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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schutz von RS485-Abschlusswiderständen


Autor: Fred (Gast)
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Hallo,
RS485-Datenübertragungsstrecken sind üblicherweise mit 
120-Ohm-Widerständen abgeschlossen. Nun passiert es aber, dass jemand 
beim Installieren aus Versehen 24-Volt-DC auf diese Klemmen legt. Den 
Treibern macht das nichts, denn sie sind ausreichend rückspeisefest. Nur 
die Widerstände glühen dabei einmal auf und hinterher sucht man dann 
merkwürdige Datenübertragungsfehler.

Wie sieht eine einfache Schutzbeschaltung für die Widerstände aus, die 
auch mit dauernd anliegenden 24-Volt-DC klar kommt?

Natürlich kann auch einfach ein Widerstand mit 5 Watt max. 
Verlustleistung verwendet werden. Diese Widerstände sind aber leider 
sehr groß und passen nicht unbedingt in jedes Gerät.

Gruß Fred

Autor: ich (Gast)
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Dauerhaft wüsste ich jetzt auf Anhieb nichts.
Allerdings könnte man eine Suppressordiode einsetzen. Funktioniert 
natürlich nur wenn das einspeisende Gerät bei Überstrom abschaltet.

Ein Varistor längs in die Datenleitung wäre auch denkbar.

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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den Pfuschern ordentlich auf die Finger klopfen :-)
Ansonsten fällt mir nur ein NTC/Polyfuse in Reihe ein, dazu parallel zum 
120R eine Z-Diode oder TVS.
Alles verschlechtert natürlich die dynamischen Eigenschaften der 
Busleitung - was man machen hängt, hängt auch von Datenrate und 
Leitungslänge ab.

Autor: aloha333 (Gast)
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Eher schlecht

Varistoren und Suppressordioden haben riesige Kapazitäten.

Autor: Volker Zabe (vza)
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- fablich gekenzeichnete Buchsen/Klemmen.
- vorkonfecktionierte Kabel
- bessere Ausbilding des Personals.
- 1000€-Sicherung, die die Dödel bezahlen müssen. (-;

Autor: Fred (Gast)
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@ Volker Zabe

Das Dumme ist ja, daß nach korrektem Anschluß auf den ersten Blick alles 
wieder funktioniert. Nur die Datenübertragung ist plötzlich sehr 
wackelig geworden. Diesen Fehler findet dann nur jemand, der schnell mal 
ebend nach Detroit kommen mußte.

Autor: Tourist (Gast)
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Fred schrieb:
> der schnell mal
> ebend nach Detroit kommen mußte.

Jo, touristisch sehr ergiebig ist Detroit eher nicht.

Die Abschlusswiderstände sollte man aber bequem messtechnisch
überwachen können.

Autor: Volker Zabe (vza)
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Verwended doch auschlislich externe Abschlusswiederstände.
Dann reicht eine "Overnight" Lieferung.
Hat auch noch andere Vorteile.
Und den gebrauch von Multimeter kennen selbst die Ammis.

Autor: Detlev T. (detlevt)
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Wenn das passiert, wurde schon vorher etwas falsch gemacht. Zum Beispiel 
durch leichte Verwechslungen bei den Anschlüssen. Das Beste wäre es, das 
zu ändern.

"Schützen" kann man den Widerstand wohl nicht. Denn das würde das 
dynamische Verhalten ja (negativ) beeinflussen. Man könnte aber 
vielleicht entsprechend dimensionierte Widerstände einsetzten. 24V auf 
120 Ohm macht etwa 5W. Solche Widerstände gibt es.

Autor: Entwickler (Gast)
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> 24V auf 120 Ohm macht etwa 5W. Solche Widerstände gibt es.

Wenn der Platz vorhanden ist, würde ich das so machen. Das kostet ein 
paar Cent - jeder weitere Handgriff wäre teurer.

Als nächste Frage kommt jetzt wohl: wie kann man RS485 gegen 230VAC 
schützen? :-)

Autor: Tourist (Gast)
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Wie wär passendes Glühobst, das einen Kaltwiderstand von 120 Ohm hat?

Von 75 Ohm - 200 Ohm sollte der RS-485 auch noch funktionieren.

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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Nicht zukunftssicher, wird bald verboten :-)

Autor: -Gast XIV (Gast)
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Wie wäre es mit aktiver Terminierung (gibt es bei SCSI mit wesentlich 
höhrern Datenraten) oder einer Überspannungs- Schleifenstrom- 
Erdschlusserkennung? Natürlich hochohmig angekoppelt.

