입력 인터페이스 회로

입력 인터페이스 회로

입력 인터페이스를 통해 센서(입력 변환기)가 PC 및 마이크로 컨트롤러와 통신할 수 있습니다.

인터페이싱은 하나의 장치, 특히 컴퓨터나 마이크로 컨트롤러를 함께 연결하거나 연결하는 방법입니다. 입력 인터페이스 회로를 사용하면 두 전자 장치가 함께 작동할 수 있도록 출력 및 입력 구성을 설계하거나 조정할 수 있습니다.

그러나 인터페이스는 무언가를 제어하기 위해 컴퓨터와 프로세서의 소프트웨어 프로그램을 사용하는 것 이상입니다. 컴퓨터 인터페이스는 단방향 및 양방향 입력 및 출력 포트를 사용하여 다양한 주변 장치를 구동하지만, 많은 간단한 전자 회로를 사용하여 기계식 스위치를 입력으로 사용하거나 개별 LED를 출력으로 사용하여 실제 세계와 인터페이스할 수 있습니다.

푸시버튼 스위치

 

전자 또는 마이크로 전자 회로가 유용하고 효과적이려면 무언가와 인터페이스해야 합니다. 입력 인터페이스 회로는 연산 증폭기, 논리 게이트 등의 전자 회로를 외부 세계와 연결하여 그 기능을 확장합니다.

전자 회로는 센서 또는 스위치의 신호를 입력 정보로 증폭, 버퍼링 또는 처리하거나 출력 제어를 위한 램프, 릴레이 또는 액추에이터를 제어합니다. 어느 쪽이든 입력 인터페이싱 회로는 한 회로의 전압 및 전류 출력을 다른 회로의 등가물로 변환합니다.

입력 센서는 환경에 대한 정보에 대한 입력을 제공합니다. 시간에 따라 천천히 또는 연속적으로 변하는 온도, 압력 또는 위치와 같은 물리량은 측정되는 물리량에 상대적인 출력 신호를 제공하는 다양한 센서 및 스위칭 장치를 사용하여 측정할 수 있습니다.

전자 회로 및 프로젝트에 사용할 수 있는 많은 센서는 측정된 양에 따라 저항이 변한다는 점에서 저항성 센서입니다. 예를 들어 서미스터, 스트레인 게이지 또는 LDR(광 의존 저항기)이 있습니다. 이러한 장치는 모두 입력 장치로 분류됩니다.

입력 인터페이스 회로

가장 간단하고 가장 일반적인 유형의 입력 인터페이스 장치는 푸시 버튼 스위치입니다. 기계식 ON-OFF 토글 스위치, 푸시 버튼 스위치, 로커 스위치, 키 스위치 및 리드 스위치 등은 모두 저렴하고 모든 회로에 대한 입력 인터페이스가 쉽기 때문에 입력 장치로 널리 사용됩니다. 또한 조작자는 스위치를 조작하거나 버튼을 누르거나 리드 스위치 위로 자석을 움직여 입력 상태를 변경할 수 있습니다.

단일 스위치를 인터페이스하는 입력

스위치와 푸시 버튼은 두 개 이상의 전기 접점 세트가 있는 기계 장치입니다. 스위치가 열리거나 연결이 끊어지면 접점은 개방되고 스위치가 닫히거나 작동되면 이러한 접점이 함께 단락됩니다.

스위치(또는 푸시 버튼)를 전자 회로에 연결하는 입력의 가장 일반적인 방법은 그림과 같이 풀업 저항을 통해 공급 전압에 연결하는 것입니다. 스위치가 열리면 5V 또는 논리 "1"이 출력 신호로 제공됩니다. 스위치가 닫히면 출력이 접지되고 0v 또는 논리 "0"이 출력으로 제공됩니다.

그런 다음 스위치 위치에 따라 "높음" 또는 "낮음" 출력이 생성됩니다. 스위치가 열려 있을 때 출력 전압 레벨을 필요한 값(이 예에서는 +5v)으로 유지하고 닫혀 있을 때 스위치가 전원을 단락시키는 것을 방지하려면 풀업 저항이 필요합니다.

