entrada de 12 V en 3.3 V GPIO, TVS bajado o Schottky pull up?

Este es realmente un problema antiguo con los PLC y no es tan simple como su soluciones previstas.

El mayor problema que tiene es que además de tener una amplia variedad de voltajes lógicos potenciales que necesita para manejar, los niveles lógicos reales pueden ser mucho más altos que el riel de 3.3 V que está utilizando internamente. Algunos sensores y dispositivos tienen umbrales lógicos superiores a 5V. Como tal, simplemente el uso de un circuito de corte como usted indicó no detectará el nivel bajo de tales sensores.

La etapa de entrada de los PLC debe ser mucho más flexible.

Incluso si el nivel lógico de bajo nivel es aceptable, cada uno de estos circuitos tiene problemas diferentes.

Zener / TVS Limiting

Estecircuitotienelaventajadeque,paraunatensióndeentradaconocida,elzenerpuededimensionarseparaquenuncapermitaquelatensiónsuperelatensióndelriel.Normalmente,elegiríaunZenerconunvoltajeinversomáspequeñoqueelriel,peromásaltoqueelumbrallógicodealtonivel.

Sinembargo,elZenerpasarágranpartedesuvidaconpolarizacióninversa,comotal,pagaráunapenalizaciónenformadetiempoderecuperacióninversacuandolaseñaldeentradadisminuya,loqueretrasarásuseñalunpoco.

ElotroproblemaconelZener,esqueelvoltajerealalqueselimitarádependedelacorrientequeloatraviese.Comotal,elvoltajedependerádelvoltajedelaseñalhastaciertopunto.Porlotanto,debediseñarlaresistenciaparaelvoltajedeentradamáximoyrecalcularparavoltajesmásbajosparaversielZenernoestálimitandoelvoltajepordebajodesunivelde\$V_{IH}\$.

Diodolimitadorsobreriel

ElusodeldiodohastaelrieltieneelproblemadequeelvoltajedesalidaaúnexcederáelVcc,aunquesoloseaunpoco.Sinembargo,esotodavíapuedeserperjudicialparalaentrada.Además,enestecaso,eltiempoderecuperacióninversasignificaque,parabordesdeentradarápidos,unaltovoltajelolograrábrevemente.

So

Dadoqueambosdeestoscircuitosincluyenunaresistenciaaltaenlaentrada,ambosrequierenqueloqueestéimpulsandolaentradatengaunabajaimpedanciadesalida.Delosdos,laversiónzenerproporcionaunamejorprotecciónperoacostadelrendimiento.Ningunodeellosfuncionarási\$V_{OL}\$delsensoradjunto>1,5Vomenos.

Alternativas

Opto-Coupling.

UnmétodocomúnutilizadoporlosPLCesusaroptoacopladores.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Este método le brinda el beneficio adicional del aislamiento y la separación del terreno. El problema con esto es que necesita alguna forma de acondicionamiento de la señal entre el sensor y la entrada para asegurarse de que el LED esté encendido en el umbral correcto, y que la cantidad correcta de corriente se alimente a través del LED. Ese acondicionamiento podría ser la resistencia simple que se muestra arriba, o un circuito complejo que incluye un comparador de algún tipo.

La velocidad del optoacoplador también es un factor limitante. Sin embargo, este método se usa comúnmente porque le brinda total flexibilidad.

Acondicionamiento de entrada analógica

Otro método es aceptar la señal en forma analógica, compararla con una referencia de variable con histéresis y generar el nivel lógico de esa manera.

^{simular este circuito}

Obviamente, los componentes, incluido el comparador, deben elegirse para adaptarse a los voltajes de entrada máximos. El circuito que se muestra es bastante simple, puede ser mucho más complejo con filtros, reguladores, protección ESD, etc.

Combinación

Por razones de aislamiento, puede combinar lo anterior y hacer que el comparador alimente un controlador de corriente constante al LED de un opto-acoplador.

Si estuviera desarrollando un producto, ensamblaría todo eso en un pequeño módulo enchufable que podría enchufarse en los zócalos de borde de tarjeta en una placa "madre", como la que usan para tarjetas en PC. De esa manera usted puede reemplazarlos fácilmente si uno se fríe. Ese método también le permite hacer que otros tipos de entrada estén disponibles, por ejemplo, una entrada de fibra óptica.

100k es demasiado alto. Se dispararía desde casi cualquier relé o operación de conmutación cercana. No es realmente confiable para un PLC si me preguntas.

En realidad hay normas y regulaciones para PLC's . Como desearía que todos los proveedores de PLC tuvieran un comportamiento similar en las instalaciones, sería bueno que varios modelos pudieran conectarse entre sí sin problemas.

Por ejemplo, la entrada solo la considera en cuando se hunde al menos ~ 2 mA y está por encima de 10V. (IEC 61131-2)

Nopuedeobtenerestoprecisamenteconpasivos,porloquehaypartescomoSN65HVS880.

Enmirespuestaanterior,hedadounejemploesquemáticodecómopuedesintentaracercarteaestecomportamientoconpasivos*.

Unsimple100KyunBAT54Snoseránconfiables,telopuedodecirporexperiencia.

respuesta anterior

* El desencadenante de Schmitt por separado no es esencial

Ambos son aceptables. Deberá asegurarse de que la resistencia tenga el tamaño correcto para que la corriente de entrada no haga que el voltaje de entrada caiga por debajo de V_IH, pero con CMOS esto es trivial ya que la corriente de entrada es tan pequeña (100k es casi seguro que está bien)

Con el segundo, la única advertencia es que deberá asegurarse de que la carga total en 3.3v nunca sea menor a 30V / 100k (muchas veces, sin embargo, muchas entradas que tenga), o de lo contrario, podría retirarse el riel de 3.3 V Hasta un voltaje que podría dañar los dispositivos. Si pones el micro en modo de reposo, podría dibujar tan poco.

La otra advertencia es que, en ambos casos, la resistencia de 100k actúa con la capacitancia de entrada como un filtro de paso bajo, lo que ralentiza las entradas. Si hay una capacitancia de entrada de 10pF, tendrán una velocidad de conmutación máxima de aproximadamente 100kHz y un retraso de aproximadamente 2 microsegundos.