Bei Profibus  (auch "nur" RS485) gibt es fertige aktive Terminierungen. 
Ob die aber Fremdspannung erkennen weiß ich nicht.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Fred (Gast)

>Wie sieht eine einfache Schutzbeschaltung für die Widerstände aus, die
>auch mit dauernd anliegenden 24-Volt-DC klar kommt?

Vielleicht über ein 5V Z-Diode + Vorwiderstand eine LED an  den Bus 
klemmen, welche bei >5V leuchtet und somit den Fehler anzeigt. Ebenso 
könnte man auf diese Weise einen Thyristor zünden, der dann den Bus und 
somit das Netzteil kurzschließt, das merkt man sofort ;-)

MfG
Falk

Autor: Reinhard Kern (Gast)
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Hallo,

die Terminierung ist ja nur für Wechselspannung wichtig - man kann also 
den 120-Ohm-Widerstand durch einen Kondensator von z.B. 0.1 µF 
gleichstrommässig abtrennen, dann machen ihm die 24 V nichts mehr aus. 
Die optionalen Pullup/Down-Widerstände können grösser 1 kOhm sein und 
damit leicht so ausgelegt werden, dass sie 24 V aushalten.

Gruss Reinhard

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Reinhard Kern schrieb:
> die Terminierung ist ja nur für Wechselspannung wichtig
Aber nicht, dass jetzt jemand auf die Idee kommt, das beim CAN-Bus auch 
zu probieren...

Ich wäre mir nicht so 100% sicher, dass bei einem "normalen" RS485-Bus 
die Widerstände nicht auch im gleichspannungsnahen Bereich vorhanden 
sein sollten. Denn immerhin kann bei einem RS485-Bus schon mal für 
beliebige Zeit ein statischer Pegel anliegen.

> man kann also den 120-Ohm-Widerstand durch einen Kondensator
> von z.B. 0.1 µF gleichstrommässig abtrennen
Nehmen wir mal eine Baudrate von 9600/s, dann ergibt das für die 
Grundfrequenz (9600 Hz) eine Impedanz von 165 Ohm....
In der Realität sieht das mit der Frequenz und damit der Impedanz aber 
noch deutlich schlechter aus.

Autor: Detlev T. (detlevt)
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Also ich halte die Idee mit dem Kondensator für gut. Vielleicht ergänzt 
man das noch mit einem parallelen Widerstand ohne Kondensator und so 
großem Wert, dass er die 24V aushält.

Autor: KomplexeRechnung (Gast)
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Gibt es denn verschiedene Baudraten? Dann wäre das mit dem C wohl etwas 
schwieriger, oder?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Detlev T. (detlevt)

>Also ich halte die Idee mit dem Kondensator für gut.

Funktioniert auch, nennt sich AC-Terminierung, siehe 
Wellenwiderstand.

>man das noch mit einem parallelen Widerstand ohne Kondensator und so
>großem Wert, dass er die 24V aushält.

Nö, das ist unsinnig.

MFG
Falk

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Lothar Miller (lkmiller) Benutzerseite

>> man kann also den 120-Ohm-Widerstand durch einen Kondensator
>> von z.B. 0.1 µF gleichstrommässig abtrennen
>Nehmen wir mal eine Baudrate von 9600/s, dann ergibt das für die
>Grundfrequenz (9600 Hz) eine Impedanz von 165 Ohm....

???
Gerad DU solltest doch wissen, dass die FREQUENZ nicht der entscheidende 
Punkt für eine Terminierung ist, siehe Wellenwiderstand.

MFg
Falk

Autor: weinbauer (Gast)
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ptc-sicherung?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Falk Brunner schrieb:
> Gerad DU solltest doch wissen...
Ja schon, aber die Größe des Kondensators mit 100nF war mir ein Dorn im 
Auge. Und du selber schreibst doch:
Als grobe Orientierung sollte die Zeitkonstante aus Terminierungswiderstand
mal Kondensator ca. 1000 mal größer sein als die Periodendauer des Taktes 
bzw. die Bitdauer das Datenstroms sein. 
Bitdauer(9600) = 100us --> C = 100us/120Ohm = 1uF


Die (hochohmige) DC-Kopplung der beiden Adern würde ich auch nicht 
vernachlässigen, denn ganz ohne galvanische Verbindung und ohne aktiven 
Treiber könnte da der Gleichtaktbereich der Empfängereingänge schon mal 
verlassen werden...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Lothar Miller (lkmiller) Benutzerseite

>Auge. Und du selber schreibst doch:

Bitte mal richtig zitieren.

"Für Takte und Signale mit konstantem Mittelwert (Manchesterkodierung, 
8B10B Kodierung) kann man den Kondensator sehr groß wählen"

Ist hier kaum gegeben. Hier sollte man eher auf den ersten Ansatz 
zurückgreifen.

