Ich möchte digitale Ausgänge (5V) zwecks Anlagensteuerung an die Außenwelt führen. Dazu frage ich mich wie man die wohl am besten schützen kann und wie das die großen in dem Bereich mit ihren PLCs machen. In meinem Fall das schlimmste, was passieren kann: * Von ESD hat kaum jemand etwas gehört also es wird angefasst was geht. Das lässt sich einfach durch TVS Dioden lösen. * Ausgang wird kurzgeschlossen. * Störungen auf der Leitung. Ausgang und GND wird eine schöne Antenne bilden. * Leitungen können bis zu 10m lang werden. Das Board, was ich bisher entworfen habe, hat schonmal einen isolierten DCDC Wandler. Es geht also nur darum den Prozessor nicht direkt nach außen zu führen. Fällt jemanden ein Leitungstreiber ein, der auch Kurzschlussfest ist? Es braucht keine hohen Schaltfrequenzen (Vielleicht maximal 1kHz). Mir würde jetzt einfallen das generell per Open Drain Ausgang zu machen. Das hätte aber den Nachteil einer recht großen Ausgangsimpedanz. Mich würde interessieren wie das für Ausgänge bei den etablierten Herstellern gemacht wird.
Gustav G. schrieb: > Ich möchte digitale Ausgänge (5V) zwecks Anlagensteuerung an die > Außenwelt führen. Dazu frage ich mich wie man die wohl am besten > schützen kann und wie das die großen in dem Bereich mit ihren PLCs > machen. Optokoppler.
Gustav G. schrieb: > Mich würde interessieren wie das für Ausgänge bei den etablierten > Herstellern gemacht wird. Leitungstreiber
Einen universellen Schutz gegen alles gibt es nicht. Zum Glück hast du nicht gegen Schutz vor "versehentlich 230V angeschlossen" gefragt. Infineon Profet (Automotive Smart High-Side Switch) schalten Lasten und schützen sich selbst einigermaßen. Für Logiksignale unter 1 MHz reicht meist ein R/C Filter (100 Ohm, 1 nF) am Ausgang und Eingang, um gegen Berührung und Radiowellen sicher zu sein.
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Beitrag #7654360 wurde vom Autor gelöscht.
Steve van de Grens schrieb: > Einen universellen Schutz gegen alles gibt es nicht. Zum Glück hast du > nicht gegen Schutz vor "versehentlich 230V angeschlossen" gefragt. Gegen jede Nutzer Fehlbedienung muss ich nicht schützen. Das Ding raucht dann im zweifel Einfach ab wenn jemand meint da 230V Anschließen zu müssen. Mal aus interesse wie würde man sowas denn machen? Steve van de Grens schrieb: > Für Logiksignale unter 1 MHz reicht meist ein R/C Filter (100 Ohm, 1 nF) > am Ausgang und Eingang, um gegen Berührung und Radiowellen sicher zu > sein. Die Eingänge habe ich mit Widerstand und Zenerdiode geschützt.
Gustav G. schrieb: > Ich möchte digitale Ausgänge (5V) zwecks Anlagensteuerung an die > Außenwelt führen. Dazu frage ich mich wie man die wohl am besten > schützen kann und wie das die großen in dem Bereich mit ihren PLCs > machen. Ausgänge sind niederohmig, die sind daher nicht störempfindlich und die meisten sind (zumindest bedingt) kurzschlussfest. Aber wegen der Niederohmigkeit vertragen sie es nicht, an mehr als VCC oder weniger als GND gelegt zu werden, und ausser einer Reihensicherung hilft dagegen kaum etwas. Bleibt zumindest bei CMOS Ausgängen das Problem des latch up der VCC mit GND kurzschliesst, wenn mehr als (je nach IC) 20-100mA von aussen in den Ausgang fliesst, das verhindert auch eine Sicherung nicht. Dazu muss ein Widerstand und eine definierte Spannungsbegrenzung her, z.B. per 5V6 Z-Diode deren I2s Schmelzintegral grösser ist als das der Sicherung.
1 | IC--100R--+---[==]-- Ausgang |
2 | | 63mA |
3 | ZD5V6 |
4 | | |
5 | GND |
Der um 110 Ohm erhöhte Ausgangswiderstand ist halt der Preis den man zahlen muss. Daher führt man im industriellen Umfeld nicht 5V irgendwo raus, sondern 24V mit besserem Störabstand. https://www.st.com/resource/en/datasheet/tde1798dp.pdf
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Gustav G. schrieb: > Mal aus interesse wie würde man sowas (Schutz vor 230V) denn machen? Keine Ahnung, bisher konnte ich solche Anforderungen immer mit Hinweis auf Platzbedarf und Kosten weg diskutieren.
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Leitungstreiber werden mit Widerstanden kurzschlussfest.
