Optimale Eingangsbeschaltung für 24V µC Eingang

[Klebwax]

Ich habe einmal eine Siemens Eingangskarte repariert (von einer alten SPS). Dort war ein Spannungsteiler auf die Basis eines Transistor, dieser hat dann den Optokoppler geschaltet.

Da kann man erkennen, daß es unter Umständen auf mehr als nur elektrische Werte ankommt. Optokoppler sind nicht nötig, wenn gemeinsame Potentiale der SPS und der übrigen Elektronik vorliegen. Baue ich aber eine Steuerung, die überall problemlos eingesetzt werden kann, macht es möglicherweise Sinn, immer Optokoppler einzubauen. Muß ich davon ausgehen, daß Angaben über die Potentiale von Sensoren von den Anwendern nicht gelesen oder nicht verstanden werden und dauernd fallen die Geräte dem Service auf die Füße, kann es auch kaufmännisch Sinn machen technisch eigentlich unnötige Optokoppler einzusetzen. Wenn die Fälle von Falschpolung im Service zu häufig (und damit zu teuer) werden, würd ich auch einen eigentlich unsinnigen Brückengleichrichter da hin setzen.

Bei einem System, daß ich selbst unter Kontrolle habe, würde ich so vorgehen:
zuerst sicherstellen, daß beide Schaltungen eine gemeinsame Masse haben. Wenn das gewährleistet ist, die 24V mit einem Spannungsteiler auf ca. 5V bringen. Dazu dann noch Klemmdioden auf Vcc und GND.

Dann kann man sich die Signale auf der 5V Seite (wenn man ängstlich ist, ohne µC) mal auf dem Scope ansehen und die Signalpegel verifizieren. Zur Not muß man den Spannungsteiler noch etwas anpassen. Mit dem Labornetzteil kann man den High-Pegel noch varieren und prüfen, ob die Klemmdioden wirken.

Ich denke, mit diesem Ansatz kann man praktisch arbeiten. Ein Produkt ist das natürlich nicht. Und optimal gibt es nicht wirklich.

MfG Klebwax

[Peter(TOO)]

Hallo,

So mitte der 80er habe ich einen einfachst Duspol zerlegt. Der hat zwei LEDs, welche so ab 12V leuchten und Spannungen bis um 400V detektieren kann und die Polarität anzeigen.
Im intern fand ich 2 antiparallele LEDs dazu in Serie einen Widerstand und einen Kaltleiter.
Auf den Kaltleiter war zumindest ein Siemens-Logo.

Ein Anruf bei Siemens ergab, dass der Kaltleiter zwar nicht im Datenbuch zu finden ist, ansonsten aber frei erhältlich ist.

Ich habe dann eine Menge Geräte, mit Optokoppler gebaut, welche diesen Kaltleiter verwendet haben.

Der grosse Vorteil war, dass es kein einziger Elektriker geschafft hat so einen Eingang zu zerschiessen
Wenn Industrie-Elektriker zwei Drähte und zwei Klemmen haben, wird das mal angeklemmt. Wenn es nicht raucht, wird's schon gut sein
Musst ich leider öfters erleben, ergibt dann gerne dies gekräuselten schwarzen Leiterbahnen, allerdings nicht nur zur Weihnachtszeit!

Die Schaltschwelle lag so um die 8V, man konnte also jedes Signal zwischen 12V und, damals noch 380V, AC oder DC, als Signal anlegen (380V habe ich getestet, war aber wegen der verwendeten Stecker auf 22VAc begrenzt).

Den Serienwiderstand benötigt man um die Stossströme zu begrenzen, da der PTC einige 1/10s benötigt um sich aufzuheizen.
Da das Schalten der kritische Punkt ist, habe ich eine Schaltung gebaut, welche den Eingang alle paar Sekunden geschaltet hat (entsprechend der Abkühlzeit des PTC) und dies im Dauerbetrieb einige Wochen laufen gehabt.

Diese Schaltung habe ich etwa Mitte der 90er Jahre eingesetzt, allerdings habe ich die Unterlagen nicht mehr.