풀업 저항의 크기는 스위치가 열려 있을 때의 회로 전류에 따라 달라집니다. 예를 들어 스위치가 열린 상태에서 전류는 저항기를 통해 V OUT 단자로 흐르고 옴의 법칙에 따라 이 전류 흐름으로 인해 저항기 전체에 전압 강하가 나타납니다.

그런 다음 디지털 로직 TTL 게이트에 60마이크로암페어(60uA)의 입력 "HIGH" 전류가 필요하다고 가정하면 저항기 전체에 60uA x 10kΩ = 0.6V 의 전압 강하가 발생하여 다음과 같은 입력 "HIGH" 전압이 생성됩니다. 5.0 – 0.6 = 4.4V 는 표준 디지털 TTL 게이트의 입력 사양 내에 있습니다.

스위치나 푸시 버튼은 스위치와 저항이 반전되어 스위치가 +5V 공급 전압과 출력 사이에 연결되는 "액티브 하이" 모드로 연결할 수도 있습니다. 현재 풀다운 저항으로 알려진 저항은 출력과 0V 접지 사이에 연결됩니다.

이 구성에서는 스위치가 열려 있을 때 출력 신호 V OUT 이 0V 또는 논리 "0"입니다. 마녀가 작동되면 출력은 +5V 공급 전압 또는 논리 "1"로 "HIGH"가 됩니다.

 

전류를 제한하는 데 사용되는 풀업 저항과 달리 풀다운 저항의 주요 목적은 출력 단자 V OUT 을 0V 또는 접지에 연결하여 부동 상태를 유지하는 것입니다.

결과적으로 훨씬 작은 저항기를 사용할 수 있는데, 그 이유는 저항기의 전압 강하가 일반적으로 매우 작기 때문입니다. 그러나 너무 작은 풀다운 저항 값을 사용하면 스위치가 닫히거나 작동될 때 저항에서 높은 전류와 높은 전력 손실이 발생합니다.

DIP 스위치 입력 인터페이스

개별 푸시 버튼과 로커 스위치를 회로에 인터페이싱하는 입력뿐 아니라 키패드와 DIP 스위치 형태로 여러 스위치를 함께 인터페이싱할 수도 있습니다.

DIP 또는 듀얼인라인 패키지 스위치는 단일 패키지 내에서 4개 또는 8개의 스위치로 그룹화되는 개별 스위치입니다. 이를 통해 DIP 스위치를 표준 IC 소켓에 삽입하거나 회로 또는 브레드보드에 직접 연결할 수 있습니다.

DIP 스위치 패키지 내의 각 스위치는 일반적으로 ON-OFF 상태로 두 가지 조건 중 하나를 나타내며 4개의 스위치 DIP 패키지에는 그림과 같이 4개의 출력이 있습니다. 슬라이드형과 회전형 DIP 스위치는 모두 함께 연결하거나 2개 또는 3개의 스위치를 조합하여 연결할 수 있으므로 다양한 회로에 대한 입력 인터페이스를 매우 쉽게 만들 수 있습니다.

스위치 바운스로 인해 어려움을 겪는 입력 인터페이스 회로

기계식 스위치는 저렴한 비용과 입력 인터페이스의 용이성 때문에 인기가 높습니다. 그러나 기계식 스위치에는 "접점 바운스"라는 일반적인 문제가 있습니다. 기계식 스위치는 스위치를 작동할 때 함께 눌러 회로를 완성하는 두 개의 금속 접점으로 구성됩니다.

그러나 단일한 깔끔한 스위칭 동작을 생성하는 대신 금속 부품이 스위치 본체 내부에 닿고 튕겨져 스위칭 메커니즘이 매우 빠르게 여러 번 열리고 닫힙니다.

기계식 스위치 접점은 빠르게 열리고 닫히도록 설계되었기 때문에 접점이 생성되거나 끊어질 때 접점이 튀는 것을 방지하는 댐핑이라는 저항이 거의 없습니다. 결과적으로 이 튀는 동작은 스위치가 확실하게 접촉하기 전에 일련의 펄스 또는 전압 스파이크를 생성합니다.

바운스 파형 전환

문제는 기계식 스위치가 인터페이스로 입력되는 모든 전자 또는 디지털 회로가 이러한 다중 스위치 작동을 단지 하나의 의도된 단일 및 포지티브 스위칭 동작 대신 수 밀리초 동안 지속되는 일련의 ON 및 OFF 신호로 읽을 수 있다는 것입니다.

