计划很快在我自己的 Ender 3 Pro* 上实施的解决方案)来自这篇源文章,如下所示:

显示 AVR 输入保护二极管的电路图

其中 R1、D3 和 D4 是我所描述的外部组件,为简单起见省略了 C1。(如果使用 C1,它会形成一个低通 RC 滤波器,因此您需要适当调整它的大小。如果我们发现噪声或“反弹”是一个问题,我们可以稍后轻松添加 C1。)

在我看来,单个 100K 电阻器和两个肖特基二极管足以为该电路提供保护,并且 6-36V 接近传感器在可用的 24V 电源上工作得非常好。

*根据对此提议的解决方案的第一条评论,我认识到需要仔细查看此处的故障安全属性。根据现有的 Z 限位器是否包含在循环中,以及 Marlin 对此的处理方式,将决定这是否是一个令人满意的解决方案。在我更接近于在我自己的机器上进行设计和实现之前,我将暂时将我的部分讨论留在那里。