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Beagleboneblack(green)のI/Oに流せる電流値のメモ

このブログでは所々でBeagleboneblack(green)を取り上げてますが、このMachinekit(LinuxCNCフォーク)が動くこのボード、ピンヘッダのI/Oは基本マイコン直結です。

TI製のAM3358とゆうマイコンが使われているのですが、そのデータシート内にI/Oに流して良い電流が記述されています。
データシートを読むのが一番確実なのですが、手っ取り早く「Beaglebone sink source current」で検索
GoogleGroup内のスレッド「Maximum current on GPIO?」が引っかかりました。
その中のベストアンサーに

Source 6mA, sink 8mA, with the following pins limited to sourcing 4mA:

· P9_19 gpio0[13]
· P9_20 gpio0[12]
· P9_24 gpio0[15]
· P9_26 gpio0[14]
· P9_41 gpio0[20]
· P9_42 gpio0[7]

と記述されています。

このsink soure電流の値はデータシート上のP.91のDC Electrical CharacteristicsのAll other LVCMOS pins (VDDSHVx = 3.3 V; x = 1 to 6)にはI_OH=6mA、I_OL=6mAの場合の最低最高電圧が定義され記述されています。Sink,Source共6mA時の電圧が定義されてるので、この値以下で有れば最低最高の電圧が出る、って事になります。

割に簡単に扱えるマイコンボードのArduinoからすると、GPIOの電圧も低いし、Sink,Source共流しても壊れない電流もとても低いです。

出力ピンのシンク、ソース電流はWeb上に解説が多々有ると思うのでそちらに任せます。

Beagleboneblackとかをステッピングモータードライバ、その他モータードライバ等Beagleboneblackの電源電圧以上になる回路に接続する大抵の場合、Beagleboneblack本体の基板、更にはボードにUSB接続で繋いであるPCの保護用にフォトカプラ等で絶縁をすると安全です。

Aliexpress等で販売されている安価なステッピングモータードライバユニットは、割とフォトカプラで絶縁されているものが多いのですが、信号入力端子、フォトカプラの発光側に繋がる回路上の抵抗の抵抗値が330Ω位の物が多く、3.3Vの電圧を繋ぐと10mAも流れてしまいます。

安価なステッピングモータードライバに使われているフォトカプラは6N137で割と高速に作動しますが、少々古め?のフォトカプラなので、フォトカプラ内の発光ダイオードが受光側に検知されるだけの発光するのにかなり電流が必要です。
BeagleboneblackのI/O直結では、Beagleboneblack自体の出力ピンが壊れてしまいます。

BeagleboneblackのI/Oの出力できる電流以上の電流が必要な場合、HCやAHCなどなどのロジックICのバスバッファを使ったり、レベル変換の付いたHCTなど、チョイと電流量が多い場合はトランジスタアレイのシンクドライバやソースドライバICを使います。


フォトカプラによる絶縁に関して言えば、秋月電子で現在販売しているTLP2361を使うのもよいかもしれません。
推奨作動条件が入力側の発光ダイオードが2mA~6mA、出力側がインバーターロジック出力で、電源電圧の標準が3.3Vと5Vとなっているので、絶縁と共に外部回路入出力に使うと5Vへの電圧変換にも使え便利です。






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木工用CNCルーターフレームと、ステッピングモータードライバを作ってみました。
たぶん記事は一般的な人には殆ど必要のない事ばかりなの、かも。

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