¿Cómo puedo diseñar una entrada lógica digital aislada de amplio rango compatible con voltajes de CA y CC desde (por ejemplo) 5V-300V?

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Hay algunas sugerencias excelentes sobre cómo crear una entrada lógica digital de amplio rango de voltaje en esta pregunta .

La pregunta es muy similar a mis necesidades. Me gustaría poder detectar la presencia de un voltaje (ya sea CA o CC de cualquier polaridad, desde, por ejemplo, 5V-300V o aproximadamente) y hacer que la entrada vaya a un pin de entrada digital de un microcontrolador. Me gusta especialmente la segunda solución que sugiere una resistencia limitadora de corriente - > sujeción del diodo zener ... pero ...

En mi entendimiento, una entrada que puede tomar voltajes tan altos realmente debería estar aislada (por un transformador / optoaislador) de un circuito normal de bajo voltaje. ¿Cómo podría crear una entrada aislada como esta? ¿Es suficiente la corriente y el voltaje limitados de un circuito de entrada como este para impulsar la entrada de un optoaislador?

Y además, ¿cómo puedo hacer frente a los voltajes de CC de polaridad y voltajes de CA en esa entrada? Supongo que puedo colocar un puente rectificador inmediatamente después de la entrada, pero eso causará una caída de voltaje decente antes de que ocurra cualquier otra cosa. Entonces sé que habrá un capacitor en alguna parte para suavizar la entrada de CA, pero no entiendo a dónde debe ir, qué tan grande debe ser y cómo afectará los tiempos de encendido y apagado cuando es ¿Sólo una entrada de tensión continua?

Puntos de bonificación si la solución puede bajar a 3V (o incluso a menos) en lugar de solo 5V. Más puntos de bonificación por el uso exclusivo de piezas baratas de jellybean estándar.

    
pregunta Tom Bull

2 respuestas

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Sus especificaciones carecen de detalles, pero asumamos lo siguiente:

  1. Una única tensión de umbral, la misma para tensiones positivas y negativas.
    Por ejemplo, si el umbral es 4V, entonces cualquier entrada entre +/- 4V dará un cero, y algo más que +/- 4V será uno en la salida digital.

  2. Vin puede ser de +/- 4V a +/- 300V mínimo

  3. La entrada está aislada sin referencia de fondo

  4. No se necesita fuente de alimentación de entrada

Podrías probar un circuito como este:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

He utilizado un circuito muy similar para proporcionar detección de cruce por cero en voltajes de red. El umbral de entrada debe ser un poco menor a 4 V con este opto.

El CPC3982 es un FET de modo de agotamiento que funciona como una fuente de corriente constante para el opto una vez que el voltaje de entrada es lo suficientemente alto. R1 debe seleccionarse para proporcionar el opto de baja corriente de 500 uA Esto limita la disipación de potencia en el FET a alrededor de 150 mW a 300 V de entrada. Cuando la entrada de voltaje es baja (menos de 5 V), el FET se encenderá. A aproximadamente 2-3 V, la corriente óptica será lo suficientemente baja para registrar un cero en la salida digital, aunque esto dependerá del valor de R1. Puede aumentar el umbral de bajo voltaje reduciendo R2.

    
respondido por el Jack Creasey
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Un circuito que he usado en el pasado es un BJT simple. Esto detectará voltajes de CC positivos o voltajes de CA como una serie de impulsos.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Tenga en cuenta que Q1 y D1 juntos mantienen la tensión de base dentro de ± 0.7 V, incluso si la entrada oscila a -300 V por cualquier motivo.

R1 establece la corriente del colector en la saturación. Esto, combinado con la ganancia de corriente mínima de Q1, determina la corriente de base mínima. La corriente de base mínima y el voltaje de entrada mínimo determinan R2.

Tenga en cuenta que R2 debe poder soportar la tensión de entrada completa. Use resistencias múltiples si es necesario.

C1 es opcional. Proporciona un filtro de paso bajo que ayuda a mitigar el rebote del conmutador y la ESD. 10 nF proporciona una constante de tiempo de 10 ms, pero puede variar esto según sea necesario para la aplicación.

    
respondido por el Dave Tweed

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