Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik SPS: Warum 2xR in Reihe anstatt 1xR im Eingang


von Pepe (Gast)


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Hallo,
ich habe angehängte Eingangsschaltung einer SPS. Die Funktion der 
Schaltung selbst ist mir klar. Aber warum verwendet man zwei Widerstände 
in Reihe ( R1 & R2 ) anstatt nur eines Widerstands. (R1 & R2 sind 
MiniMelfs, R3 ist ein 1206.)

Vielen Dank,
Pepe.

von Joachim B. (jar)


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um leichter auf 4,8k zu kommen oder um die Leistung zu verdauen oder 
weil sie grad in der Bauteilekiste waren....

genaueres weiss nur der Erfinder

von Amateur (Gast)


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Eine sinnvolle Erklärung wären die Aufteilung der Spannung (1/2) oder 
der Wunsch nach 4,8 KOhm (kein E-Wert).

von Flow (Gast)


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> Aufteilung der Spannung (1/2)

Das 1/2 wird nicht durchgängig sein, weil der Emitter
1,5V Vorwärtsspannung hat.
Der R3 ist ein Bypass für kleine von Null Volt abweichende Spannungen.

von MaWin (Gast)


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An 24V würden durch die 4k8 immerhin 20mA fliessen und 0.48 Watt 
abfallen.

Einfache Widerstände vertragen aber bloss 0.25W, also schaltet man 2 in 
Reihe, da verteilt sich die Verlustlkeistung auf 2.

Man hätte auch einen grösseren nehmen können, 1W, aber der wäre teurer.

von Route_66 H. (route_66)


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MaWin schrieb:
> An 24V würden durch die 4k8 immerhin 20mA fliessen und 0.48 Watt
> abfallen.

Mathematik ist wohl zu dieser Tageszeit etwas schwierig?

Ich denke da mehr an Spannungsfestigkeit gegen Transienten in 
industrieller Umgebung.

von GB (Gast)


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Route 66 schrieb:
> Ich denke da mehr an Spannungsfestigkeit gegen Transienten in
> industrieller Umgebung.

Denke ich auch, ich schätze mal es handelt sich bei denen um so etwas 
ähnliches:

http://www.vishay.com/docs/28717/cma0204.pdf

von Fabian F. (fabian_f55)


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Wenn die Platine automatisch bestückt wird ist es meist billiger 2 
gleiche Widerstände zu nehmen, als viele verschiedene Widerstandswerte.

Die meisten Bestücker arbeiten nur mit Tapes auf Rollen. Sagen wir mal 
ich brauche 50x4,7k und 5x 8,2k und ich produziere 100 Platinen, dann 
brauche ich 500 8,2k Widerstände. In Manche Maschinen kann man 
Tape-abschnitte einlegen(Von hand aufrollen, extrakosten), dann braucht 
man aber rund 20cm extra. Ich brauche also rund 800 Widerstände für ca. 
0,03€/Stück->24€

Wenn ich einfach die 8,2k durch 2x4,7k ersetze brauche ich 6000 anstelle 
von 5000 Widerstände. Ab 2500 gibts die auf Rollen, da kostet dann ein 
Widerstand 0,005€. Die 1000 Extra kosten mich also nur 5€ statt 24€ und 
ich habe einen extra Slot frei im Bestücker.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Pepe schrieb:

> ich habe angehängte Eingangsschaltung einer SPS. Die Funktion der
> Schaltung selbst ist mir klar. Aber warum verwendet man zwei Widerstände
> in Reihe ( R1 & R2 ) anstatt nur eines Widerstands. (R1 & R2 sind
> MiniMelfs, R3 ist ein 1206.)

Zum einen die Aufteilung der Verlustleistung. Noch öfter aber die 
Aufteilung des Spannungsabfalls. Die Spannungsfestigkeit von Gehäusen 
ist begrenzt. Und die Größe von Kriechstrecken ist gerade bei SMD auch 
oft ein Thema.


XL

von Route_66 H. (route_66)


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Axel Schwenke schrieb:
> Zum einen die Aufteilung der Verlustleistung.