MfG Peter(TOO)

[demmy]

Hallo zusammen,

also ich habe mich jetzt nach langem hin und her dazu entschieden die Beschaltung für einen Eingang und Ausgang folgendermaßen auszuführen:



Ich denke das ist für meinen Anwendungsfall ausreichend genug und ich bin so sehr flexibel bez. galvanischer Trennung oder nicht.

[Klebwax]

Hallo zusammen,

also ich habe mich jetzt nach langem hin und her dazu entschieden die Beschaltung für einen Eingang und Ausgang folgendermaßen auszuführen:



Ich denke das ist für meinen Anwendungsfall ausreichend genug und ich bin so sehr flexibel bez. galvanischer Trennung oder nicht.

Deine Entscheidung. Schau aber noch mal nach, ob bei den zwei hintereinadergeschalteten LEDs beim Ausgang ausreichend Strom für den Opto fließt. Ansonsten sieht das für mich ok aus.

Mir wäre das für Hobbyprojekte zu aufwändig. Bei mehreren Ein- bzw Ausgängen kost das mehr und nimmt mehr Platz ein, als der ganze µC selbst. Aber wie gesagt, deine Entscheidung.

MfG Klebwax

[Peter(TOO)]

Hallo,

also ich habe mich jetzt nach langem hin und her dazu entschieden die Beschaltung für einen Eingang und Ausgang folgendermaßen auszuführen:



Ich denke das ist für meinen Anwendungsfall ausreichend genug und ich bin so sehr flexibel bez. galvanischer Trennung oder nicht.

Mir ist noch nicht klar in welchem Umfeld das eingesetzt werden soll?
Deine Schaltung hat keinen Schutz gegen Verpolung und Spannungsspitzen.

MfG Peter(TOO)

[021aet04]

Ich habe gestern die Eingangsbeschaltung analysiert.

Die erste Karte ist eine Siemens Optokopplerkarte SMP-E217:

Leds sind spezielle, wenn man nach der Karte sucht findet man einige Fotos.
Die beiden 910Ohm Widerstände sind stärkere, das ist die Fehlerquelle der Karte (habe ich schon 2 mal Repariert indem ich diese nachgelotet habe), das sind die roten auf den Fotos.
D1 und D2 ist eine einzelne BAW56, deswegen habe ich 2 Kanäle gezeichnet.
Optokoppler sind SFH610-3

Die zweite Karte ist eine 6ES5 482-8MA13 (2 Eingangsports und 2 Ausgangsports), Bauteile sind alles in SMD:

Was D1 für eine Diode ist weiß ich nicht, könnte eine 1N4148 sein.
Was R2 ist weiß ich nicht, schaut aus wie eine Diode, hat aber ca. 500Ohm (in beide Richtungen), steigt dann bei Temperaturerhöhung auf ca. 1k2 an und sinkt dann wieder etwas ab. Getestet mit Lötkolben, gemessen im eingebauten Zustand.
Parallel zu R4 ist die Kontrollled, habe ich vergessen einzuzeichnen.
U1 ist ein Quad OP AU2902D
Die Versorgung für den OP bzw Spannungsteiler kommt vom Rückwandbus, welche Spannung diese hat weiß ich nicht, nicht gemessen.

MfG Hannes

[demmy]

Hey super,

vielen Dank für die ganzen Informationen.

Also mein Einsatzgebit hat keine besonders rauen Umgebungsbedingungen. Es ist eher mit sehr geringen bis keinen Störeinflüssen zu rechnen.
Als Verpolschutz könnte man noch eine Diode vorsehen. An was hast du denn bei dem Überspannungsschutz gedacht?

[021aet04]

In der PDF ist der Verpolschutz einmal die parallele Diode zum Optokoppler und bei der 2ten Schaltung die Diode in Serie.

Ich habe es einmal so gemacht. Eingang Widerstand Zener Diode Masse, parallel zur Zener Diode widerstand Diode vom Optokoppler Masse

Somit hast du auch einen Überspannungsschutz. Eventuell noch eine polyfuse damit der Strom nicht zu groß wird.

MfG Hannes