이 다중 스위치 닫기(또는 열기) 동작을 스위치에서는 스위치 바운스 라고 하며 릴레이에서는 접촉 바운스 라고 하는 동일한 동작을 사용합니다 . 또한 열기 및 닫기 작업 중에 스위치 및 접점 바운스가 발생하므로 결과적으로 접점 전체에 바운싱 및 아크가 발생하여 마모가 발생하고 접점 저항이 증가하며 스위치의 작동 수명이 단축됩니다.

그러나 디바운스 회로 형태의 일부 추가 회로를 사용하여 입력 신호를 "디바운스"함으로써 이 스위치 바운스 문제를 해결할 수 있는 여러 가지 방법이 있습니다. 가장 쉽고 간단한 방법은 그림과 같이 스위치가 커패시터를 충전 및 방전할 수 있도록 하는 RC 디바운스 회로를 만드는 것입니다.

RC 스위치 디바운스 회로

 

스위치 입력 인터페이싱 회로에 추가 100Ω 저항과 1uF 커패시터를 추가하면 스위치 바운스 문제를 필터링할 수 있습니다. RC 시간 상수 T 는 기계적 스위칭 동작의 바운스 시간보다 길도록 선택됩니다. 반전 슈미트 트리거 버퍼를 사용하여 LOW에서 HIGH로, HIGH에서 LOW로 날카로운 출력 전환을 생성할 수도 있습니다.

그렇다면 이러한 유형의 입력 인터페이스 회로는 어떻게 작동합니까? 우리는 RC 충전 튜토리얼에서 커패시터가 시간 상수 T 에 의해 결정되는 속도로 충전된다는 것을 보았습니다 . 이 시상수 값은 T = R*C (초)로 측정됩니다. 여기서 R 은 저항기 값(Ω)이고 C 는 커패시터 값(패럿)입니다. 이는 RC 시간 상수 의 기초를 형성합니다 .

먼저 스위치가 닫혀 있고 커패시터가 완전히 방전된 다음 인버터에 대한 입력은 LOW이고 출력은 HIGH라고 가정합니다. 스위치가 열리면 커패시터는 RC 네트워크의 C(R1+R2) 시간 상수 에 의해 결정된 속도로 두 개의 저항 R1 및 R2를 통해 충전됩니다.

커패시터가 천천히 충전됨에 따라 스위치 접점의 바운싱은 커패시터 플레이트 전체의 전압에 의해 완화됩니다. 플레이트의 전하가 인버터의 상위 입력 전압( V IH ) 의 최저값보다 크거나 같으면 인버터는 상태를 변경하고 출력은 LOW가 됩니다. 이 간단한 스위치 입력 인터페이싱 예에서 RC 값은 약 10mS로 스위치 접점이 최종 개방 상태에 도달하는 데 충분한 시간을 제공합니다.

스위치가 닫히면 이제 완전히 충전된 커패시터는 인버터 출력 상태를 LOW에서 HIGH로 변경하는 C(R2) 시상수에 의해 결정되는 속도로 100Ω을 통해 0으로 빠르게 방전됩니다. 그러나 스위치 작동으로 인해 접점이 바운스되어 커패시터가 반복적으로 충전되었다가 급속히 방전되어 0으로 돌아가게 됩니다.

RC 충전 시상수는 방전 시상수보다 10배 길기 때문에 입력 상승 시간이 느려지면서 스위치가 최종 폐쇄 위치로 되돌아오기 전에 커패시터가 충분히 빠르게 충전될 수 없으므로 인버터는 출력을 유지합니다. 높은. 결과적으로 열리거나 닫힐 때 스위치 접점이 얼마나 바운스되더라도 인버터에서는 단일 출력 펄스만 얻게 됩니다.

NAND 게이트를 사용한 스위치 디바운스

이 간단한 스위치 디바운스 회로의 장점은 스위치 접점이 너무 많이 바운스되거나 너무 긴 경우 RC 시간 상수를 늘려 보상할 수 있다는 것입니다. 또한 이 RC 시간 지연은 스위치를 너무 빨리 다시 작동하면 다른 출력 신호가 생성되지 않기 때문에 스위치를 다시 작동하기 전에 기다려야 함을 의미한다는 것을 기억하십시오.

