通过长电缆传输5v信号

我在这里寻求帮助，因为我需要一个可靠的答案。我需要5v digital pulse从与控制板相距一定距离的（接近）传感器获取输入信号（低频），并将其输入到微控制器。

我将逐项列出要点。

• 最大发射距离：50 m
• 最大数字脉冲频率：10 Hz
• 传感器的电压范围：5至30 v（输出与提供的电压相同的电压）
• 微控制器的最大输入：5 v

对于一个简单的类似应用程序，这就是我之前所做的。传感器的电压为12v。在另一端，脉冲（现在为0-12v）通过7805调节器馈入微控制器。效果很好，但是有人告诉我该方法不好，也不适合可靠的应用程序。我也觉得这很丑陋，但我不希望在硬件，构建单独的电路等方面乱七八糟。有人可以提出更好的解决方案（或与我的：D同意）。

我喜欢很多，如果我没有在所有建立任何电路。如果不可能的话，至少是一个非常简单的！（就硬件复杂性而言很简单。不需要PCB的电路，这里和那里只需两根电线。这就是为什么我喜欢7805解决方案的原因）。但是（不幸的是）必须将可靠性放在首位。

推荐的方法是使用一个光耦合器，然后是一个比较器（例如LM339），或者更好的是集成部件，例如Fairchild Semi FODM8071 逻辑门输出光耦合器。

推荐使用光耦合器的原因：

50米电缆上可能存在接地电位差，长电缆上可能会吸收EMI。光耦合器消除了任何对接地环路/潜在失配的担忧，也消除了将传感器的电源电压与微控制器的电压精确匹配的任何需求。

使用光电二极管将允许更高的电压用于传感器电路，从而降低EMI噪声灵敏度。

上面建议的特定飞兆半导体部件的另一个好处是其高抗噪性。考虑到所涉及的距离，这将导致更稳定的信号采集。

FODM8071是5引脚引线SMT部件，因此使用它本质上就像不必构建任何其他电路-如果需要，您可以将该部件及其很少支持离散组件的布线连接起来，或者将它们放到原型上。板PCB。

在50 m上传输10 Hz并不是一个难题，因此您会发现有很多方法可以做到这一点。对于几乎与以前一样简单的解决方案，我建议使用一个简单的齐纳电路。

像以前一样，您只需为传感器提供高于5 V的电压即可。说6-12 V，然后让该限制电路将电压降低到与下游电路兼容的水平。您需要根据传感器电路的最大（或所需）输出电流和您选择的传感器电压来调整R1的值。成本可能非常接近7805解决方案，具体取决于您选择的齐纳二极管。

就像另一个答案中建议的光耦合器一样，由于齐纳二极管可以将这些瞬变分流到地，因此它可以防止电缆上产生的高压瞬变。光耦合器电路可能会断开发送和接收系统之间的接地环路，但是如果您的7805解决方案有效，则齐纳管也应能正常工作。

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如果您愿意做更多的工作，可以通过稍微复杂一些来改进此电路：

附加的肖特基二极管可保护您的下游电路免受负瞬变的影响。齐纳二极管可以做到这一点，但只能将瞬变限制在-0.7 V左右。肖特基二极管将其限制为-0.3或-0.2 V，如果它是典型的逻辑门，则对于下游设备将更加安全。

当输入为低电平时，增加的4.7 uF电容器将有助于降低噪声。

最后，我调低了齐纳电压，以确保5 V逻辑门的输出是安全的，甚至允许齐纳电压发生一些漂移，并增加R1来降低驱动输入所需的电流。

所有这些事情都可能进行调整，以适合您的传感器和下游电路的细节。

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在看到它之前，我需要考虑一整夜的关键点：

假设您的50 m电缆包含信号线和地线（或返回线），则光耦合器可防止共模瞬变（即，当信号线和地线一起改变相对于接收电路地线的电压时），齐纳电路可防止信号线电压相对于地线变化的差分瞬变。

如果附近的雷击导致接地线和信号线一起跳到100 V，持续一毫秒，则需要光耦合器电路来保护接收器免受损坏。

但是，如果附近的电动机打开导致信号线跳到地线上方30 V，则需要齐纳电路来保护光耦合器免于过载。

当然，电缆的类型及其环境决定了哪种情况更有可能。如果您使用的是通用控制线，则任何一种情况都是现实的。如果您使用同轴电缆，则共模瞬变更有可能发生，但您还应考虑由于未将电缆连接到接收器时的处理而造成的ESD损坏的可能性，以及电缆初次充电时的影响将其插入接收器时。