회로소자관련 용어 설명을 참고하시면 아래내용을 이해하기 좋을 것 같습니다. 해당 링크를 참조해주세요.
1. Digital Input Output(DIO) : 스위치의 입력(On/Off)을 받아 출력을 입력에 연동하여 표출(/5V or 5V/0V)하기 위해 사용한다.
1-1. Digital Input(DI)
디지털 입력은 스위치를 1개를 사용하여 High(1) 또는 Low(0)를 입력으로 받게되며 Low Active 입력 또는 High Active 입력을 사용하여 Software로 설정하는방법에 따라 스위치 On/Off인 High/Low가 될수도 스위치 Off/On인 Low/High가 될수 있다.
1-1-1. Low Active 입력 회로
스위치가 Off상태에서는 내부전원 전압 Level 12V(High)을 유지하다가 스위치가 On상태가 되면 0V(Low)인 GND가 되며 MCU가 High와 Low 전압 Level을 판정할 수 있도록 회로를 구성하면 된다. 회로구성 여부에 따라 High는 12V보다 적을수 있고, Low는 0V보다 클 수 있다. 스위치를 사용하는 입력회로 중 Digital 입력 회로는 스위치 입력이 1개 이므로 2개 이상 스위치 입력을 사용하는 Analog 입력 회로보다는 안정적으로 동작하기 때문에 주로 사용된다.
1-1-2. High Active 입력 회로
스위치가 Off상태에서는 GND를 유지하다가 스위치가 On상태가 되면 외부전원 전압 Level 12V(High)가 되며 MCU가 High와 Low 전압 Level을 판정할 수 있도록 회로를 구성하면 된다. 회로구성 여부에 따라 High는 12V보다 적을수 있고, Low는 0V보다 클 수 있다. 외부전원 전압을 사용하기 때문에 Noise Filter의 구성은 2EA를 사용하여 1EA가 소손으로 Short가 되더라도 Filter 역할 가능목적으로 사용한다. 써지(EOS 또는 ESD)를 방지하고 EMC영향을 줄이기 위해 Zener Diode를 사용한다.
1-2. Digital Output(DO)
디지털 출력은 빠른 응답성과 안정성을 위해 PWM제어를 이용하여 Low Side Driver(LSD) 또는 High Side Driver(HSD)를 통해 상대 부하 또는 제어기를 On/Off 한다. 입력이 High(1)인경우 LSD는 출력을 GND로 HSD는 출력을 High(1)로 표출하는 것이다. 하지만 입력 사용시 꼭 PWM제어를 사용하는 것은 아니며 High(1), Low(0)를 각각의 입력으로 사용하기도 한다.
1-2-1. Low Side Driver(LSD) : MCU의 Pulse 출력이 NPN TR을 On/Off시 상대측 제어장치의 전압을 GND/전원전압으로 상대측 제어장치의 Pulse 출력을 제어한다. 이때 NPN TR을 사용하므로 상대측 Pulse 출력의 위상은 반전된것임을 참고하자.
1-2-2. High Side Driver(HSD) : MCU의 Pulse 출력이 NPN TR을 On/Off시 MCU의 Pulse 출력의 위상이 반전되고 PNP TR의 Base단자측으로 반전된 Pulse 출력이 입력으로 사용되어 실제 부하 공급되는 Pulse 출력은 정상 위상으로 상대측 제어장치로 전달한다. 부하측 PNP TR동작시 저전압(Operating 전압 외) 전원이 인가될 경우 전원측에 직렬로 연결된 저항값을 조정해서 저전압시 오작동을 방지할 수 있으니 참고하자. LSD의 경우 제어기 자체내에 전원이 인가되지 않기 때문에 저전압에 유리하지만 외부 램프류를 제어하기 위해 사용되는 HSD의 경우 제어기 자체에 전원이 인가되므로 저전압 인가시 오작동을 방지하기 위해 전원측에 직렬로 연결된 저항값이 중요하므로 참고하자.
2. Analog Input Digital Output Converter(ADC) : Analog 입력을 Digital 출력으로 변환하는 장치
2-1. Analog Input(AI) : 상대 측 제어장치에서 범위 입력(가변 저항 또는 하나의 Pin에 두개 이상의 스위치를 연동)으로 범위 입력이 들어올 때 MCU가 판정전압 Table로 원하는 출력이 나오도록 제공하는 입력값. 예를 들어 Analog 입력 회로1과 같이 온도에 따라 저항값이 변하는 가변저항도 Analog 입력이라고 한다. 입력측 가변저항 회로는 필요에 따라 복잡해 질 수 있다. Analog 입력 회로2와 같이 1번 스위치가 On되면 2.5V로 입력값을 받고 2번 스위치가 On으로 동작하면 5V로 입력값을 받는 회로로 구성한것도 Analog 입력이라고 한다. 회로구성에 따라 1번 스위치와 2번 스위치 On 값은 다를 수 있다. 스위치는 2개 이상이 될 수 있으니 참고하자.
Digital 출력값은 1-2. DO와 동일하니 참고하도록 하자.
2-2. ADC 이용시 MCU 판정전압 설정시 유의사항
사용하는 기능에 따라 다를 수는 있으나 2개 이상의 스위치를 사용하는 경우
2-2-1. 오동작을 하더라도 무조건 동작을 해야한다면 2개 이상의 범위 입력을 사용한 판정 Table을 구성한다. 예를 들어 2가지 범위 입력을 사용한다면 (스위치1 : 0~2.5V, 스위치2 : 2.6~5V)로 사용하거나 (스위치1 : 1~2.5V, 스위치2 : 2.6~5V)로 사용한다.
2-2-2. 원하는 전압 범위에서만 동작하기를 원하면 범위 입력 판정 Table 사용시 미감지 구간(Invalid)을 설정하자. 예를 들어 2가지 범위 입력을 사용한다면 (스위치1 : 1~2.5V, 미감지구간 : 2.6~3V, 스위치2 : 3~5V)로 사용하면 된다.
2-2-3. Analog 입력을 사용하면 EMC 평가시 오동작으로 인한 Fail이 발생할 가능성이 높으니 판정 Table 사용시 마진을 고려하여 구성하도록 하자.
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