"Um den Stromverbrauch allgemein zu senken kann AC-Terminierung 
eingesetzt werden. Dazu wird ein Kondensator in Reihe zum 
Terminierungswiderstand geschaltet. Damit fliesst nur für eine kurze 
Zeit ein Strom, wenn der Pegel wechselt. Nachteilig ist die bisweilen 
kritische Dimensionierung des Kondensators. Er darf nicht zu klein sein, 
damit die Spannung nicht zu schnell steigt und somit der 
Terminierungswiderstand nicht voll wirksam ist. Andererseits darf er 
nicht zu groß sein, damit der Umladevorgang vor dem nächsten 
Flankenwechsel abgeschlossen ist (Taktfrequenz). Hier muß man ggf. 
experimentieren und richtig messen. Typische Werte liegen zwischen 100pF 
und 10nF."

Wenn wir mal von 10ns Anstiegszeit ausgehen, sollte man mal ein tau von 
50ns ins Auge fassen. Macht bei 120 Ohm ca 470pF. Voll geladen ist das 
dann nach 150-250ns, macht ~4-7 Mbit/s als Obergrenze.

MFG
Falk

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Ok, ich fahre (auf Freds Kosten) freiwillig nach Detroit und probiers 
aus...  ;-)

Falls ich das nicht darf, probiere ich es bei gegebener Gelegenheit hier 
mal aus.

Autor: Philipp (Gast)
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Wieso sollte denn der Umladevorgang vor dem Flankenwechsel abgeschlossen 
sein? Nimm 10µF und gut iss. Hat sich schon lange so bewährt!

Autor: Detlev T. (detlevt)
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Falk Brunner schrieb:
> Um den Stromverbrauch allgemein zu senken

Ja, aber darum geht es hier doch gar nicht. Klar, wenn der Kondensator 
groß ist, fließt die ganze Zeit ein Ladestrom. Aber um den zu vermeiden 
geht es ja gar nicht. Sondern es soll eine funktionierende Schaltung 
möglichst wenig abgeändert werden und nur eine Festigkeit gegen höhere 
DC-Spannung erreicht werden.

Zu groß darf der Kondensator natürlich trotzdem nicht werden. Beim 
Anschluss der 24V bekommt der Widerstand eine Wärmemenge von 1/2 C U^2 
ab. Das muss er abkönnen (Wärmekapazität?). Insofern sollte man es mit 
dem Kondensator nicht übertreiben.

Was soll eigentlich passieren, nachdem Depp 1.0 den Fehler bemerkt hat? 
Sollte man da nicht doch einen größeren Widerstand vorsehen, damit sich 
die 24V von dem Kondensator wieder abbauen kann?

Autor: Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite
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Wie wäre es mit einer einfachen Schmelzsicherung?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Frank M. schrieb:
> Wie wäre es mit einer einfachen Schmelzsicherung?
Oder einem Sicherungswiderstand?

Fertig denken, bitte:
Der Witz ist doch, dass auch die durchgebrannte Sicherung nicht ohne 
weiteres erkennbar gewesen wäre. Denn auch mit ausgelöster Sicherung 
hätte die Kommunikation noch ein wenig funktioniert...

Autor: Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite
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Lothar Miller schrieb:
> Fertig denken, bitte:
> Der Witz ist doch, dass auch die durchgebrannte Sicherung nicht ohne
> weiteres erkennbar gewesen wäre. Denn auch mit ausgelöster Sicherung
> hätte die Kommunikation noch ein wenig funktioniert...

Ja, ist mir dann nach dem Wegschicken auch eingefallen, bringt nix. 
Ausser es geht eine rote Lampe an, wenn die Sicherung durchgeschmolzen 
ist ;-)

Autor: Fred (Gast)
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Jetzt habe ich die Lösung:

Der Abschlusswiderstand besteht aus zwei parallel geschalteten 
Widerständen mit je 220 Ohm, 0,5 Watt, zu der eine PTC-Sicherung (z.B. 
MF-R005-0 von Bourns) in Reihe geschaltet wird.

Diese Lösung ist recht klein, preiswert und auch mit dauernd anliegenden 
30 Volt nicht kaputt zu kriegen.

Danke für alle Tipps.

Autor: Ingolf Geißler (harpax)
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Hallo Leute!


