Wie verbinde ich einen industriellen 24-V-Sensor mit einem 3,3-V-Eingangs-Raspberry-Pi-Pin?

Ich versuche Spannungsteiler zu vermeiden und Leiterplatten zu bauen.

Dann würde ich mich für ein Relais und eine 3,3-V-Stromversorgung entscheiden, wie im folgenden Schema gezeigt.

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

Auf diese Weise erhalten Sie nur dann effektiv 3,3 V an Ihren Eingangspin, wenn der Sensorausgang zu hoch wird.

Nun, da Sie erwähnt haben, dass dies eine industrielle Umgebung ist , würde ich ein Industrierelais verwenden, wie zum Beispiel dieses .

Hinweis: Das Schema soll nur einen allgemeinen Überblick darüber geben, was zu tun ist. Wenn Sie den Stromverbrauch begrenzen möchten, wäre ein MOSFET oder ein Optokoppler besser, wie von Ratchet Freak vorgeschlagen. Solche Lösungen ermöglichen auch ein schnelleres Umschalten.

Obwohl andere Lösungen schnellere Schaltfähigkeiten bieten als die vorgeschlagenen Schaltkreise, habe ich gesehen, dass Omron-Relais verwendet werden, um bewegliche Teile auf einigen der schnellsten Montagelinien in Europa zu erkennen, die über 2000 Teile pro Minute produzieren.

Wie die andere Antwort von Michael vorschlägt, müssen Sie möglicherweise Folgendes tun:

Stellen Sie die notwendige Signalkonditionierung außerhalb Ihres MCU-Boards bereit.

Aus dem Online-Datenblatt Ihres Sensors werden die Ausgänge wie folgt beschrieben:

Ein PNP-Ausgang von einem Sensor bedeutet, dass der Ausgang ein aktives Schaltelement hat, das das Ausgangssignal in Richtung der Versorgungsspannung zieht, wenn es sich im logischen Zustand „hoch“ befindet. Im anderen Zustand wird der aktive Schaltausgang abgeschaltet und der Ausgang wird entweder zu einem offenen Stromkreis oder wird über einen Innenwiderstand passiv nach unten gezogen. (Meiner Erfahrung nach ist es typisch, dass der Ausgang überhaupt keinen internen Pulldown-Widerstand hat, und es liegt an der Benutzeranwendung, eine solche erforderliche Schaltung bereitzustellen).

Sie benötigen eine Schnittstellenschaltung, um dies mit Ihren MCU-Eingängen verbinden zu können. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten:

1. Spannungsteiler mit zwei Widerständen von Ausgang zu GND, um den aktiven High-Ausgang des Sensors von 22 V -> 24 V auf ~ 3 V zu teilen.
2. Verwenden Sie einen NPN-Transistor mit einem Widerstand von seiner Basis zum Sensorausgang. Emitter mit GND und Kollektor mit MCU-Eingang und Pullup-Widerstand mit MCU-Versorgungsspannung verbunden.
3. Ein Widerstand vom Sensorausgang zum Anodeneingang eines Optokopplers. Kathode des Optokopplers an GND.

Beachten Sie, dass die von Ihnen verwendete MCU-Platine nicht direkt für den Einsatz in einer industriellen Anwendung ausgelegt ist und daher nicht mit Eingängen ausgestattet ist, die für typische industrielle Geräteausgänge konditioniert sind. Wenn Sie ein kommerzielles Gerät wie eine kleine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) verwenden, hätte es Eingänge, die mit nur Drähten direkt mit dem Sensorausgang verbunden werden könnten. In Ihrem Fall müssen Sie die notwendige Signalkonditionierung außerhalb Ihrer MCU-Platine bereitstellen. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Signalschnittstellenoptionen muss Ihre Schaltung auch den Schutz der MCU-Eingänge gegen ESD und mögliche Gleichtaktspannungsunterschiede in den GND-Pegeln zwischen MCU-Standort und Sensorstandort bewältigen, wenn sie weit voneinander entfernt verdrahtet sind.