在 50 m 范围内传输 10 Hz 并不是一个难题,因此您会发现有很多方法可以做到这一点。对于与您以前的解决方案几乎一样简单的解决方案,我建议使用简单的齐纳电路。
像以前一样,您只需为传感器提供 5 V 以上的电压。比如说 6 - 12 V,然后让这个限制电路将电压降低到与下游电路兼容的水平。您需要根据传感器电路的最大(或所需)输出电流和您选择的传感器电压来调整 R1 的值。成本可能非常接近 7805 解决方案,具体取决于您选择哪种齐纳二极管。
就像另一个答案中建议的光耦合器一样,这可以防止电缆上感应的高压瞬变,因为齐纳二极管可以将这些瞬变分流到地。光耦合器电路可以断开发送和接收系统之间的接地回路,但如果您的 7805 解决方案正常工作,齐纳二极管也应该能正常工作。
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如果你愿意做更多的工作,你可以通过稍微复杂一点来改进这个电路:
添加的肖特基二极管可保护您的下游电路免受负瞬变的影响。齐纳二极管可以做到这一点,但只会将瞬态限制在 -0.7 V 左右。肖特基会将它们限制在 -0.3 或 -0.2 V,如果它是典型的逻辑门,这对于下游设备来说会更安全。
添加的 4.7 uF 电容将有助于在输入低时降低噪声。
最后,我将齐纳电压调低以确保输出对于 5 V 逻辑门是安全的,即使允许齐纳电压出现一些漂移,并增加 R1 以减少驱动输入所需的电流。
所有这些都需要调整以适应您的传感器和下游电路的细节。
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在看到它之前,我需要一夜之间思考的一个关键点:
假设您的 50 m 电缆包含一根信号线和一根接地(或返回)线,则光耦合器可防止共模瞬变(即,当信号和接地线一起改变相对于接收电路接地的电压时),而齐纳电路可防止信号线电压相对于地线发生变化的差分瞬变。
如果附近的雷击导致接地和信号线一起跳到 100 V 一毫秒,您需要光耦合器电路来保护您的接收器免受损坏。
但是,如果附近的电机开启导致信号线跳到地线上方 30 V,则需要齐纳电路来保护光耦合器免受过载。
当然,电缆的类型及其环境决定了哪种情况更有可能发生。如果您使用通用控制线,则任何一种情况都是现实的。如果您使用的是同轴电缆,则更有可能出现共模瞬变,但您还应考虑在电缆未连接到接收器时因处理而造成 ESD 损坏的可能性,以及电缆最初充电时的影响当它插入接收器时。