이 간단한 스위치 디바운스 회로는 전자 및 마이크로 컨트롤러 회로에 대한 입력 인터페이싱 단일(SPST) 스위치에 작동하지만 RC 시간 상수의 단점은 다음 스위칭 동작이 발생하기 전에 지연이 발생한다는 것입니다.

전환 작업의 상태가 빠르게 변경되거나 키패드에서처럼 여러 키가 작동되는 경우 이러한 지연은 허용되지 않을 수 있습니다. 이 문제를 극복하고 더 빠른 입력 인터페이싱 회로를 생성하는 한 가지 방법은 아래와 같이 교차 결합된 2입력 NAND 또는 2입력 NOR 게이트를 사용하는 것입니다.

NAND 게이트를 사용한 스위치 디바운스

 

이러한 유형의 스위치 디바운스 회로는 순차 논리 섹션에서 살펴본 SR 플립플롭과 매우 유사한 방식으로 작동합니다. 두 개의 디지털 로직 게이트는 그림과 같이 두 개의 1kΩ 풀업 저항기 에 의해 NAND 게이트 입력 중 두 개가 HIGH(+5v)로 유지되므로 SR 래치 회로를 형성하는 활성 LOW 입력이 있는 교차 결합 NAND 게이트 쌍으로 연결됩니다 .

또한 회로가 Set-Reset SR 래치로 작동하므로 기존 RC 디바운스 회로의 SPST(단극 단투) 스위치가 아닌 단극 쌍투(SPDT) 전환 스위치가 필요합니다.

교차 연결된 NAND 디바운스 회로의 스위치가 A 위치에 있으면 NAND 게이트 U1이 "설정"되고 Q 의 출력은 논리 "1"에서 HIGH입니다. 스위치가 B 위치로 이동 하면 U2가 "설정"되어 U1 이 재설정됩니다 . Q 의 출력은 이제 논리 "0"에서 LOW입니다.

위치 A 와 B 사이의 스위치를 작동하면 Q 의 출력이 HIGH에서 LOW로 또는 LOW에서 HIGH로 전환되거나 전환됩니다. 래치를 설정하고 재설정하려면 두 가지 스위칭 동작이 필요하므로 열림과 닫힘 모두에 대해 어느 방향으로든 스위치 접점의 바운싱이 출력 Q 에서 나타나지 않습니다 . 또한 이 SR 래치 디바운스 회로의 장점은 Q 및 Q 에서 보완 출력을 제공할 수 있다는 것입니다 .

교차 결합 NAND 게이트를 사용하여 쌍안정 래치 입력 인터페이싱 회로를 형성할 뿐만 아니라 아래와 같이 두 저항의 위치를 ​​변경하고 해당 값을 100Ω 으로 줄여 교차 결합 NOR 게이트를 사용할 수도 있습니다.

NOR 게이트를 사용한 스위치 디바운스

 

교차 결합 NOR 게이트 디바운스 회로의 작동은 스위치가 B 위치에 있을 때 Q 의 출력이 HIGH이고 A 위치에 있을 때 LOW라는 점을 제외하면 NAND 회로와 동일합니다 . 크로스 커플 NAND 쌍안정 래치의 반대입니다.

그런 다음 입력 인터페이싱이 디바운스 회로로 사용하기 위해 NAND 또는 NOR 래치를 사용하여 회로로 전환할 때 NAND 구성에는 상태를 변경하기 위해 LOW 또는 논리 "0" 입력 신호가 필요한 반면 NOR 구성에는 HIGH 또는 논리가 필요하다는 점에 주목할 가치가 있습니다. 상태를 변경하는 "1" 입력 신호입니다.

Opto 장치와의 인터페이스

광 커플러 (또는 광절연체)는 동일한 패키지에 들어 있는 포토다이오드 또는 광트랜지스터와 같은 감광성 장치와 LED가 있는 전자 부품입니다.

이전 튜토리얼에서 살펴본 광 커플러는 감광 광학 인터페이스를 통해 두 개의 개별 전기 회로를 상호 연결합니다. 이는 하나가 다른 하나에 전기적으로 영향을 주지 않고 서로 다른 전압 또는 전력 등급을 갖는 두 개의 회로를 효과적으로 인터페이스할 수 있음을 의미합니다.