Die Verlustleistung ist hier allerdings nur 60 mW pro R.

von Joachim B. (jar)


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Route 66 schrieb:
> Die Verlustleistung ist hier allerdings nur 60 mW pro R.

bei Nennspannung, aber bei Fremdspannung kann das auch locker mehr 
werden...

SPS hört sich nach betriebssicherer an als jedes Bastelprojekt, wobei 
mir der untere R nicht gefällt, die Diode verhindert auf jeden Fall 
negative Spannungen

: Bearbeitet durch User
von 6A66 (Gast)


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Pepe schrieb:
> Aber warum verwendet man zwei Widerstände
> in Reihe ( R1 & R2 ) anstatt nur eines Widerstands. (R1 & R2 sind
> MiniMelfs, R3 ist ein 1206.)

Ganz einfach:

Sollte ein Widerstand R1 oder R2 leitend 0R werden verändert sich der 
Arbeitspunkt am Optokoppler. Das ist jetzt beim Optokoppler nicht so 
schlimm da damit der Strom durch die LED sich verdoppelt, meist ist die 
Schaltung so ausgelegt dass der optokoppler das auf Dauer aushält 
(vorher also so etwa 45% des Soll-Stromes). In dieser Schaltung macht R3 
und D1 ohnehin nur wenig Sinn da die Spannung über dem Optokoppler durch 
die interne Diode begrenzt wird die normalerweise bei etwa 2V liegt.

Spannender (im wahrsten Sinne) wird das ganze schon bei einem normalen 
TTL Eingang. Da derhöht sich dann meistens die Spannung am 
Prozessoreingang beim leitenden Durchbrennen eines der Widerstände so 
weit, dass der Prüzessor am Eingang >Vcc sieht. Deswegen auch die 
Schutzdiode D1 als Z-Diode sowie der Spannungsteiler mit R3.

Das ganze hat mit Ausfallsicherheit zu tun. Deswegen auch die MELFs 
(P@R1 = 6V * 2,4mA = 15mW) denn das würde auch ein R0805 dauerhaft 
leicht vertragen.

rgds

von 6A66 (Gast)


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MaWin schrieb:
> An 24V würden durch die 4k8 immerhin 20mA fliessen und 0.48 Watt
> abfallen.

Hmm, mal nachrechen.
Bei 24V fließen dann durch 4,8k aber nur 5mA, pro Widerstand sind das 
dann 12V * 5mA = 60mW, das macht auch ein 0805 noch gut.

rgds

von Amateur (Gast)


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@Flow
>Das 1/2 wird nicht durchgängig sein, weil der Emitter
>1,5V Vorwärtsspannung hat.

Früher war es mal so, dass sich die Spannung, bei gleichen Widerständen 
auch gleich verteilt hat.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Route 66 schrieb:
> Axel Schwenke schrieb:
>> Zum einen die Aufteilung der Verlustleistung.
>
> Die Verlustleistung ist hier allerdings nur 60 mW pro R.

Eingänge von SPSen sollen durchaus mehr vertragen als nur die 
Nennspannung. Meist ist gefordert, daß 230V Netzspannung ohne
Zerstörung ausgehalten werden müssen. Und dann braucht man
einerseits mehr Verlustleistung und andererseits auch mehr 
Spannungsfestigkeit (was du praktischerweise nicht zitiert hast).


XL

von Route_66 H. (route_66)


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Axel Schwenke schrieb:
> (was du praktischerweise nicht zitiert hast)

Weil es bereits einige Zeilen höher von mir genannt wurde!

von Flow (Gast)


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@Amateur
das ist mir von früher auch bekannt.
Ich meine es so:
Am Knoten R2-R3 bildet sich bei H-Eingang keine Spannungsteilung
durch die Widerstände sondern die niedrige Festspannung der Opto-
kopplerdiode.

Wer rechnet denn mal die Ströme und die Verlustleistungen richtig aus?

von Gerd E. (robberknight)


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Axel Schwenke schrieb:
> Eingänge von SPSen sollen durchaus mehr vertragen als nur die
> Nennspannung. Meist ist gefordert, daß 230V Netzspannung ohne
> Zerstörung ausgehalten werden müssen.