Ich stehe vor einem ähnlichem Problem wie Fred.
In unserer Hardware sind an den Datenleitungen MOV's gegen Masse 
verbaut.
Die Hardware benötigt zum Betrieb 12V. Wenn der Elektrische vor Ort bei 
den 4 Drähten durcheinander kommt, dann brennen die MOV's durch und der 
485-Bus ist im Eimer. Bis jetzt bestand meine Billig-Lösung darin, dem 
Elektrischen einen Piezo-Summer (ohne integrierte Elektronik) mit 
Krokoklemmen in die Hand zu drücken, damit er vor anklemmen des 
485-Buses den auch sicher finden kann. Dies hat die Verlustrate aber nur 
wenig gedrückt.

Als Alternative schwebte mir ein "Schaltung" vor, in der zwischen den 
beiden Datenleitungen 2 Z-Dioden (6,xV) ein 5V-Relais hängt. Dieses 
Relais trennt bei Aktivierung den dahinterliegenden Datenbus vom Gerät.

     A o---I>Z--[/]--Z<I---o B

Die Z-Dioden sollten insgesammt ca. 7V verbraten, damit am Relais noch 
5V übrig bleiben. Solange 12V auf der Leitung liegen, gibt es keine 
Verbindung zum dahinterliegenden Gerät. Da wir nur mit 9600 fahren, 
sollten sich die Kapazitäten der Dioden wohl kaum bemerkbar machen. Also 
kann sich der Elektrische auf die Strümpfe machen und den Fehler suchen. 
Der Piepser wird ihm schon sagen wo es klemmt.

Leider bin ich noch nicht dazu gekommen, diese einfache Geschichte am 
lebenden Objekt zu testen - wird aber demnächt erfolgen.



Wäre dies eine vertretbare Variante, oder gibt es da Einsprüche?



Gruß...Harpax

Autor: gaga (Gast)
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-> Wird nicht funktionieren wegen der Kapazitäten der Z-Dioden..

Autor: Ingolf Geißler (harpax)
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Hallo Gaga,


....Sch..e

Jetzt hast Du mich gereitzt!
Werde es morgen früh in der Firma testen!
Dann werde ich mich nochmal melden! :-)


Gruß...Harpax

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Wie sieht eine einfache Schutzbeschaltung für die Widerstände aus, die
>auch mit dauernd anliegenden 24-Volt-DC klar kommt?

Siehe Figure 11 von diesem Datenblatt:

http://cds.linear.com/docs/Datasheet/178591fc.pdf

Kai Klaas

Autor: Michael Roek (mexman) Benutzerseite
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Kai Klaas schrieb:

> Siehe Figure 11 von diesem Datenblatt:
>


Hallo Kai,

es geht hier nicht um den Schutz des Treibers (der LT1075 kann ja 
sowieso +/- 60V) sondern den Schutz der Abschlusswiderstaende!

In Deinem Datenblattbeispiel sind garkeine drin!

Gruss

Michael

Autor: RainerK (Gast)
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Michael Roek-ramirez schrieb:
> Kai Klaas schrieb:
>
>> Siehe Figure 11 von diesem Datenblatt:
>>
>
>
> Hallo Kai,
>
> es geht hier nicht um den Schutz des Treibers (der LT1075 kann ja
> sowieso +/- 60V) sondern den Schutz der Abschlusswiderstaende!
>
> In Deinem Datenblattbeispiel sind garkeine drin!
>
> Gruss
>
> Michael

Bei genauerem Hinschauen wäre dann Rt=120Ω und der serielle 0,1µF schon 
noch aufgefallen?

Das hatten wir weiter oben auch schon und wurde hirnlos zerdummquatscht.

Wenn das nicht die Lösung für den TO Fred ist, schlage ich vor, dass 
nach der erreichten Anzahl an weniger zielführenden Hinweisen, sich hier 
endlich auch noch die Esoteriker zu Wort melden und ein paar 
Voodoo-Beiträge liefern.

Es grüßt RainerK

Autor: Günter (Gast)
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HAllo,

eine Sicherung in Reihe in den Signalweg legen, dann ist nach dem 
Durchbrennen auch mit der Kommunikation schluß.

Günter

Autor: Reinhard Kern (Gast)
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Günter schrieb:
> HAllo,
>
> eine Sicherung in Reihe in den Signalweg legen, dann ist nach dem
> Durchbrennen auch mit der Kommunikation schluß.
>
> Günter

Hallo,

das ist nach der Problemstellung - Kundendienst in Detroit oder so - 
ganz sicher die ultimative Lösung, zumindest für die Fluggesellschaften.

Es ist erstaunlich, wie zielsicher sich hier längere Diskussionen immer 
auf die dümmste aller Möglichkeiten zuentwickeln. Am besten macht man 
als Fachmann gleich einen völlig absurden Vorschlag, dann bleibt man 
wenigstens im Mainstream.