광 스위치(또는 광 스위치)는 입력 인터페이스에 사용되는 또 다른 유형의 광(사진) 스위칭 장치입니다. 여기서 장점은 광 스위치가 마이크로 컨트롤러, PIC 및 기타 디지털 회로의 입력 핀에 유해한 전압 레벨을 인터페이싱하는 입력에 사용될 수 있거나 두 구성 요소가 전기적으로 분리되어 있지만 광학적으로 결합되어 높은 수준의 신호를 제공하기 때문에 빛을 사용하여 물체를 감지하는 데 사용할 수 있다는 것입니다. 절연(일반적으로 2-5kV).

광 스위치는 다양한 인터페이스 애플리케이션에 사용할 수 있도록 다양한 유형과 디자인으로 제공됩니다. 광스위치의 가장 일반적인 용도는 움직이거나 정지된 물체를 감지하는 것입니다. 포토트랜지스터 및 포토달링턴 구성은 포토 스위치에 필요한 대부분의 기능을 제공하므로 가장 일반적으로 사용됩니다.

슬롯형 광 스위치

 

일반적으로 DC 전압은 입력 신호를 적외선 에너지로 변환하는 발광 다이오드(LED)를 구동하는 데 사용됩니다. 이 빛은 절연 간격 반대편의 포토트랜지스터에 의해 반사 및 수집되어 다시 출력 신호로 변환됩니다.

일반 광스위치의 경우 LED의 순방향 전압 강하는 5~20밀리암페어의 일반 입력 전류에서 약 1.2~1.6V입니다. 이는 180~470Ω 사이의 직렬 저항 값을 제공합니다.

슬롯형 광스위치 회로

 

회전식 및 슬롯형 디스크 광학 센서는 위치 인코더, 샤프트 인코더는 물론 컴퓨터 마우스의 회전 휠에도 광범위하게 사용되므로 우수한 입력 인터페이스 장치를 만듭니다. 회전 디스크에는 회전 각도당 해상도를 나타내는 균일한 간격의 슬롯 수가 있는 불투명 휠에서 잘라낸 여러 개의 슬롯이 있습니다. 일반적인 인코딩된 디스크의 해상도는 최대 256펄스 또는 회전당 8비트입니다.

디스크가 한 번 회전하는 동안 LED의 적외선이 슬롯을 통해 포토트랜지스터에 부딪힌 다음 디스크가 회전할 때 차단되어 슬롯을 통과할 때마다 트랜지스터가 "ON"되고 "OFF"됩니다. 저항 R1은 LED 전류를 설정하고 풀업 저항 R2는 공급 전압을 보장합니다. Vcc는 트랜지스터가 "OFF"일 때 LOW, 논리 "0" 출력을 생성하는 슈미트 인버터의 입력에 연결됩니다.

디스크가 개방형 컷아웃으로 회전하면 LED의 적외선이 광트랜지스터에 부딪혀 컬렉터-이미터 단자를 접지로 단락시켜 슈미트 인버터에 LOW 입력을 생성하고 결과적으로 HIGH 또는 논리 "1"을 출력합니다.

인버터 출력이 디지털 카운터 또는 인코더에 연결된 경우 샤프트 위치를 결정하거나 단위 시간당 샤프트 회전 수를 계산하여 샤프트에 분당 회전 수(rpm)를 제공할 수 있습니다.

입력 인터페이싱 스위치로 슬롯형 광 장치를 사용하는 것 외에도 LED와 광 장치를 사용하여 물체를 감지하는 반사 형 광 센서 라는 또 다른 유형의 광학 장치가 있습니다. 반사형 광스위치는 감지되는 반사 물체의 LED 적외선을 반사(따라서 이름)하여 물체의 부재 또는 존재를 감지할 수 있습니다. 반사형 광센서의 기본 배열은 다음과 같습니다.

반사형 광 스위치

 

포토트랜지스터는 매우 높은 "OFF" 저항(어두움)과 낮은 "ON" 저항(밝음)을 가지며, 이는 LED에서 베이스에 닿는 빛의 양에 따라 제어됩니다. 센서 앞에 물체가 없으면 LED의 적외선이 단일 광선으로 앞으로 비춥니다.