Diese Anforderung kenne ich auch für SPSse.

Dafür taugt aber die Schaltung des TO nicht, auch 2 Rs in MELF gehen da 
in kürzester Zeit in Rauch auf.

von 6A66 (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:
> Meist ist gefordert, daß 230V Netzspannung ohne
> Zerstörung ausgehalten werden müssen.

Dann muss die Eingangsschaltung aber GANZ anders aussehen.

Mit der obigen Schaltung schlägt Dir erst der Optokoppler durch, das 
kann auch die Zenerdiode D1 (auch wenn sie nicht als Zener eingezeichnet 
ist) nicht verhindern, das geht nur über den Strom da dann Spitze 
300V/5k = 60mA fließen. Im negativ-Fall bricht dann wahrscheinlich der 
Optokoppler reverse durch.

Wenn dann der Optokopper durch ist (nicht leitend) kommt der 
Spannungsteiler dran: 230V /10k = 23mA. 23mA * 65v (avg) = >1,3W, an R1 
und R2, das macht auch der beste MELF nicht lange mit, an R3 sind's 
sogar >2,6W. Dann raucht auch einer der Widerstände ab.

Leitender Durchbruch am Optokoppler vernichtet R1 und R2 noch schneller 
und verschont nur R3. Das gilt auch, wenn der Optokoppler die 60mA auf 
Dauer verträgt (4n33 Imax_abs = 60mA). Wären dann 60mA * 115V = 6,7W pro 
Vorwiderstand, da gibt der schnell auf.

Die Schaltung ist IMHO irgendwo in einer einfach-SPS oder in irgendeinem 
Hinterhoflabor entstanden. Ich denke nicht dass irgendein namhafter 
SPS-Hersteller das so macht, lasse mich aber gerne überzeugen. Wo ist 
denn die Schaltung raus?

rgds

von Kurt B. (kurt-b)


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Pepe schrieb:

> Schaltung selbst ist mir klar. Aber warum verwendet man zwei Widerstände
> in Reihe ( R1 & R2 ) anstatt nur eines Widerstands. (R1 & R2 sind
> MiniMelfs, R3 ist ein 1206.)
>

Dadurch ist die Schaltung in der Lage transiente Spannungsspitzen 
schadloser zu überstehen (Aufteilung der Spannung auf zwei R).

 Kurt

von Kurt B. (kurt-b)


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6A66 schrieb:

>
> Mit der obigen Schaltung schlägt Dir erst der Optokoppler durch, das
> kann auch die Zenerdiode D1 (auch wenn sie nicht als Zener eingezeichnet
> ist)

Das ist keine Z-Diode, die wäre hier auch wirkungslos.
Diese dient nur dazu die LED vor neg. Spannung zu schützen.

Für dauerhafte Netzspannung ist die Schaltung nicht ausgelegt.


 Kurt

von 6A66 (Gast)


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Kurt Bindl schrieb:
> Das ist keine Z-Diode, die wäre hier auch wirkungslos.
> Diese dient nur dazu die LED vor neg. Spannung zu schützen.
>
> Für dauerhafte Netzspannung ist die Schaltung nicht ausgelegt.

Hallo Kurt,

wo ist die Sschaltung denn her?

rgds

von Kurt B. (kurt-b)


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6A66 schrieb:
> Kurt Bindl schrieb:
>> Das ist keine Z-Diode, die wäre hier auch wirkungslos.
>> Diese dient nur dazu die LED vor neg. Spannung zu schützen.
>>
>> Für dauerhafte Netzspannung ist die Schaltung nicht ausgelegt.
>
> Hallo Kurt,
>
> wo ist die Sschaltung denn her?
>
> rgds

Die hat Pepe ganz oben eingestellt, sie ist aus einer SPS.

Sie kann Eingangsspannungen so ab >4V sauber/sicher verarbeiten, als 1 
erkennen.
Diese Schwelle ist notwendig um immun gegen kleine Restspannungen zu 
sein wie sie im realen Betrieb auftreten.
Das können Spannungsabfälle an CE Strecken (NPN-Ausgang eines Sensors) 
oder Masseanhebungen auf Sensorleitungen oder Leckströme sein, es gibt 
viele Möglichkeiten das da was ist was nicht als Logikpegel erkannt 
werden soll, darum die Schwelle (Spannungsteiler vor der LED).


