Spróbowałbym rozwiązania z dzielnikiem rezystora, jak pokazano poniżej.

Wybierz współczynnik rezystora tak, aby podzielone napięcie było na odpowiednim poziomie dla MCU, gdy napięcie wejściowe jest znamionowe.Napięcie diody Zenera jest wybierane w celu zaciśnięcia sygnału wejściowego MCU, gdy wartość wejściowa przekracza maksymalne napięcie wejściowe.Zener będzie również chronił MCU, jeśli sygnał wejściowy będzie ujemny.

To rozwiązanie sprawdzi się doskonale w określonym przez Ciebie stosunkowo niskim zakresie częstotliwości.

Użyj takiego obwodu:

^{symuluj ten obwód - schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

R1 i R2 określają zakres napięcia i wykonują początkowy podział. Te rezystory muszą mieć pewną moc. Typowa wartość to MELF 0,4 ​​W. Wszystkie inne mogą być rezystorami chipowymi / kondensatorami.

R3 zapobiega wszelkim przepięciom, które mogłyby spowodować uszkodzenie wyzwalacza Schmitta. R4 i R5 są opcjonalne, aby zapobiec wszelkim pływającym sygnałom.
Jednak kombinacja R3 / R4 może być również użyta do dostosowania progu, jeśli to konieczne.

C1 i C2 określają maksymalną prędkość. Kombinacja R3 / C2 może filtrować wolno. C1 filtruje stany nieustalone.

Oddzielny wyzwalacz Schmitta jest używany, ponieważ można je uzyskać naprawdę małe i tanie. Zapobiega też kierowaniu słabego sygnału na długie ścieżki. Będąc także ofiarnym udziałem w poważnych falach.

Zaprojektowałem ten obwód na podstawie tego, co widziałem w PLC. Powyższy obwód jest dla 24V. Wyreguluj rezystory tak, aby pasowały do ​​12 V zgodnie z normą IEC61131-2.

Koncepcja normy polega na zapewnieniu, że wejście musi obniżyć minimalną ilość prądu przed uznaniem go za „1”. Te trzy typy określają, ile i są stosowane na podstawie hałasu otoczenia. Zapobiega to dotykaniu go lub pobliskich przekaźników. Wadą jest to, że R1 / 2 musi mieć przyzwoitą moc i niski opór.

Użyłbym dzielnika rezystorowego, a następnie chroniłbym uC za pomocą Zenera 5,1 V

Jeśli umieścisz zenera między pinem a masą równolegle z, powiedzmy, rezystorem obniżającym napięcie 10k, a następnie podaj swój sygnał podziału napięcia, a następnie ... zener jest więcej niż wystarczająco szybki i tani / łatwy.

Często to robię i dzielę sygnał przed zenerem przez pulę.

Inna opcja jest tak samo połączona, jeśli naprawdę martwisz się, że można użyć opto, jeśli nie jest to problem z bezpieczeństwem, poszedłbym z powyższym lub miałbym pin normalnie wysoki od 5 V Vcc i pociągnąć go nisko za pomocą fet (off topmojej głowy 2N7000 powinno działać) - ale jest to mniej proste niż opcja zenera.

Jeśli poziomy sygnału to GND i 12 V (lub> 5 V), najprostszym iw 100% bezpiecznym sposobem jest:

^{symuluj ten obwód - schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

To, czy naprawdę służy to Twojemu celowi, zależy od faktycznej impedancji sygnału 12 V (powinien być znacznie poniżej R1) i tego, co masz na myśli mówiąc „brudny”.

Ponadto, jak słusznie zauważa @MichaelKaras, niski poziom na wejściu µC może zostać przesunięty do niskiego poziomu sygnału 12V plus Vf diody (do około 0,7V).Powinieneś sprawdzić, czy jest to problem w Twoim przypadku, czy nie.Jeśli tak, nadal możesz spróbować użyć diody Schottky'ego z Vf około 0,35 V.

Użyłbym optoizolatora, 100 Hz z łatwością mieści się w zakresie każdego przyzwoitego.Pojawia się na myśl 4n25 jako wspólny numer części i wiem, że może to być znacznie lepsze niż 100 Hz.

