6/12V <-> 3.3V kétirányú jelszintátalakító

Elektronika, Elektromos eszközök

Van egy régi eszközöm, amire szeretnék 3.3V-os eszközzel felcsatlakozni. Az adatbuszon 6V-os digitális jeleket használ, órajelnek 12V-os jeleket, és van egy 5V-is jelzőbit is benne. A csatlakozóban van továbbá +/-5V +/-12V valamint +6V.

Erre szeretnék egy ESP-vel felcsatlakozni, ami 3.3V-ot használ. Ehhez keresek átalakítót, de eléggé elvesztem a lehetőségekben.

Amit eredetileg ajánlanak a csatlakozásra: AN97055. De ezt nem találom sehol, ahol meg tudnám rendelni. Ezért keresgéltem, és helyettesítőnek ezt néztem ki: TXS0108E. Bár már itt sem világos, hogy ez valóban tud-e 6V-ot vagy csak 6V-tal kell meghajtani az egyik oldalon, és max 5.5V-ot tud. (Szerintem, ha kell, a 12V-os jelekről le tudok mondani.) De itthon ezt is alig kapni, és elég drágán.

De aztán látom, hogy vannak más átalakítók is, mint például a CD40109. És itt kezdem elveszíteni a fonalat.

Tudtok ajánlani valamilyen nem drága, beszerezhető, lehetőleg 12V-3.3V-ot is tudó, de akár csak 6V-3.3V-ot tudó kétirányú szintátalakítót? Sebesség nem igazán lényeges, mivel az eszköz elég régi, lassan kommunikál.

  • 654 megtekintés

( locsemege v | 2022. 02. 19., szo – 12:50 )

Szerkesztve: 2022. 02. 19., szo – 12:53

Csak bemenet, vagy kimenet is? Ha csak bemenet, akkor két Schottky-dióda - egy tokban pl. BAT54S - és egy vagy legfeljebb két ellenállás, ha a vissza irány is kell, akkor egy MOSFET és egy ellenállás. Ha kétirányú a port, akkor gondolkodnom kellene, de arra most nincs időm. :) Szóval ne kész eszközben gondolkodj kizárólag, építsd meg néhány diszkrét alkatrészből!

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Kétirányú, 8 bit adatbusz, és 8 vezérlőbit. Az adatbusz kétirányú, a vezérlőbitek fix input vagy output irányúak. Összesen tehát legalább 16 bit, de egyes kommunikációkhoz akár az órajelekre is szükség lehet, ezt még nem tudom. Emiatt jobban szeretnék egyszerű, előre dobozolt dolgot bedugni a kommunikációba.

Értem én, hogy mindent készen akarsz, de ez nem olyan egyszerű. Honnan fogja tudni az illesztő, hogy éppen kimenet vagy bemenet az aktuális irány? Nem árt előbb megérteni, mit szeretnénk csinálni, nem pedig úgy hozzáállni, hogy nem érdekel, hogy működik, adjanak egy dobozt, az oldja meg, azt' jól van. Így nem fog menni.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Azt gondoltam, ha 3.3V és 5V közé van egyszerű, olcsó, bedobozolt megoldás, akkor más feszültségszintekhez is gyártanak ilyet. Valóban nem gondoltam bele, hogyan működik, csak kerestem volna olyat, ami más feszültségen megy. Ráadásul adtak is meg konkrét egységtípus, ami azt jelzi, hogy megoldható.

Azonban, ha nincs ilyen, nekem az is jó lenne, ha lenne olyan GPIO kiterjesztés, ami nem 5V-os, hanem 6V-os (vagy megadható feszültségű) logikai magas szintet kezel. Egy ilyenben már meg tudom mondani neki, hogy input vagy output.

( Hiena v | 2022. 02. 19., szo – 12:59 )

Hatásosabb lenne, ha leírnád az eszközt és annak a portjának a pontos típusát, mert nem mindegy, hogy az adatvonalaid egy vagy kétirányúak, milyen sebességűek, milyen terhelést képesek elviselni.

A CD40109 egy irányú. Egy tokkal, vagy kicsi feszültségről nagyba, vagy nagy feszülségről kicsire tudsz illeszteni vele. 
A legtöbb, modern szintillesztő nem lesz jó neked, mert legtöbbször 5V-os feszültségig működnek. A klasszikus CD szériájú CMOS illesztők lesznek neked jók.
Nem tudom, milyen tápja van a régi cuccnak, de érdemes megnézni valamilyen leválsztott szintillesztőt. Az is jó lehet.

