3,3V <-> 24V Schnittstelle

Angesichts der Tatsache, dass Sie über die Verwendung des Knochens in einer industriellen Anwendung sprechen, würde ich wahrscheinlich vorschlagen, Optokoppler an Ihren Eingängen zu verwenden. Ich würde wahrscheinlich eine Bank von acht 4N35 verwenden. Sie könnten auch einen Optokoppler-Chip mit mehreren Gates finden, aber der 4N35 ist billig und allgegenwärtig.

Ein Optokoppler mit Open-Collector-Ausgang (der gebräuchlichste Typ) würde wahrscheinlich einen Pull-up-Widerstand am Ausgang erfordern. Der 'Bone kann möglicherweise einige In-Chip-Pull-Ups aktivieren, aber Widerstände sind billig wie Luft, sodass Sie genauso gut die Gewissheit eines externen Pull-Ups haben können (z. B. 4,7 kΩ).

Der Eingang des Optokopplers sollte wie eine LED behandelt werden. Bei 24 V möchten Sie irgendwo zwischen 10 und 20 mA treiben, also benötigen Sie einen 1,5-kΩ-Widerstand in Reihe mit dem Eingang. Beachten Sie, dass die Verlustleistung dieses Widerstands P=V^2/R≈400 mW beträgt, verwenden Sie also einen 1-W-Widerstand.

Um den Eingang vor Sperrspannungstransienten zu schützen, sehen Sie häufig eine Diode, die antiparallel zum Optokopplereingang angeordnet ist.

Für Ihre Ausgabe ist es schwierig, an dem klassischen ULN2803-Relaistreiber vorbeizukommen. Wieder ist es billig und allgegenwärtig. Es treibt Ihre Relais und Solenoide an. Möglicherweise müssen Sie jedoch die Verlustleistung beobachten, wenn Sie die Magnetspulen per PWM schalten oder viele davon haben.

Werfen Sie einen Blick auf die Schaltpläne für diesen Arduino-Klon (Haftungsausschluss: Ich habe die neueste Überarbeitung dieses Designs erstellt) für eine Beispielschaltung mit optoisolierten Eingängen und dem ULN2803: http://oceancontrols.com.au/KTA-223.html

Ok, wenn ich mir die Ein- und Ausgänge ansehe, die Sie verwenden möchten, denke ich, dass der von Ihnen vorgeschlagene 4x4-Treiber-IC für die Anwendung übertrieben ist.

Für Eingänge gibt es eine Variante dieses magnetischen Positionssensors mit einem TTL-Ausgang, den Sie direkt anschließen können sollten. Wenn ich verstanden habe, was Sie mit den 24-V-Eingangsschaltern meinen, sollte ein einfaches Widerstandsnetzwerk dies auf 3,3 V herunterskalieren, vorzugsweise mit einer parallel geschalteten Zenerdiode, um Transienten von etwa 3,3 V von den Sensoren zu absorbieren.

Für Ausgänge funktionieren wahrscheinlich der BTS4880-R oder der VNQ500, oder Sie können dasselbe mit diskreten Transistoren tun, was je nach Anwendung/Volumen billiger/einfacher sein könnte.

TTL-Industriesteuerungen verwendeten häufig den ULN- oder einen TTL-Puffer mit offenem Kollektor, um die Basis eines PNP-Transistors herunterzuziehen, der die 24-V-Steuerung gab. Der Überstromschutz kann mit einer gemeinsamen Versorgung abgedeckt werden, indem die Strombegrenzung eines 78xx-Reglers verwendet wird. Die Umkehrung erfolgt mit einer Diode.