센서 가까이에 물체가 있으면 LED 빛이 다시 반사되어 포토트랜지스터에 의해 감지됩니다. 포토트랜지스터가 감지하는 반사광의 양과 트랜지스터 포화도는 물체가 얼마나 가깝거나 반사되는지에 따라 달라집니다.

다른 유형의 광 장치

회로의 입력 인터페이싱을 위해 슬롯형 또는 반사형 포토스위치를 사용하는 것 외에도 포토 저항성 광 감지기, PN 접합 포토다이오드, 심지어 태양 전지와 같은 다른 유형의 반도체 광 감지기를 사용할 수도 있습니다. 이러한 모든 감광 장치는 햇빛이나 일반 실내 조명과 같은 주변 조명을 사용하여 장치를 활성화하여 모든 유형의 전자 회로에 쉽게 인터페이스할 수 있습니다.

일반 신호 및 전력 다이오드는 안전과 빛의 광자가 부딪히는 것을 방지하기 위해 플라스틱 본체 내에 PN 접합이 밀봉되어 있습니다. 다이오드가 역방향 바이어스되면 전류 흐름을 차단하여 고저항 개방 스위치처럼 작동합니다. 그러나 이 PN 접합에 빛을 비추면 빛의 광자가 접합을 열어 접합의 빛의 강도에 따라 전류가 흐르도록 합니다.

포토다이오드는 빛이 PN 접합에 도달할 수 있도록 하는 작은 투명 창을 가짐으로써 이를 활용하여 포토다이오드를 극도로 감광성으로 만듭니다. 반도체 도핑의 유형과 양에 따라 일부 포토다이오드는 가시광선에 반응하고 일부는 적외선(IR) 빛에 반응합니다.

입사광이 없을 때 역전류는 거의 무시할 수 있으며 "암전류"라고 합니다. 빛의 세기가 증가하면 역방향 전류가 증가합니다.

그러면 포토다이오드는 표준 정류 다이오드와 반대 방향인 한 방향으로만 역전류를 흐르게 하는 것을 알 수 있습니다. 이 역전류는 포토다이오드가 어두운 조건에서 매우 높은 임피던스로 작용하고 밝은 빛 조건에서 낮은 임피던스 장치로 작용하는 특정 양의 빛을 수신할 때만 흐르며 포토다이오드는 고속 광 검출기로 많은 응용 분야에서 사용될 수 있습니다.

포토다이오드 인터페이스

 

왼쪽의 두 기본 회로에서 포토다이오드는 직렬 저항기에서 가져온 출력 전압 신호로 저항기를 통해 역방향 바이어스됩니다. 이 저항은 일반적으로 10kΩ ~ 100kΩ 범위 사이의 고정 값이거나 그림과 같이 가변 100kΩ 전위차계일 수 있습니다. 이 저항기는 포토다이오드와 0V 접지 사이 또는 포토다이오드와 양극 Vcc 공급 장치 사이에 연결될 수 있습니다.

BPX48과 같은 포토다이오드는 조도 변화에 매우 빠르게 반응하지만 카드뮴 황화물 LDR 셀과 같은 다른 포토 장치에 비해 민감도가 낮을 ​​수 있으므로 트랜지스터나 연산 증폭기 형태의 증폭이 가능합니다. 필요할 수 있습니다.

그런 다음 포토다이오드가 접합부에 떨어지는 빛의 양에 따라 제어되는 가변 저항 장치로 사용될 수 있음을 살펴보았습니다. 포토다이오드는 때때로 나노초 또는 1MHz 이상의 주파수로 매우 빠르게 "ON"에서 "OFF"로 전환될 수 있으므로 일반적으로 광학 인코더 및 광섬유 통신에 사용됩니다.

포토다이오드나 포토트랜지스터와 같은 PN 접합 광 소자뿐만 아니라 PN 접합 없이 작동하고 광 강도의 변화 또는 변화에 따라 저항 특성을 변경하는 다른 유형의 반도체 광 검출기가 있습니다. 이러한 장치를 광 의존 저항기 (LDR) 라고 합니다 .