"Maradt még 2 kB-om. Teszek bele egy TCP-IP stacket és egy bootlogót. "

Az eszköz egy HP Series 80 IO portja. A pontos kommunikációt és csatlakozási típus nem tudom, elég kevés információt sikerült még találnom róla. Szoftveresen belülről egy MCS-48-at kell megszólítani, innentől nem ismerem a jelek további útját. A csatlakozóba már a 6V-os és 12V-os jelek jutnak.

Mindenképpen kétirányú az adatkommunikáció. Az nem fog zavarni, ha végül külső tápegység is kelleni fog hozzá, bár jó lenne, ha a csatlakozáson kijövő tápfeszültségeket elég lenne használni.

Egyelőre azonban csak szeretnék hozzáférni a 6V-os jelekhez, reményeim szerint a csatlakozáson kijövő 6V-os tápfeszültséggel meghajtva.

A CD40109 nekem is gyanúsan egyirányúnak tűnt, de az adatlapja azt írja, hogy egy- vagy kétirányú alkalmazásokhoz. Ezek szerint kétirányú kommunikációhoz valahogy kettőt kellene használni? Ezt sem igazán értem.

Gondold végig a működését, érteni fogod. Ez kimeneten nagyfeszültségű. Úgy lehet kétirányú, hogy egy kaput megfordítasz, VCC-ről járatod, s te magad illeszted HV felé, de azt könnyű. Ami viszont fontos, hogy a direction függvényében kell a két enable lábat vezérelni, s az nagyon rossz ötlet, ha mindkettő egyszerre aktív, hiszen egy pozitív visszacsatolás által létrejött flip-flop lesz.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Ez nem egy kicsit rövidre sikerült centronics csatlakozó? Mert akkor ez szerintem HP-IB aka GP-IB aka IEEE488 lesz.
Ha nem akkor esetleg ebben találsz leírást a portokról:https://www.series80.org/PDFs/HP85-IO.pdf
Mondjuk jó lenne tudni, hogy milyen IO kártyáról, vagy ne adj isten a belső bővtőkártyáról van szó. (Esetleg fotót a portról?)
Itt vannak manualok: http://www.series80.org/Manuals/
Ahogy locsemege kollega is írta, meg tudod oldani két ICvel a kétirányúságot, csak kelleni fog hozzá a busz kontrol jelek közül az amelyik meghatározza az irányt.

"Maradt még 2 kB-om. Teszek bele egy TCP-IP stacket és egy bootlogót. "

Köszönöm, ezeket megtaláltam. Sajnos nem egy kártyáról van szó, csak a gyári kártyafoglalatról, mivel kártyát már nem tudok szerezni, és semmilyen egyéb I/O lehetőség nincs a gépben.

De közben annyit módosult már a feladat, hogy várhatóan az ESP lassú lesz a direkt kommunikációhoz, ezért valami másik mikrovezérlővel kell a kb 5Mhz-es jeleket olvasnom, és lereagálnom.

Nem, szét még nem szedtem, de vannak oszcilloszkópos felvételek a kommunikációs görbékről, és valóban az órajel a leggyorsabb, azonban a többi is összevethető vele.

Próbáltam az ESP-vel direkt GPIO-t olvasni, de úgy sem tudok 1us alatt egynél több értéket kiolvasni. És ezeket még össze is kell hangolni, meg reagálni is rá ... kezdem megérteni, miért használnak rá hardvert, és miért nem találok egyetlen olyan projektet sem, ahol egy mikrokontrollerrel helyettesítenek egy hardver kártyát. Ez persze nem segít rajtam, mert ehhez hardvert már nem fogok találni. Talán más mikrokontrollerrel tudnék elég gyorsan GPIO-kat olvasni, és még fel is dolgozni a jelentésüket.

vannak oszcilloszkópos felvételek a kommunikációs görbékről

Azok logikai analizátorral készültek.

Akkor tkp. a valamilyen MCS-48-as mikrovezérlő buszára szeretnél csatlakozni. Ide külső memóriát meg különféle periférákat (GPIB, Centronics, RS232 stb.) lehet csatlakoztatni. Mi ezzel a kiolvasással és feldolgozással a célod?

A célom leginkább az lenne, hogy valahogy tárolni lehessen a gépen írt programot, majd később visszatölteni. És persze akkor már betölteni más, erre a gépre írt programokat is.

Közben találtam egy 140 dolláros kütyüt, amiben ezt leprogramozták, de ők Teensy 4.1-es boardot használtak.

