¿Cómo convertir una señal digital de 5V a 24V?

Falta el punto en la conversión a una "señal de 24 V". El problema real es conducir un relé de 24 V desde una señal digital de 5 V. Afortunadamente, eso es fácil. Aquí hay una forma:

No dijiste cuánta corriente de bobina extrae el relé a 24 V, así que elegí una parte de ejemplo que tenía en mi sistema (Zettler AZ8-1CH-5DSE).

La figura B-E caída de Q1 es de unos 700 mV. Esto significa que habrá 1 mA de corriente base cuando el extremo izquierdo de R1 se mantenga a 5 V. Para garantizar que el transistor permanezca sólidamente en saturación, digamos que solo le pedimos una ganancia de 20. Esto significa que puede soportar hasta Colector de corriente de 20 mA. 13.5 mA está muy por debajo de eso, así que no hay problema.

D1 no es opcional, aunque parece que no hace nada. La bobina de relé tiene un componente inductivo significativo. Cuando algo intenta apagar abruptamente la corriente que lo atraviesa, el inductor generará el voltaje necesario para que la corriente fluya a corto plazo. Sin el diodo, eso requeriría abusar del transistor. El diodo le da a la corriente de retroceso inductivo un lugar seguro para ir, mientras que la corriente se apaga por sí sola debido a la resistencia de la bobina.

Añadido en respuesta a tu edición

Veo que has cambiado sustancialmente tu pregunta mientras escribía esta respuesta. Tu pregunta original era mejor, porque simplemente preguntaba cómo hacer algo. Eso es más fácil de responder que tener que disipar primero los mitos. Es posible que haya saltado esta pregunta por completo si la hubiera visto después de la edición por primera vez.

En cualquier caso, mi respuesta anterior sigue siendo válida. Usar un optoaislador es una tontería, ya que no necesita aislamiento ni un cambio de voltaje impredecible. Los controladores ULN son darlingtons, que tienen un voltaje de saturación innecesariamente alto. También estás tratando de usarlo como un controlador de lado alto. Nuevamente, es mucho más difícil explicar por qué un circuito malo es malo que mostrar un circuito bueno. Por lo tanto, me limitaré a mi respuesta original.

El circuito en su esquema funcionará bien excepto que la bobina de relé debe estar conectada a la salida y a +24, no a la salida y a la GND. El pin 9 no se muestra en su esquema y, por supuesto, debe estar conectado a tierra.

El optoaislador no está haciendo mucho, ya que los motivos son comunes: previene que el rebote del suelo entre en la MCU si su diseño es malo. Sugeriría una resistencia en serie (por ejemplo, 1K) que vaya directamente al ULN2803 y deje de lado el optoaislador. O conecte directamente al ULN2803 si tiene un buen diseño, como un plano de tierra y está seguro de que el suelo ULN2803 no puede rebotar más de unos doscientos mV por debajo del suelo de MCU.

El ULN2803 y el más económico de 7 salidas ULN2003A son probablemente la mejor manera de cambiar o algunos de los relés pequeños de 24V, ya que tienen una buena ganancia, son bastante robustos y tienen los diodos de captura incorporados. Tenga cuidado como a las clasificaciones actuales si está utilizando múltiples canales, en particular con los paquetes de montaje de superficie más pequeños, lea la letra pequeña y los gráficos en las hojas de datos y no solo los titulares. Es una lástima que no haya una matriz MOSFET compatible que tenga un costo comparable, pero las piezas existentes son demasiado baratas y funcionan lo suficientemente bien.

La gran pregunta aquí es ¿cuáles son tus limitaciones?

• ¿Puede elegir libremente a qué lados de la bobina de relé están conectados? ¿O el equipo de terceros conecta un lado del relé a alguna forma de conexión común?
• ¿El suministro de 5V a su Arduino comparte una base común con el suministro de 24V al relé?

Si tiene la opción libre de cómo se conecta la bobina de relé y sus fuentes de alimentación tienen una conexión a tierra común, entonces tiene sentido un simple interruptor de transistor del lado bajo, como se describe en la respuesta de Olin.

Si no es así, se pueden justificar diseños más complejos.

Su diseño no funcionará, el ULN2803 es una matriz NPN, por lo que solo es adecuado para la conmutación en el lado bajo. Su uso del optoaislador también es bastante inútil, ya que tiene su suministro de 5V en ambos lados de la barrera.

  

En realidad no estoy seguro de lo que habrá allí. puede ser un relé o no, pero es seguro que tengo que proporcionar una señal digital (de 0 a 24 voltios). He asumido que podría haber un relevo. Sí, el suministro de 5V y el suministro de 24V compartirán un terreno común.

Personalmente, en ese caso, me gustaría ver los chips "motor drive". Pueden hacer girar una señal alta o baja en un rango de 24 V, están diseñadas para lidiar con cargas inductivas como motores y relés, pueden generar un poco de corriente y generalmente manejan el problema de cambio de nivel por usted.

He usado el chip del controlador L298n en el pasado, casi con seguridad tendría suficiente unidad de disco para su tarea y tiene cuatro salidas, cada una de las cuales podría usarse para aumentar una señal lógica independiente de hasta 24V. El único problema que veo es que es un diseño bipolar más antiguo y tiene una caída de voltaje relativamente alta.

Es posible que desee ver los módulos opto22. Son caros, pero se reconfiguran fácilmente para la entrada / salida digital de múltiples voltajes en microcontroladores de 5 voltios. Tecnología antigua, pero robusta, las mías son en su mayoría de salvamento.