Wybrana metoda zależy częściowo od tego, co robi sygnał wejściowy, jak się zachowuje i jaki może to mieć wpływ na obwód wejściowy i kod, który go odczytuje?

np. Czy to zawsze 12V? Czy ma kolce lub hałas? Ile prądu może napędzać? Czy można w to wprowadzić prąd? Czy pobieranie prądu wpłynie na cokolwiek innego? Czy jest to krytyczne dla bezpieczeństwa? ....

Z tego powodu nie ma uniwersalnej odpowiedzi na to pytanie, ponieważ „prawidłowe” rozwiązanie zależy od tego, co robi reszta systemu. Wybrane rozwiązanie spełniające wymagania będzie miało inny koszt i złożoność.

To powiedziawszy, ponieważ nikt jeszcze tego nie zasugerował, pójdę po wejście FET.

Można użyć JFET lub MOSFET i może to być wspólne źródło lub wspólne tryby drenu. Na przykład zwykły drenaż:

^{symuluj ten obwód - schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Zaletą trybu wspólnego drenu jest to, że umożliwia on podłączenie wejścia zarówno do analogowego (np. ADC), jak i cyfrowego pinu. Jeśli sygnał jest naprawdę cyfrowy, włączyłbym wyzwalacz Schmitta na wejściu procesora (jeśli taki posiada) lub dodałbym zewnętrzny bufor Schmitta do styku wejściowego procesora.

Zalety

• Bardzo wysoka impedancja wejściowa
• Częściowo izolowane wejście (może wytrzymać +/- 30V, w zależności od wyboru FET)
• Możliwy analog
• Minimalny wpływ na sygnał zewnętrzny

^{symuluj ten obwód - schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Rysunek 1. Interfejs izolowany optycznie.Użyj wewnętrznego podciągania w GPIO.

Optoizolator rozwiązuje kilka problemów.

• Pełna separacja galwaniczna między obwodem 12 V a logiką 5 V.
• Obsługuje brudny sygnał 12 V bez ryzyka.
• Prostota.

^{symuluj ten obwód - schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

R1, R2 i C1 tworzą dzielnik napięcia z filtrem dolnoprzepustowym 1 kHz.Każdy niechciany sygnał wysokiej częstotliwości przemieszczający się na napięciu 12V może zostać odfiltrowany.Obliczenie częstotliwości filtra wynosi 1 / (2 pi R2 C1).Uwaga: Podstawa wymaga co najmniej 0,7 V do prawidłowego działania, należy zachować ostrożność podczas regulacji rezystora.

BJT jest używany, ponieważ jest bardzo powszechny w porównaniu z mosfetem.W przypadku, gdy 12 V jest nadal aktywne, ale 5 V dla twojego uC jest wyłączone, BJT nie przekaże prądu do styku i nie spowoduje uszkodzenia.

W przypadku programowania uC użyj wyzwalacza od wysokiego do niskiego, aby zliczać puls.Ponieważ ten obwód odwróci impuls.

Generalnie wejścia MCU są już zabezpieczone diodami zaciskowymi, o ile masz rezystor o zoptymalizowanej wartości (wystarczająco wysoki dla cęgów i wystarczająco niski do próbkowania) i masz dobrą przepustowość obejścia między VDD i VSS, nienie muszę się tym martwić.Więc wystarczy rezystor.

edycja: Dzięki komentarzowi PeterJ, chcę to wyjaśnić nieco dokładniej.Najmniejsza moc pobierana przez MCU (zakładając, że nie jest w stanie uśpienia), pojemność obejścia, wartość rezystora;kiedy wszystkie z nich są w punkcie kompromisu - co jest łatwo bardzo ogólnym przypadkiem, w którym tylko warunek używa rezystora około 10 kOhm - jedyny rezystor jest w porządku do prostego zastosowania OP.

Możesz wybrać regulator napięcia LM7805 / LM7803 odpowiednio dla 5 V i 3,3 V. Zakładam, że uC jest izolowane od obciążenia wymagającego prądu, jeśli takie istnieje.