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Michael B. schrieb: > Ausgänge sind niederohmig, die sind daher nicht störempfindlich und die > meisten sind (zumindest bedingt) kurzschlussfest. Anhand des Eröffnungsposting des TO kann vermuten, dass es sich nicht um (reine) Ausgänge handelt, sondern wahrscheinlich um GPIOs eines (unbekannten) Prozessors oder vielleicht auch Mikrocontrollers handelt. Gustav G. schrieb: > Es geht also nur darum den Prozessor nicht direkt nach > außen zu führen. In diesem Fall wären die "Ausgänge" mindestens so lange Eingänge, bis das Ding seine GPIOs beim Start initialisiert hat oder anders ausgedrückt - im ausgeschalteten Zustand und bis kurz danach sind die "Ausgänge" weit weg von niederohmig.
Gustav G. schrieb: > Das Board, was ich bisher entworfen habe, hat schonmal einen isolierten > DCDC Wandler. Es geht also nur darum den Prozessor nicht direkt nach > außen zu führen. Nett, löst aber nur wenige EMV bzw. Zerstörungsprobleme. Du würdest dich wundern, wie durchgängig die meisten DC/DC Wandler für HF sind ;-) > Fällt jemanden ein Leitungstreiber ein, der auch Kurzschlussfest ist? Es > braucht keine hohen Schaltfrequenzen (Vielleicht maximal 1kHz). Dann reicht ein schnöder Vorwiderstand. Den kann man ja so auslegen, daß im Kurzschlußfall gerade so die Kotzgrenze des Ausgangsstroms erreicht wird. Bei normalen CMOS-ICs um die 20-30mA, macht so 180 Ohm. Dann noch passende ESD-Dioden an den Ausgang, fertig.
Gustav G. schrieb: > Gegen jede Nutzer Fehlbedienung muss ich nicht schützen. Das Ding raucht > dann im zweifel Einfach ab wenn jemand meint da 230V Anschließen zu > müssen. Mal aus interesse wie würde man sowas denn machen? In gewissen Grenzen helfen selbstrückstellende elektronische Sicherungen. Die schalten bei Überstrom in 1µs ab und bei weniger als 12V wieder ein. Dahinter kommt eine normale TVS-Diode, die auch dafür sorgt, dass genug Strom zum Abschalten fließt. Davor noch ein Varistor, weil die Sicherungen max. 800V vertragen. An der Stelle ist ein Varistor nicht so übel, weil der doch eher selten 230V sieht. https://www.bourns.com/products/circuit-protection/tbu-high-speed-protectors-hsps
evtl. kannst du dir hier was abschauen: https://www.controllino.com/wp-content/uploads/2023/05/CONTROLLINO_MINI_Technical_Block_Diagram.pdf
Arduino F. schrieb: > evtl. kannst du dir hier was abschauen: > https://www.controllino.com/wp-content/uploads/2023/05/CONTROLLINO_MINI_Technical_Block_Diagram.pdf Naja. EMI7208 https://www.mouser.de/ProductDetail/onsemi/EMI7208MUTAG "The EMI720xMU Series is a family of LC EMI filters with integrated ESD protection. Its typical component values of L = 17 nH and C = 12 pF deliver a cutoff frequency of 250 MHz and stop band attenuation greater than −23 dB from 800 MHz to 6.0 GHz." Man kann es auch übertreiben. Ne einfach TVS in SOD323 hätte es auch getan. Oder was mehrkanaliges in ähnlicher Größe. ITS4100 https://www.digikey.de/de/products/detail/infineon-technologies/ITS4100SSJNXUMA1/5410017
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Ich weiß nicht, ob CE und damit ggf. die EMV-Richtlinie ein Thema ist. Aber man kann sich im ersten Ansatz mal gegen die Phänomene - neben den schon genannten - immunisieren, für die in den EMV-Fachgrundnormen Störfestigkeitstests gefordert werden. Das wäre dann auch das was die "Großen" machen bzw. machen müssen. Die müssen zwar ggf. nicht nach Fachgrundnorm, sondern nach speziellen Produktnormen prüfen. Aber die Fachgrundnormen sind mal ein guter erster Ansatz. Das wären für eine Signalleitung in der Regel folgende Phänomene: - HF-Einstrahlung und HF-Einströmung: hochfrequente Felder (Mobilfunk, WLAN, ...), die vom Prüfling ungewollt über metallische Strukturen wie z. B. Kabel empfangen werden. - Burst: Störungen durch schaltende induktive Elemente wie Relais oder Schütze. - Surge: Blitzeinschlag. Kann im vorliegenden Fall relevant sein oder nicht. Störfestigkeitstests gegen Surge werden in den meisten EMV-Normen für Anschlüsse mit Kabeln < 30 m in der Regel nicht gefordert.
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