 Kurt

von Axel S. (a-za-z0-9)


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6A66 schrieb:
> Axel Schwenke schrieb:
>> Meist ist gefordert, daß 230V Netzspannung ohne
>> Zerstörung ausgehalten werden müssen.
>
> Dann muss die Eingangsschaltung aber GANZ anders aussehen.

Stimmt.

> Mit der obigen Schaltung schlägt Dir erst der Optokoppler durch, das
> kann auch die Zenerdiode D1 (auch wenn sie nicht als Zener eingezeichnet
> ist) nicht verhindern, das geht nur über den Strom da dann Spitze
> 300V/5k = 60mA fließen. Im negativ-Fall bricht dann wahrscheinlich der
> Optokoppler reverse durch.

Aber das stimmt nicht.

Der 4N33 verträgt dauerhaft 60mA. Bei 230V Netzspannung fließen aber nur 
48mA effektiv. Und davon noch nur die Hälfte (eine Halbwelle) durch den 
Optokoppler und die andere durch D1. Die natürlich eine normale Diode 
ist und keine Z-Diode (wie kommst du auf die Idee?)

Was nicht paßt, ist die Verlustleistung von immerhin 11W. Das schaffen 
auch zwei Minimelfs nicht mal ansatzweise.


XL

von 6A66 (Gast)


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Kurt Bindl schrieb:
> Die hat Pepe ganz oben eingestellt, sie ist aus einer SPS.

SPS habe ich gesehen - Würde mich interessieren aus welcher :)
War eigentlich auch nicht an Dich geschrieben sondern an Pepe - mein 
Fehler

Axel Schwenke schrieb:
> Der 4N33 verträgt dauerhaft 60mA. Bei 230V Netzspannung fließen aber nur
> 48mA effektiv. Und davon noch nur die Hälfte (eine Halbwelle) durch den
> Optokoppler und die andere durch D1.

Hatte ich hier geschrieben:

6A66 schrieb:
> Das gilt auch, wenn der Optokoppler die 60mA auf
> Dauer verträgt (4n33 Imax_abs = 60mA). Wären dann 60mA * 115V = 6,7W pro
> Vorwiderstand, da gibt der schnell auf.

Das mit der Diode ist richtig.
Sind in Spitze 66mA, gemittel 48mA - wird er wohl vertragen.
Aber die Widerstände ...

Axel Schwenke schrieb:
> ist und keine Z-Diode (wie kommst du auf die Idee?)

Nur Vermutung. Ich denke da an uC-Eingänge ...

rgds

von Gerd E. (robberknight)


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Hat jemand zufällig eine Eingangsschaltung von einer SPS eines namhaften 
Herstellers? Wie sorgen die dafür, daß dauerhaft 230VAC ohne Schaden 
anliegen können?

von Kurt B. (kurt-b)


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Gerd E. schrieb:
> Hat jemand zufällig eine Eingangsschaltung von einer SPS eines namhaften
> Herstellers? Wie sorgen die dafür, daß dauerhaft 230VAC ohne Schaden
> anliegen können?

-Meine- Eingänge sind Netzfest obwohl sie mit 12V oder 4V arbeiten.

Der -Phasenprüfer mit LED- macht es vor wies geht.

 Kurt

von Gerd E. (robberknight)


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Kurt Bindl schrieb:
> -Meine- Eingänge sind Netzfest obwohl sie mit 12V oder 4V arbeiten.

und galvanisch getrennt?

> Der -Phasenprüfer mit LED- macht es vor wies geht.

geht der denn schon ab 4V?

Wäre nett wenn Du einen Schaltplan zeigen könntest. Sorry, das mit dem 
"namhaften SPS Hersteller" vorher klang vielleicht hochnäsig, natürlich 
interessieren mich auch gut gemachte Eingänge von anderen 
Forenteilnehmern.

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