Digitaler Logikeingang mit sehr weitem Eingangsspannungsbereich

Sie sollten dazu in der Lage sein, wenn Sie sich diese Eingangsspannung als analoges Signal vorstellen. Wenn Sie es um 100 dämpfen, haben Sie etwas im Bereich von 0 bis 5 V. 5 V in ergeben nur 50 mV, aber das ist immer noch hoch genug, um über jedem vernünftigen Grundrauschen zu erkennen.

Es könnte eine gute Idee sein, dies in ein Mikro einzuführen, um die Spannung tatsächlich zu messen, und dann den Code entscheiden zu lassen, ob die Eingangsspannung wirklich "vorhanden" ist oder nicht. Bei einem solchen 100: 1-Bereich ist es wahrscheinlich nicht so einfach, nur zu prüfen, ob er beispielsweise über 4 V liegt oder nicht. Der Code kann hoffentlich überprüfen, was das erwartete Niveau ist, vielleicht sehen, dass es ziemlich stabil ist, oder was auch immer. Denken Sie daran, dass eine Leitung, die im eingeschalteten Zustand auf 480 V liegt, im ausgeschalteten Zustand mehr als 5 V Rauschen aufweisen kann. Ich denke, dass eine Logik, die mehr als nur einen dummen Vergleich mit festen Schwellenwerten leistet, nützlich sein wird.

Aufgrund der hohen Spannung möchten Sie einen hochohmigen Teiler verwenden, da sonst eine erhebliche Leistung abgeführt wird. Ein oberer Widerstand von 1 MΩ und ein unterer Widerstand von 10 kΩ scheinen zu funktionieren. Das sind nicht ganz 1/4 W bei 480 V in und natürlich viel weniger bei niedrigeren Spannungen. Es bietet auch einen Impedanzausgang von 10 kΩ, um den A/D-Eingang anzusteuern.

Der Spannungsteiler R1, R3 muss ungefähr die Schwellenspannung des Nmos erzeugen, die normalerweise etwa 0,7 V beträgt, wenn der Eingang 5 V beträgt. Die Zener-Diode dient zum Schutz des Nmos-Gates, sodass alles über der gewählten Zener-Spannung direkt auf Masse fällt. Dies ermöglicht einen sehr breiten Eingangsbereich. R1 muss einen Widerstand von etwa 1 MOhm oder mehr haben, um zu verhindern, dass auf der Eingangsseite zu viel Strom fließt. Der Ausgang ist ein einfacher invertierender Verstärkerausgang mit gemeinsamer Quelle. R2 sollte an den gewünschten Ausgangsstrom angepasst werden, dh Vdd/R2=I. Stellen Sie sicher, dass Vdd NICHT mit Ihrem Eingangssignal identisch ist. Es sollte auf einem Niveau sein, mit dem M1 umgehen kann.

Die Funktionsweise dieser Schaltung liegt zwischen 0 und 5 Volt. Der Spannungsteiler sollte keine Spannung liefern, die hoch genug ist, um die Schwellenspannung des Nmos zu erreichen. Oberhalb von 5 Volt wird die Schwellenspannung erreicht, der NMOS schaltet ein und treibt den Ausgang auf Masse. Wenn der Eingang sehr hoch wird und der Spannungsteiler beginnt, eine zu hohe Spannung durchzulassen, "springt" die Zenerdiode und begrenzt die Eingangsspannung auf, in diesem Fall 5 V max.

Die 5-V-Schwelle ist nicht besonders genau, da die Schwellenspannungen an Mosfets je nach Herstellungsprozess variieren können. Wenn eine größere Genauigkeit erforderlich ist, würde ich zu einer Operationsverstärkerlösung gehen, es sei denn, die in den anderen Antworten erwähnten digitalen Lösungen funktionieren ebenfalls.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Ich denke, Ihr Spannungsbereich wird mit einer Schaltung schwer zu erreichen sein.

Ich habe Industrieeingänge hergestellt, die für Eingänge im Bereich von 0 bis etwa 50 V robust waren. Als Eingang habe ich eine Optokoppler-LED verwendet. Anstatt einen Widerstand zum Vorspannen des Optokopplers zu verwenden, habe ich eine Stromreglerdiode vor der LED verwendet, was zu einem linearen Anstieg der Verlustleistung in der Vorspannungskomponente führt, wenn die Spannung ansteigt, anstatt zu einem quadratischen Anstieg, wie Sie es mit einem Widerstand erhalten.

Ich habe eine etwas andere Strategie zum Erfassen von Hochspannungen mit einem Optokoppler verwendet. Ich werde die Schaltung davon in Kürze posten.

Strombegrenzungs-/Regeldioden sind großartig, ich habe vor einiger Zeit ein ähnliches Problem angegangen, also dachte ich, ich würde meine Erkenntnisse teilen:

Ich habe einen Gleichrichter in mehrere Strombegrenzungsdioden in Reihe geschaltet, um einen Optokoppler zu steuern. Der Semitec E-202 leitet 0,5-2 mA über einen Spannungsbereich von 0,5 bis 100 V. Sechs E-202 in Reihe mit einem Vishay SFH618 Opto sollten 0,5 mA ziemlich leicht durchlassen (unter der Annahme, dass etwa 3,3 V oder 5 V für die Optoversorgung verfügbar sind).

Es gibt nicht viel Spielraum und Ihr Ausgangssignal wird ziemlich klein sein, aber Sie haben eine sehr gute Isolierung und eine zuverlässige Erkennung des Vorhandenseins / Nichtvorhandenseins von Spannung zwischen etwa 4,5 V und 600 V (denken Sie daran, dass 480 Vrms Ihnen 580 VDC ausgibt). der Gleichrichter).

TI hat eine ziemlich gute Lösung, die Ihnen helfen kann, bis zu 350 V DC zu erfassen. Die Idee ist, den Strom durch einen Widerstand und eine zusätzliche Strombegrenzungsschaltung zu begrenzen:

Anbindung von Hochspannungsanwendungen an Low-Power-Controller