Ha jól néztem a fotót, a jelszintek átalakítására ők is 5.5V-os kétirányú átalakítót használnak mind az adatbuszra, mint a vezérlő vonalakra. Érdekes módon az órajelhez is, bár oda elétettek még egy csipet, aminek a kódját már nem tudtam kivenni a fotóról. Gondolom, az a 12V-ot csökkenti. Én úgy terveztem, az órajelet csak feszültségosztó ellenállássokon keresztül fogom olvasni. Ment is, csak ugye nem elég gyorsan ...

Most azon gondolkozom, érdemes-e szereznem egy Teensy 4.1-et, az elég lenne-e hozzá, hogy onnantól már csak szoftveres munka legyen a kommunikáció felépítése.

a jelszintek átalakítására ők is 5.5V-os kétirányú átalakítót használnak mind az adatbuszra, mint a vezérlő vonalakra

Igen, itt az a trükk, hogy a kétirányú meghajtó egyik oldala magasabb, a másik oldala pedig alacsonyabb tápfeszről jár. Ez az IC pont erre van kitalálva.

 

Érdekes módon az órajelhez is, bár oda elétettek még egy csipet, aminek a kódját már nem tudtam kivenni a fotóról.

Az egy "mezei" CD4050. Ez egy meghajtó (ami nem invertál; az invertáló párja a CD4049). Ezzel úgy tudod a magasabb szinteket illeszteni a kisebb szintű oldalhoz jelen esetben, hogy  5 V-os tápfeszről járatod, és a bemeneteire meg ráteszed a 12 V-os jeleket. Ezt simán kibírja, erre tervezték.

Ha úgy kezdenéd, hogy megválaszolnád alant a kérdéseket, mindjárt beljebb lennél.

Úgy látom, alapvető hardver-beli ismeretek híján vagy. Pedig néhány dolgot szoftveresen is meg lehet oldani, csak nem úgy...és itt már számít, hogy mi az, amit programozol.

Azok az "oszcilloszkópos felvételek" logikai analizátorral készültek. ;) Az eszköz hasonló, de alapvetően más céllal használják.

Egy perifériát simán lehet helyettesíteni megfelelő mikrokontrollerrel. Ha pl. 8 bites buszt szeretnél illeszteni, ahhoz persze célszerű olyan mikrokontrollert  használni, aminek van 8 bites dedikált ki/bemenete és az ahhoz tartozó vezérlő jelek. Az sem árt, ha DMA is konfigurálható hozzá, és máris nem kell IO-t programozni. A PIC24-től vagy STM32-től kezdve semmi gond nincs az ilyen feladatokkal.

A boltban bármilyen alkalmas hardvert is kapsz, amivel meg lehet tervezni az akármit, csak az munka és költség szempontjából nem túl jó ötlet. Ha a beérkezett adatokon "gondolkodni" is szeretnél, akkor marad az előbbi megoldás: be kell juttatni a buszon érkezett adatokat a processzorba.

Kicsit utánaolvastam a cuccnak. Közben találtam egy ROM kártya kapcsolási rajzot és HP-85A kapcsolási rajzot. Ezekben CD40116 van szintillesztőnek, ami eléggé elavult. Viszont a EBTKS mindent bele kártyán sn74lvc8t245 van. Helyette én inkább a mm74hc245a-t választanám, mert annak 7V a maximális tápfestültsége.

"Maradt még 2 kB-om. Teszek bele egy TCP-IP stacket és egy bootlogót. "

Igen. De vigyázz ezzel az áramkörrel, mert ha olyan áramkörrel használod, ami kicsi impedanciával terheli (<1k Ohm) az HV oldali kimenetet és az LV feszültsége alá húzza, akkor ha az LV oldali meghajtó magas állapotban túlterhelődik.
A másik, hogy a BSS138 esetében a Vgs maximuma 1.5V is lehet, emiatt, ha nagyon kicsi a LV meghajtó feszültséged, nem jól fog működni.

"Maradt még 2 kB-om. Teszek bele egy TCP-IP stacket és egy bootlogót. "

( bucko | 2022. 02. 20., v – 11:42 )

Király ötletek! Különösen az i2c, mivel az nincs is benne.

Próbáld úgy megközelíteni a kérdést:

  • milyen busz(ok)on?
  • ÉS ott milyen feszültségek vannak?
  • milyen protokoll?
  • és az ESP-n?
  • honnan szeretnéd/lehet táplálni? (az ESP-t és az illesztő áramköröket?

Magyarul: mi a cél? (Jó, jó, az ESP, de miért?)

Utána fogsz kapni rövid, egyértelmű javaslatot.

Bi-directional level shifter for I²C-bus and other systems.

Elynyebelynye! Nem olvasod a topicnyitót? Pedig ez az ott linkelt AN97055 címe.

