Подскажите, пожалуйста новичку, или направьте, где почитать.
Микроконтроллер AVR, на входные ножки порта нужно завести сигналы с уровнем 9-15В от внешних устройств. Питание микроконтроллера 5В. Как правильно согласовать эти уровни?
Частота сигналов небольшая. Сигнал может принимать значение либо 0 (0 .. 0,8В), либо высокий уровень (9 .. 15В), либо висеть в воздухе. Хотелось бы найти решение с одной стороны простое, с другой - достаточно надежное, чтобы работало устойчиво и чтобы не спалить МК. Если вход окажется в воздухе - чтобы порт МК оказался подтянутым на + или -, во избежание неопределенностей. Похоже просто делителем не обойдешься? И еще один ньюанс: на разных ножках порта ожидаются свои определенные уровни, т.е. значащий 0, либо значащая 1. Т.е. если вход ждет 0, то подтяжка должна быть к плюсу, а если 1 (высокий уровень), то к нулю. Наверное придется делать разные схемные решения для входов с активным плюсом, и входов с активным нулем.

А почему простой делитель вызывает у Вас недоверие?

В таких случаях я обычно обхожусь одним резистором (4,7к-10к), который ограничит ток, а избыток напряжения стечет по защитном диоде, которые имеются по каждому порту контроллера.
Подтяжку же можно включить внутреннею. Если же источник сигнала подвержен воздействию помех (например длинная линия), тогда стоит рассмотреть вариант с делителем.

Используйте делитель, стабилитрон, и транзисторную оптопару с "горячей" стороны, и внутренний подтягивающий резистор
для питания транзистора оптопары со стороны МК...

Получите классическую входную цепь промышленных ПЛК и пр. приборов автоматики...
А уровни можете тогда хоть 300 вольт заводить... Главное делитель подобрать чтобы не грелся...

делителя со стабилитроном достаточно

В каких-то случаях можно обойтись высокоомным резистором или RC цепочкой. В каких-то не всё так просто. На сахаре (http://caxapa.ru/126999.html) обсуждали похожий вопрос, больше про пики, но перекреплённый даташит всем прочитать полезно.

Если плюс гуляет (от 9 до 15В), то и поделенное напряжение тоже будет не строго 5В, а может просадиться ниже - мне кажется не очень стабильно получится. Хотелось бы хороший стопроцентный вариант.

Здесь уже озвучены сто процентные вариант(ы).

Это пожалуй самый простой вариант, а он действительно безопасен для контроллера? Поэкспериментировать надо...


Неубиваемая схемка должна получиться. А можно обойтись без оптопары, просто транзистором?


Да, наверное самое простое решение, исключающее плавающий высокий уровень. Спасибо!


Схемки интересные, спасибо! Надо будет попереводить текст. Нужно определиться - нужен транзистор, или достаточно стабилитрона. Какие преимущества с транзистором? Более высокое входное сопротивление?


Согласен, особенно с оптопарой. Но хочется не перегрузить схему избыточно. Спасибо за ответы!

Уверяю Вас абсолютно безопасен! Ток защитных (или паразитных) диодов которые есть по каждому порту проца безопасен до 20мА, если не ошибаюсь (была когда то здесь дискуссия по данному вопросу). Например при резисторе в 4,7к и максимальном входном (наибольший ток) 15В, имеем ток 15/4,7=3,2мА! прошу прощения, ошибся исправляю Iвх=(Uвх_мах-Uпит)/R, I=(15-5)/4,7=2мА.
Все дело в том что Вы начинающий радиолюбитель и боитесь сделать маленький шаг. Не стоит боятся, попробуйте, практические эксперименты прояснят многие вопросы, особенно если они наглядны на осциллографе.

Слишком наворочено.


Делайте так. Вам будет на душе спокойней .

Не стоит бояться - каждый радиолюбитель должен хоть раз в жизни понюхать запах сгоревшей электроники .
Но думаю не в этот раз, задача слишком тривиальная....

Не нужно вводить в заблуждение безапелляционными неверными утверждениями. Вы же не знаете, какой именно тип стабилизатора в питании МК применяет топикстартер? А стабилизаторы в подавляющем большинстве регулируют только вытекающий ток. "Паразитный" ток через защитные диоды пинов с нескольких входов (вы не обратили внимание, что исходный вопрос не про один вход, а про несколько?) может легко превысить потребление самого МК, напряжение питания его повысится выше максимально допустимого и кранты этому МК.
TU22 , тема защиты входов МК не нова и обсуждалась на форуме неоднократно. Стоит воспользоваться поиском по форуму.

Абсолютно с Вами согласен! Я почему-то только о диодах думал когда отвечал  . Практически же, у меня того случая еще не было, да и вероятность его ИМХО достаточно низка.

Для выяснения истины, не мешало бы узнать от чего запитан процессор и что еще есть в схеме с тем же питанием?

Кстати, а что будет с процом если питание превысит допустимое? Защелкнется и закоротит питание, при этом сильно нагреваясь (если нет ограничения тока БП)? 

Вот ради интереса провел испытания. Платка с запрограммированным ATMEGA8515 на управление параллельным ЦАПом(который отсутствует), кварц-16МГц больше на плате нет ничего. 

Так вот (питание,В - потребляемый ток, мА): 

    5-18,   5,5-23,  6-27,  6,5-30,  7-34,  7,5-38,  8-43,  8,5-46,  9-55,  9,5-65,  10-70,  10,5-100.

После 10В контроллер начинает ощутимо нагреваться.
При этом работоспособность сохраняется вплоть до 8В! (смотрел осцилом на нескольких портах). После 8В - состояния на портах фиксируются на каком-то случайном уровне. При возврате к "работоспособному" напряжению - работа возобновляется (генерация продолжается).

Стабилизатор на КР142ЕН5. Глубоко вы копнули - я бы не догадался о таком подводном камне. Прежде, чем создать тему, искал по форуму по ключевым фразам типа согласование 12 и 5 вольт, не нашел убедительного ответа. Попробую поискать по "защита входов МК". Спасибо!


Питание от кренки. Кроме МК от 5В больше ничего не питается. Пока остановлюсь на варианте с делителем и стабилитроном.

Вы можете гарантировать работоспосбность для любого изделия на этом МК? Вот производитель почему-то не гарантирует. Т.е. если вы берете полную ответственность на себя, то вперед! питайте МК хоть от 24В, поставив его на теплоотвод.

Мне уже просто неудобно постоянно давать ссылки на свои же сообщения

Автору:
Не надо ходить по граблям и использовать защитные диоды внутренние слишком вольно.
Если Вам нужна надежность и спокойствие, то прислушайтесь к сообщению №4 этой темы.

Сделайте простейший инвертор на маломощном полевом транзисторе, например BSS138 (n MOSFET). К затвору спокойно прикладываете от -20 до +20В. Вход висит в воздухе - на входе МК "1". При любом входном напряжении (пока не пробит затвор) не будет ни выхода за рамки питания, ни фантомного питания.