连接微控制器和传感器输出的接口电路

可编程逻辑控制器和工业传感器输出端在和MCU连接的时候通常不太安全，一般都需要附加的TTL电路和 CMOS 信号，这使得传感器的易用性受到影响。当传感器使用NPN输出状态，支持外接上拉电阻连接到传感器电源(范围10-30V，典型值为24V)输出的时候，下图提供了简单的接口解决方案。该设计转换后的信号输出与TTL/CMOS电路的输入级完全兼容，能够支持500霢的输出负载电流（拉电流）和100mA的输入负载电流（灌电流）。 NPN上拉电阻分为两部分，上部(R1)是高功率端，电阻1W，电阻1K欧。下部(R2)是低功率端，电阻10K欧，电压1/4W。电路还有另外两部分，齐纳二极管 D1(根据逻辑电位的要求不同，可选5.1V或3.3V)和电容C1.电容C2 是备选方案，在传感器低频信号输出的时候，用于高频噪声抑制。 齐纳二极管在设计中实现两项功能。主要功能为设定稳定且安全的电压，保证转换的信号输出时微控制器的安全。另外一项功能是和C1一起提供可变的输出，保证MCU的供电。电路当前的容量最大为 7.5mA，但对于运行低功率微控制器和LCD显示的要求来说足够了。 如果用于噪声抑制，C2的数值应该满足时变的R2xC2匹配1/3传感器或PLC输出的最大运行频率的要求。最大频率在10kHz以上的传感器不需要C2，因为线缆电容可满足滤波需求。质量较好的双绞线和同轴电缆在信号输出方面将带来最好的效果。