微控制器引脚上的12V输入

我正在尝试计算脉冲/秒。在〜5至100Hz范围内的微控制器引脚上。µC可以在5V输入下工作，因此我必须安全降低电压电平。

我想到了一个简单的电阻，但是任何浪涌都直接通向µC pin- meh。

我已经找到了这个答案，但是问题仍然在于该电路是否能够“快速”改变100Hz。

是否有一种可靠的，可靠的方式（可能是通过IC？）将5V或3.3V引脚连接到“脏”的 12V输入？我有12V和5V可用来驱动任何“现成的” IC。

使用这样的电路：

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

R1和R2确定电压范围，并执行初始除法。这些电阻必须具有一定的功率。典型的是MELF 0.4W。其他所有芯片电阻器/电容器。

R3可以防止任何电涌对施密特触发器造成伤害。R4和R5是可选的，以防止产生任何浮动信号。
但是，如果需要，组合R3 / R4也可以用于调整阈值。

C1和C2确定最大速度。R3 / C2组合可以过滤较慢。C1过滤瞬变。

使用单独的施密特触发器，因为您可以使它们变小而便宜。而且，它可以防止在较长的走线上路由微弱的信号。同时还是重大浪潮的牺牲品。

我已经根据我在PLC内部看到的内容设计了该电路。以上电路为24V。根据IEC61131-2调节电阻以匹配12V。

该标准的概念是确保输入必须吸收最少的电流，然后才能将其视为“ 1”。这三种类型指定了数量，并根据环境噪声进行应用。这样可以防止毛刺触碰毛刺或附近的继电器。缺点是R1 / 2必须具有适当的额定功率和低电阻。

我会尝试如下所示的电阻分压器解决方案。

选择电阻器比率，以便在输入处于其标称电压时，分压电压处于适合MCU的水平。当输入超过最大输入时，选择齐纳二极管电压来钳位MCU输入。如果输入恰好为负，则齐纳二极管还将保护MCU。

对于您指定的相对较低的频率范围，该解决方案将非常有用。

我会使用电阻分压器，然后使用5.1v齐纳二极管保护uC

如果将齐纳二极管与10k下拉电阻并联在引脚和地之间，然后将分压后的信号馈入……齐纳二极管不仅足够快而且便宜/容易。

我经常这样做，然后用锅将齐纳钻头分开。

其他选择是链接在一起的，如果您真的担心可以使用光电二极管，如果它不是安全问题，我可以使用上述光电二极管，或者将引脚从5V Vcc正常拉高，然后用FET将其拉低（离开我的头顶） 2N7000应该可以）-但它比齐纳选项简单。

如果信号电平为GND和12V（或> 5V），则最简单和100％安全的方法是：

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

它是否真正有用，取决于12V信号的实际阻抗（应低于R1）以及“脏污”的含义。

同样，正如@MichaelKaras正确指出的那样，µC输入上的低电平可能会上移到12V信号的低电平加上二极管的Vf（约0.7V）。您应该检查这是否是您的问题。如果是这样，您仍然可以尝试使用Vf约为0.35V的肖特基二极管。

我会使用一个光电隔离器，100Hz很容易在任何合适的范围内。我想到4n25作为通用部件号，我知道它的性能比100Hz好得多。

选择的方法部分取决于输入信号的作用，其行为以及如何影响输入电路和读取该信号的代码？

例如，它总是12V吗？有尖峰或噪音吗？它可以驱动多少电流？可以驱动电流吗？吸收电流会影响其他吗？安全关键吗？

因此，永远不可能对这个问题有一个普遍的答案，因为“正确”的解决方案取决于系统其余部分的工作。所选的满足要求的解决方案将具有不同的成本和复杂性。

就是说，正如没有人建议的那样，我将选择FET输入。

可以使用JFET或MOSFET，它们可以是公共源极模式或公共漏极模式。例如，普通排水：

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

公共漏极模式的优势在于它允许将输入连接到模拟（例如ADC）或数字引脚。如果信号是真正的数字信号，则可以在CPU输入上启用施密特触发器（如果有），或者在CPU的输入引脚上添加外部施密特缓冲器。

优点

• 输入阻抗很高
• 部分隔离的输入（可承受+/- 30V，取决于FET选择）
• 类似的可能
• 对外部信号的影响最小

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

图1.光电隔离接口。在GPIO上使用内部上拉电路。

光隔离器解决了几个问题。

• 12 V电路和5 V逻辑之间完全电气隔离。
• 无危险地处理12 V脏信号。
• 简单。

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

R1，R2和C1构成带有1kHz低通滤波器的分压器。任何在12V上传播的有害高频信号都可以被滤除。滤波器频率的计算公式为1 /（2 pi R2 C1）。注意：底座至少需要0.7V才能正常工作，调整电阻器时要小心。

正在使用BJT，因为它与mosfet相比非常普遍。如果12V仍处于活动状态，但uC的5V处于下降状态，则BJT不会将电流传递到引脚上并造成损坏。

对于uC编程，请使用从高到低的触发器来计数您的脉冲。由于该电路将使脉冲反向。

通常，只要您的电阻具有最佳值（对于钳位足够高而对于采样来说足够低）并且在VDD和VSS之间具有良好的旁路电容，MCU输入已经受到钳位二极管的保护。担心它。因此，只需一个电阻就足够了。

编辑：感谢PeterJ的评论，我想进一步解释一下。MCU消耗的最低功耗（假设它不休眠），旁路容量，电阻值；当所有这些都处于折衷点时-这很容易，这是非常普遍的情况，仅在使用大约10kOhm的电阻的情况下-唯一的电阻对于OP的简单应用是合适的。

您可以分别选择5V和3.3V的LM7805 / LM7803稳压器，我假设uC与电流需求的负载隔离（如果有）。