Ha olvastad volna,

  • akkor nem írnál ilyen általánosan semmitmondó dolgot, de
  • a mégoly halvány specifikáció híján merész kijelentés (hátha két tápegységet kell összekötni ;)), és
  • én meg nem neked írtam, hanem a topicnyitónak, miután elárulta, hogy fűrészgép vagy eperfagyi (talán).

Miután kiderült, hogy kb. miről van szó,

  • tényleg nincs benne i2c, de
  • aktív buszmeghajtóként nem jó ötlet az i2c szinteltoló (bár egy linkelt cikkben ott vannak a modulok), és
  • van az a bitszám, amikor céláramkört érdemes használni.

Mi a kérdés?

Részemről nincs kérdés, csak megjegyeztem, senki sem ajánlott I2C-t. Bár mondjuk tényleg nincs benne, de ez semmivel sem informatívabb, mint az, hogy sok kiskacsa sárga, mások feketék, a többi meg fekete-sárga foltos.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Ez is igaz.

Viszont azt sem tudja, hogy TTL szinteket kellene meghajtania nem OD kimenetekkel. Már csak azért sem, mert a szintillesztő nem meghajtó, csak a H szinteket leválasztja. A nagyobb feszültségű oldal meg nem tud TTL L szintet adni a body dióda miatt, ami az I2C szintnek teljesen megfelelő. A kisfeszültségű oldalon a felhúzó ellenállás állítja be felfutási idő értékét. Ezt az ellenállást érdemes csökkenteni, ami tovább rontja az L szintet.

Így aztán némi pöcsöléssel és szerencsével egy-két áramkör - pl. cmos flash - illesztésére alkalmas lehet. Persze csak rövid összekötésekkel.

Ha buszt szeretnél illeszteni, ahhoz érdemes a SN74LVC8T245 áramkört használni, ami tudja, hogy mindkét irányban buszt fog meghajtani. Éppen ezért se  a feszültséggel, se a sebességgel, se az összekötés hosszával nem lesz probléma.

Dehogynem. Csak az a kérdés, hogy 80C32-t szeretnél 6V-os buszmeghajtónak, vagy "egy ilyet szeretnél építtetni a topicnyitóval diszkrét elemekből?".

Erre még nem válaszoltál.

A Texas a SN74LVC8T24 áramkörből keveredett ide, amelyet rég megterveztek (az adatlap 17 éves), "elengedett kézzel" tudja 8 biten a kétirányú buszmegható funkciót 1,65..5,5 V (van az 6V is !) két független feszültségen, 36/24 mA meghajtóárammal L és H szinten. Szóval pont ide való.

Hidd el, én is meg tudom tervezni a toronyórát lánccal, kakukkal, kacslábbal és levehető ajtós űrhajóval is. :-D Csak ebben az esetben felesleges lenne.

Aszittem a terelés helyett a kérdésre válaszolsz. :(

Van bizony, csak a tápot kell 5,5 V-on tartani + 0,5 V túlfeszültséget is elvisel felette. Az pontosan 6V. (8.1)

Ha ehhez még hozzájön némi zaj, akkor is a 6,5 V-on belül marad. Persze ez csak akkor lényeges, ha a 6V H feszültség tényleg annyi is.

Katalógusban 5.5 V-ot látok.

És egy ilyet szeretnél építtetni a topicnyitóval diszkrét elemekből?

Akár. Én semmit sem szeretnék tőle. Csak felvetettem annak lehetőségét, hogy egy pozitív visszacsatolásos megoldással helyre lehet rántani a jelszinteket, ha a diódák nyitófeszültsége miatt sírunk. Tény, hogy bonyolult, különösképp sok vonalra.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Azért írtam a 8.1 pontot. Ott a Vo értéke Vccx+0,5V, miközben Vccx max. 6,5V. De az csúnya lenne, ezért maradjunk 5,5V-on, azaz a javasolt max. feszültségen. Mivel a busz lassú, szükség esetén tovább lehet trükközni soros áramkorlátozással. Úgy látszik, a bemenet 5 (6,5) V tolerant, mert nincs poztív clamping specifikálva. Ekkor a bemeneteket ki lehet/kell egészíteni diódákkal is.

