マイクロコントローラピンの12V入力

パルス/秒をカウントしようとしています。マイクロコントローラピンの5〜100 Hzの範囲。µCは5V入力で動作できるので、電圧レベルを安全に下げる必要があります。

簡単な抵抗が思い浮かびますが、それでもサージはµCピンに直接開いたままになります-meh。

私はこの答えに出くわしましたが、その回路が「高速」な100Hzの変化に対応できるかどうかという疑問が残ります。

5Vまたは3.3Vピンを「ダーティ」な 12V入力に接続する、実績のある信頼できる方法（ICを使用しているのでしょうか？）はありますか？「既製」のICを駆動するために利用できる12Vと5Vを持っています。

次のような回路を使用します。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

R1とR2は電圧範囲を決定し、初期分割を実行します。これらの抵抗は、ある程度の電力が可能でなければなりません。通常はMELFです 0.4W。その他はすべてチップ抵抗器/コンデンサにすることができます。

R3は、サージがシュミットトリガーに害を及ぼすのを防ぎます。R4およびR5は、フローティング信号を防ぐためのオプションです。
ただし、必要に応じて、R3 / R4の組み合わせを使用してしきい値を調整することもできます。

C1とC2が最大速度を決定します。R3 / C2の組み合わせは、低速でフィルタリングできます。C1はトランジェントをフィルタリングします。

あなたはそれらを本当に小さくて安いものにすることができるので、別個のシュミットトリガーが使用されます。そして、それは長いトレースを介して弱い信号をルーティングすることを防ぎます。また、大きな急増の犠牲となる部分でもあります。

私はPLCの内部で見たものに基づいてこの回路を設計しました。上記の回路は24V用です。IEC61131-2に従って12Vに一致するように抵抗を調整します。

この規格のコンセプトは、入力が「1」と見なされる前に、最小量の電流をシンクする必要があることを保証することです。3つのタイプは、量を指定し、環境ノイズに基づいて適用されます。これにより、グリッチがそのリレーや近くのリレーに触れるのを防ぎます。欠点は、R1 / 2は適切な電力定格と低抵抗でなければならないことです。

以下に示すような抵抗分割器ソリューションを試してみます。

入力がその公称電圧にあるときに分圧電圧がMCUに適切なレベルになるように抵抗比を選択します。ツェナーダイオード電圧は、入力が最大入力を超えたときにMCU入力をクランプするように選択されます。入力が負になった場合、ツェナーはMCUも保護します。

このソリューションは、指定した比較的低い周波数範囲に最適です。

私は抵抗分割器を使用し、5.1vツェナーでuCを保護します

たとえば、10kのプルダウン抵抗と並列にピンとグランドの間にツェナーを配置すると、電圧分割信号が供給されます...ツェナーは十分に速く、安価/簡単です。

私はよくこれを行い、ツェナービットの前にポットで信号を分割します。

他のオプションはリンクされていますが、本当に心配なオプトが使用される可能性がある場合、安全上の問題ではない場合、上記で行くか、ピンを通常5V Vccから高くして、fetでそれを低くします（頭の上から） 2N7000は動作するはずです）-しかし、ツェナーオプションほど単純ではありません。

信号レベルがGNDおよび12V（または> 5V）の場合、最も簡単で100％安全な方法は次のとおりです。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

それが本当に役立つかどうかは、12V信号の実際のインピーダンス（R1よりかなり低いはず）と「ダーティ」の意味によって異なります。

また、@ MichaelKarasが正しく指摘しているように、µCの入力の低レベルは、12V信号の低レベル+ダイオードのVf（最大約0.7V）までシフトされる場合があります。これが問題であるかどうかを確認する必要があります。その場合でも、Vfが約0.35Vのショットキーダイオードを試して使用できます。

私はオプトアイソレーターを使います、100Hzはまともなものの範囲内に簡単にあります。4n25は一般的な部品番号として思い浮かびますが、100Hzよりはるかに優れていることは知っています。

選択される方法は、入力信号の機能、動作、および入力回路とそれを読み取るコードにどのように影響するかによって部分的に異なりますか？

たとえば、常に12Vですか？スパイクやノイズはありますか？どれだけの電流を流すことができますか？電流をそれに流すことができますか？それから電流を取ることは他に何か影響を与えますか？安全性は重要ですか？...

このため、「正しい」解決策はシステムの他の部分の動作に依存するため、この質問に対する普遍的な答えはあり得ません。要件を満たすソリューションを選択すると、コストと複雑さが異なります。

とはいえ、まだ誰も提案していないので、私はFET入力に行きます。

JFETまたはMOSFETを使用でき、共通ソースモードまたは共通ドレインモードのいずれかになります。たとえば、一般的なドレイン：

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

コモンドレインモードの利点は、入力をアナログ（ADCなど）またはデジタルピンの両方に接続できることです。信号が本当にデジタルである場合、CPU入力（ある場合）でシュミットトリガーを有効にするか、外部シュミットバッファーをCPUの入力ピンに追加します。

メリット

• 非常に高い入力インピーダンス
• 部分的に絶縁された入力（FETの選択によっては+/- 30Vに耐えることができます）
• アナログ可能
• 外部信号への影響は最小限

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

図1.光絶縁インターフェース。GPIOの内部プルアップを使用します。

光アイソレータはいくつかの問題を解決します。

• 12 V回路と5 Vロジック間の完全な電気的絶縁。
• 汚れた12 V信号をリスクなしに処理します。
• シンプルさ。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

R1、R2、およびC1は、1kHzのローパスフィルターを備えた分圧器を形成します。12Vで移動する不要な高周波信号をフィルターで除去できます。フィルター周波数の計算は、1 /（2 pi R2 C1）です。注：ベースが正しく機能するには、最低0.7Vが必要です。抵抗を調整するときは注意してください。

BJTはmosfetに比べて非常に一般的であるため、使用されています。12Vはまだアクティブですが、uCの5Vがダウンしている場合、BJTは電流をピンに流さず、損傷を引き起こしません。

uCプログラミングの場合、高から低のトリガーを使用してパルスをカウントします。この回路はパルスを反転させるためです。

通常、MCU入力は、クランプダイオードで既に保護されていますが、最適化された値の抵抗（クランプには十分高く、サンプリングには十分に低い）があり、VDDとVSSの間に十分なバイパス容量がある限り、それを心配する。したがって、抵抗だけで十分です。

編集：PeterJのコメントのおかげで、私はそれをもう少し説明したいと思います。MCUが消費する最小電力（スリープしない場合）、バイパス容量、抵抗値。これらのすべてが妥協点にあるとき-これは、約10kOhmの抵抗を使用する条件だけの非常に一般的なケースです-OPの単純なアプリケーションには、唯一の抵抗で十分です。

それぞれ5Vと3.3VのLM7805 / LM7803電圧レギュレータを選択できます。