황화카드뮴(CdS) 광전지라고도 알려진 LDR은 가시광선 강도에 따라 저항이 달라지는 수동 장치입니다. 빛이 없을 때 내부 저항은 메가옴(MΩ) 수준으로 매우 높습니다. 그러나 빛을 비추면 저항은 강한 햇빛 아래에서 1kΩ 미만으로 떨어집니다. 그런 다음 광 의존 저항기는 전위차계와 유사한 방식으로 작동하지만 광도가 저항 값을 제어합니다.

LDR 포토레지스터 인터페이싱

 

광 의존 저항기는 광도에 비례하여 저항 값을 변경합니다. 그런 다음 LDR을 직렬 저항 R 과 함께 사용하여 전원 전체에 전압 분배기 네트워크를 형성할 수 있습니다. 어둠 속에서 LDR의 저항은 저항기의 저항보다 훨씬 크기 때문에 LDR을 공급 장치에서 저항기로 연결하거나 저항기를 접지로 연결하면 그림과 같이 빛 감지기로 또는 어둠 감지기로 사용할 수 있습니다.

NORP12와 같은 LDR은 저항 값에 따라 가변 전압 출력을 생성하므로 아날로그 입력 인터페이싱 회로에 사용할 수 있습니다. 그러나 LDR은 연산 증폭기 전압 비교기 또는 슈미트 트리거 회로의 입력으로 휘트스톤 브리지 배열의 일부로 연결되어 디지털 및 마이크로컨트롤러 입력 회로에 인터페이싱하기 위한 디지털 신호를 생성할 수도 있습니다.

조도, 온도 또는 변형에 대한 간단한 임계값 감지기를 사용하여 논리 회로 또는 디지털 입력 포트에 직접 인터페이스하는 데 적합한 TTL 호환 출력을 생성할 수 있습니다. 연산 증폭기 비교기를 기반으로 하는 조명 및 온도 레벨 임계값 감지기는 측정된 레벨이 임계값 설정을 초과하거나 아래로 떨어질 때마다 논리 "1" 또는 논리 "0" 입력을 생성합니다.

입력 인터페이스 요약

입력 및 출력 장치에 대한 이 튜토리얼 섹션 전체에서 살펴본 것처럼 하나 이상의 물리적 특성을 적합한 전자, 마이크로 컨트롤러 또는 마이크로 컨트롤러에서 사용하고 처리할 수 있는 전기 신호로 변환하는 데 사용할 수 있는 다양한 유형의 센서가 있습니다. 디지털 회로.

문제는 측정되는 모든 물리적 특성이 처리 또는 증폭 회로에 직접 연결될 수 없다는 것입니다. 그런 다음 다양한 아날로그 입력 전압 및 전류를 마이크로프로세서 디지털 회로에 인터페이스하려면 일종의 입력 인터페이스 회로가 필요합니다.

오늘날 최신 PC, 마이크로컨트롤러, PIC 및 기타 마이크로프로세서 기반 시스템에서는 입력 인터페이싱 회로를 통해 이러한 저전압, 저전력 장치가 외부 세계와 쉽게 통신할 수 있습니다. 이러한 PC 기반 장치에는 전송을 위한 입력-출력 포트가 내장 되어 있기 때문입니다. 컨트롤러 프로그램 및 연결된 스위치 또는 센서와 데이터를 주고 받습니다.

우리는 센서가 한 가지 유형의 속성을 전기 신호로 변환하여 입력 장치로 기능하는 전기 부품이라는 것을 살펴보았습니다. 전자 회로에 입력 센서를 추가하면 주변 환경에 대한 정보를 제공하여 기능을 확장할 수 있습니다. 그러나 센서는 스스로 작동할 수 없으며 대부분의 경우 인터페이스라는 전기적 또는 전자적 회로가 필요합니다.

그런 다음 입력 인터페이싱 회로를 통해 외부 장치는 데이터 입력을 위한 단일 푸시 버튼 또는 키보드의 스위치 디바운스 기술을 사용하는 간단한 스위치에서 빛, 온도, 압력과 같은 물리량을 감지할 수 있는 입력 센서까지 신호(데이터 또는 코드)를 교환할 수 있습니다. 아날로그-디지털 변환기를 사용한 변환 속도. 그런 다음 인터페이스 회로를 사용 하면 바로 그렇게 할 수 있습니다.