Gruss Reinhard

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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Polyfuse != Sicherung im herkömmlichen Sinn

Autor: Günter (Gast)
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Hallo Reinhard,

absurd?
da schließt jemand Fremdspannung an eine Datenleitung an. Wenn da keine 
Sicherung mehr auslösen darf, Wann dann?
Es wird in Detroit nicht nur Leute geben, die 24V an eine Datenleitung 
anschließen, sonden auch solche, die eine Sicherung wechseln können.

Der 100 Ohm sollte die Sicherung auslösen können. Eine bidirektionale 
Suppressordiode könnte ihn noch unterstützen. Die halten einen 
ordendlichen Strom aus, denn die Diode sollte ja nicht ausfallen.

Günter

Autor: Günter (Gast)
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Die Dioden haben ein paar nF Kapazität, also doch ne Induktivität in 
Reihe.

Autor: RainerK (Gast)
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Was ist das hier für ein ignoranter Dilettantenverein, dass die 
professionelle Lösung aus dem Datenblatt (0,1µF in Serie zu dem 
Abschlusswiderstand) keine Chance hat???

Es knurrt RainerK

Autor: Günter (Gast)
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Dem technischen Teil deiner Antwort stimme ich zu. Jedoch finde ich in 
den Datasheets nirgends, daß die 24V DC an den PINs ertragen. Also 100 
Ohm sind geschützt, IC nicht. (MAX485 z.B.)

Autor: Günter (Gast)
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    lt.gif
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Das mit dem LT1075 hatte ich glatt überlesen :(

Der ist dann natürlich erste Wahl!
Sorry, dann wäre mir aber der PTC sympatischer als der 100nF.

Günter

Autor: Bernhard Seidl (bczech)
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Hallo zusammen,

ich stehe vor der gleichen Problematik. Allerdings möchte ich dies mit 
einer Serienschaltung aus Temperaturschalter (z.B. 
http://airpax.sensata.com/pdfs/6700.pdf ) und Widerstand lösen - beides 
im TO220 Gehäuse. Die Bauteile werden mit ggf. noch einem kleinen 
Kühlkörper und Wärmeleitpaste gegeneinander verschraubt. Im Fehlerfall 
erhitzt sich der Widerstand und wird ab einer definierten Temperatur 
durch den Schalter abgeschaltet. Ist das ein gangbarer Weg oder erkaufe 
ich mir damit weitere Probleme?

Grüße

Autor: Pausenclown (Gast)
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Bernhard Czech schrieb:
> beides
> im TO220 Gehäuse. Die Bauteile werden mit ggf. noch einem kleinen
> Kühlkörper und Wärmeleitpaste gegeneinander verschraubt

...also etwa ein gesamtkunstwerkliches Monstrum in der Größe eines 10 
Watt-Widerstandes...

Fred schrieb:
> Natürlich kann auch einfach ein Widerstand mit 5 Watt max.
> Verlustleistung verwendet werden. Diese Widerstände sind aber leider
> sehr groß und passen nicht unbedingt in jedes Gerät.

Autor: Bernhard Seidl (bczech)
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Meine vorgelagerte Schutzschaltung begrenzt auf +/-15V und ca. 500mA. 
Damit komme ich mit einem Mindestwiderstand von 100 Ohm auf 
P=U*U/R=30*30/100=9 Watt. Die müssen dann jedoch irgendwo hin. In einem 
ca. 30x20x15cm ABS-Gehäuse ist die Dauerheizung aufgrund der Schutzart 
ohne Lüftungslöcher doch einiges. Also wird es zum Temperaturanstieg 
kommen. Dies wiederum wird sich auf die maximale Last des Widerstands 
negativ auswirken. D.h. ich werde eine Widerstand mit einer höheren 
Maximallast benötigen.

Da ich jedoch keine Heizung haben will, kam mir die Idee den Terminator 
mit dem Temperaturschalter abzutrennen. Damit findet die Heizung 
zumindest irgendwann ihr Ende.

: Bearbeitet durch User
Autor: Gerd E. (robberknight)
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Was spricht dagegen in Reihe zum Abschlusswiderstand einen FET zu setzen 
und den FET abzuschalten, sobald über dem Widerstand zu viel Spannung 
abfällt? Das könnte man z.B. mit nem TL431 erkennen und darüber dann den 
FET abschalten.

Wichtig ist ne Selbsthalteschaltung die den FET abgeschaltet lässt bis 
das ganze stromlos geschaltet wurde. Kannst Du z.B. mit 2 Transistoren 
oder über nen kleines Logikgatter (z.B. 74LVC2G14) lösen.

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