Egy integrált áramkör utánépítésénél mindig az a buck konverter jut eszembe, akol a dióda helyén is fet van - hogy miért nem építenek ilyet diszkrét elemekből. Az alsó fetet zárni kell, ha nullára csökken az árama. Ehhez két alapkapcsolást használnak. Az egyik 42, a másik 65 alkatrészből áll. Kb. ilyen lenne korrekt illesztést építeni két eltérő feszültségű buszhoz. :)

Az absolute maximum ratings csak azt jelenti, hogy addig nem megy tönkre, de azt nem jelenti, hogy működik is. Ezért nem is releváns ebből a szempontból. -40 °C-on tárolhatod a legtöbb félvezetőt károsodás nélkül, de nem biztos, hogy működni is fog.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Gratulálok! Itt a nesze semmi, fogd meg jól jellegű locsemege-féle homályosan precíz kinyilatkoztatás.

-40 °C-on tárolhatod a legtöbb félvezetőt károsodás nélkül, de nem biztos, hogy működni is fog.

Akár hiszed, akár nem: Elég jól olvasok. Még angolul is, de az adatlapokat értelmezni is tudom. Éppen ezért nem lep meg, hogy egy félvezetőnek létezik tárolási és üzemi hőmérséklet specifikációja.

(2) The input and output negative-voltage ratings may be exceeded if the input and output current ratings are observed.
(3) The output positive-voltage rating may be exceeded up to 6.5 V maximum if the output current rating is observed.

Ezt azért tudni kell értelmezni! Ha nem megy, akkor találsz a Texasnál az egyes logikai családok input-output kapcsolástechnikájáról pontos leírást. Sőt, még az áramkörök clamping diódán keresztül történő üzemszerű táplálásáról is van leírásuk.

Ezeknek az ismereteknek a birtokában írtam feljebb a javaslataimat. Az ott szereplő adatok megfelelnek az üzemi specifikációnak, illetve pontosan leírtam a clamping megvalósításának lehetőségét is. Erre persze írhatod: Ma reggeltől nem hiszek a clamping diódában!

Csak az nem lenne etikus. ;)

( mikley | 2022. 03. 01., k – 14:41 )

Szerkesztve: 2022. 03. 01., k – 14:49

logikai szintillesztő kell neked.
Sőt riasztóknál a wiegandnál eddig nem tudtam elkerülni hogy ne használjak illesztőt.

De van 5Vnál nagyobb feszültségre tervezett. De annyira ne vessz el a részletekbe, használj több lépcsőbe szint illesztőt ha nagyon nagy a felső és alsó feszültség tartomány. Itt tuti sebesség problémákkal nem kell foglalkozni, mert nagyon lassú lesz.

Mint például az LS-BIDI-4?

Érdekes, hogy egyes szintillesztőknél van maximális frekvencia megadva (pl.: MAX3232), ennél meg nincs. Nekem legalább 5Mhz kelleni fog, ami úgy tűnik, nem is olyan gyakori.

Az is fura, hogy egyes szintillesztőknek van egy vezérlő lába, hogy melyik irányba illesszenek, ennek meg nincs.

Arról már nem is szólva, hogy van amelyik csak pár száz forint, és van amelyik egy-két ezer... Mintha ezek nem pont ugyanarra lennének valók.

Megvallom, a fenti sok okosság ellenére sem tudom, melyikre lenne szükségem. Azt már eldöntöttem, hogy a csak olvasott jeleket feszültségosztókkal fogom illeszteni, azt legalább értem, és biztos elég gyors. De a 8 kétirányú és a 4 írott 6V-os bithez még mindig nem tudom melyik csipet fogom használni.

Szia!

Igazából igen erre is gondoltam. meg más szint illesztőre. De így már nem egyszerű a helytet. Sajnos a topic címet olvastam el, és nem az egész beszélgetés sorozatot. Csa úgy beesetem ahogy szokták mondani.

De konkrétan ezt az 5MHz kérést az elején nem láttam át.

Mit szeretnél pontosan csinálni, milyen eszközök ezek kb? kicsit ha jobban leírnád, akkor tánha valami beugrana ötletnek.

lehet ezt a szint illesztést el kell felejteni, és valami köztes eszközt betenni. plc és az i2c-n 5Von már betudod kötni. a kis feszültségnél meg esp és jó lesz neki az i2c

Eleinte még én sem tudtam ezt az 5MHz-et. Ez egyébként egy kommunikációs busz egy régi számítógéppel (HP 83), ami 6V-os jelekkel kommunikál, belső oldalról egy MCS-48 irányításával. Az sn74lvc8t245 úgy néz ki, megoldja a feladatot, de nekem nehezen beszerezhető. Ráadásul nem is DIP tokozású.

Amit én találtam, a cd40109, arra a nálam okosabbaktól nem kaptam fejbólintást, hogy ez valóban megfelel a feladatnak. Pedig ezt be tudnám szerezni, nem is drága, és - számomra - úgy tűnik, mindenben megfelel az igényeimnek.