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TLP280-4 Optoacoplador en entradas de 12/24V

Hay un dispositivo STM32 que tiene que detectar varias señales de otros dispositivos. El voltaje de estas señales puede ser de 12V o 24V. También estas señales pueden ser positivas (es decir, 12/24V) o negativas (conectadas a GND).

schematic

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Primera pregunta: ¿Es posible que el optoacoplador TLP280-4 funcione con señales de entrada de 12V y 24V? ¿O debo utilizar un divisor de tensión con valores de resistencia únicos para cada caso?

Segunda pregunta: En alguna placa veo la resistencia R2. ¿Qué hace ahí?

Tercera pregunta: ¿Cuál es el esquema correcto para conectar el controlador STM32 a la salida de un optoacoplador para que el controlador pueda detectar señales? ¿Es bueno el mío?

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Debería ser posible manejar este tipo de opto con ±12 a ±24 V. Dado que tiene dos LEDs espalda con espalda (yendo sólo de su diagrama), la polaridad no importa.

R2 forma un divisor de tensión con R1 para atenuar la tensión de los LEDs cuando éstos no están encendidos. Esto, en efecto, eleva el voltaje umbral donde los LEDs comienzan a encenderse. No has dicho nada sobre la tensión mínima a la que debe reaccionar el opto, por lo que R2 no es necesario.

Para determinar R1, primero asegúrese de que la corriente máxima del LED no se supera con la tensión máxima de entrada. No has proporcionado un enlace a la hoja de datos del opto, así que me inventaré valores de ejemplo. Tendrás que sustituirlos por los valores reales tú mismo. Digamos que los opto LEDs pueden tomar hasta 20 mA y tienen una caída hacia adelante de 1,4 V cuando lo hacen. Con 24 V de entrada, R1 caería entonces 22,6 V. Por la ley de Ohm, calculamos ahora el R1 más bajo permitido.

  R1 = 22,6V / 20mA = 1,13 kΩ

El uso de no menos del valor estándar de 1,2 kΩ mantiene la corriente del LED dentro de las especificaciones. Es muy probable que usted no necesita para conducir los LEDs que duro, pero de nuevo, sin una hoja de datos es difícil hacer concesiones razonables.

Ahora tenemos que mirar lo que sucede en la tensión de entrada mínima que desea detectar, que es 12 V. Eso pondrá 10,6 V a través de R1. Si R1 es 1,2 kΩ, entonces eso pondrá 10,6V / 1,2kΩ = 8,8 mA a través de uno de los LEDs. Digamos que podemos contar con 8 mA para dejar un poco de margen.

Para dimensionar R3, se mira la relación de transferencia de corriente, que de nuevo es un parámetro importante que se especificará en la hoja de datos. Esta es la relación de la corriente que Q1 puede soportar en relación con la corriente que los LEDs son impulsados. Para escoger un valor por ejemplo, digamos que la relación de transferencia de corriente es de 1,5. Con 8 mA a través de los LEDs, eso significa que Q1 puede soportar hasta 12 mA y permanecer saturado. Digamos que Q1 cae 200 mV en saturación. Eso deja 3.1 V a través de R3. El mínimo absoluto de R3 es, por tanto, 3,1V / 12mA = 258 Ω. Cualquier cosa menos que eso, y Q1 puede no ser capaz de tirar de la salida hasta su nivel de saturación.

Si esto está conduciendo una entrada digital CMOS, no hay necesidad de una resistencia de pullup tan rígida. 1 kΩ debería responder lo suficientemente rápido, pero requiere muy por debajo de la corriente mínima garantizada que Q1 puede hundir (con nuestros números de ejemplo). No hay necesidad de empujar el límite, y es bueno asegurarse de que Q1 está bien en la saturación para asegurarse de que la tensión será baja.

Otra cuestión a tener en cuenta es la disipación de potencia de R1. 22,6 V a través de 1,2 kΩ disipará casi 430 mW. Eso requeriría una resistencia de "1/2 vatio" como mínimo. Una mejor alternativa puede ser conducir los LEDs con una corriente más baja. Por supuesto, eso hace que se pierdan todos los demás cálculos. Sin una hoja de datos todo lo que podemos hacer es inventar números de ejemplo, por lo que tendrá que ir a través de los cálculos anteriores de todos modos con los números reales.

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