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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PNP und NPN für SPS


Autor: Frank Büttner (Gast)
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Hallo,

eine Frage: bei SPS Steuerungen wird meines Wissens nach in Deutschland 
überwiegend eine PNP Schaltstufe z.B. zum Anschluss einer Peripherie an 
die SPS verwendet. (Die Peripherie ist quasi der Ausgang, die SPS der 
Eingang)

Jetzt kann ich mir zwar ungefähr vorstellen, wie das als Schaltung 
aussehen könnte, aber ich hab von diesem ganzen Steuerungszeug keine 
Ahnung. Kennt jemand einen Link oder kann mir kurz was zeichnen, wie ein 
üblicher PNP Ausgang zur SPS aussieht?? Irgendwie muss ich wohl oder 
übel die 24V an oder ausschalten.. aber wie macht man das 
standard-mäßig!

Danke.. und viele Grüße

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Frank Büttner (Gast)

>eine Frage: bei SPS Steuerungen wird meines Wissens nach in Deutschland
>überwiegend eine PNP Schaltstufe z.B. zum Anschluss einer Peripherie an
>die SPS verwendet. (Die Peripherie ist quasi der Ausgang, die SPS der
>Eingang)

???

>übel die 24V an oder ausschalten.. aber wie macht man das
>standard-mäßig!

Wahrscheinlich über einen HIGH Side Switch, ala UDN2981.

MFG
Falk

Autor: 1296 (Gast)
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Als 24V Ausgang ist folgendes denkbar :
1) Ein Schliesser nach 24V, dh die Last ist gegen GND. Das nennt sich 
PNP.
2) Ein Schliesser nach GND, die Last ist gegen 24V. Das ist NPN.
3) Ein Emitterfolger, pushpull. Hab ich noch nicht davon gehoert in der 
SPS welt. da man davon nicht mehrere Ausgaenge zusammenschalten kann.

Die Bezeichnungen NPN oder PNP ist der Name des Transistor, womit man 
den Ausgang erzielen kann.

Autor: Joerg Wolfram (joergwolfram)
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So ähnlich hatte ich es bis jetzt immer gemacht. Die Schaltung als 
Konstantstromquelle verhindert, dass der Transistor im Kurzschlussfall 
abraucht. Den Inverter am Eingang braucht man, weil die µC Ausgänge beim 
Einschalten meistens mit Pullups auf +5V gezogen werden. Vor dem NPN 
fehlt noch der Basisiwiderstand, aber nochmal zeichnen will ich nicht...

Gruß Jörg

Autor: Frank Büttner (Gast)
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Vielen Dank für die Antworten!! Speziell möchte ich mich mal bei Falk 
bedanken für die vielen Antworten auf alle möglichen Fragen hier im 
Forum. Ist echt super von dir!!

Die Schaltung von Joerg Wolf ist glaub ich genau was ich brauche!! Die 
Schaltung zur Konstantstromquelle ist mir zwar auf den ersten Blick noch 
nicht klar, aber damit werde ich mich gleich mal auseinandersetzen. Wäre 
aber trotzdem dankbar für ein paar Sätze dazu...  ;-))

Grüße

Autor: Falk Brunner (falk)
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Konstantstromquelle

Nur halt eben mit PNP.

Autor: Frank Büttner (Gast)
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Ok... jetzt dachte ich ich hätte das verstanden, aber wohl doch nicht.
Anmerkung: V3 soll quasi einen Ausgang des µC darstellen

1. Frage:
Anstelle der LED kann ich doch sicher auch zwei normale Si-Dioden 
nehmen??

2. Frage:
Um das korrekt auszulegen muss ich doch wissen, wie groß der 
"Innenwiderstand" der SPS ist, oder? Weil nur wenn ich zwischen OUTPUT 
und GND mir einen Widerstand einbaue/denke kann ich das so simulieren 
dass ich den Spannungsprung sehe.. Wie groß ist dieser "Innenwiderstand" 
der SPS?

3. Frage:
Der Widerstand R1 (aus Joerg Wolframs Schaltplan, in meinem Bild R5) 
kann ich über den meinen Strom dann einstellen? Formel dafür müsste so 
ungefähr lauten:
Ic=(U_LED - U_BE) / R1
Wie hoch ist für so eine SPS Ic üblicherweise zu wählen???

4. Frage:
Warum dieser Inverter vor dem ersten NPN (Q2 bei mir). Die Sache ist mir 
nicht klar, wo ist der Unterschied zu nur einer NPN Stufe? Oder sollte 
das so gemacht werden, dass es quasi niederohmiger ist als die Pullups 
des µC??

Gruß
F.Büttner

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Frank Büttner (Gast)

>Anstelle der LED kann ich doch sicher auch zwei normale Si-Dioden
>nehmen??

Naja, nicht ganz. Der Trick ist die Temperaturkompensation. Mit zwei 
Dioden ist die wieder im Eimer.
>Um das korrekt auszulegen muss ich doch wissen, wie groß der
>"Innenwiderstand" der SPS ist, oder?

Nein. Die Konstantstromquelle generiert einen konstanten Ausgangsstrom 
(ach ne ;-)
Wen du die Schaltung z.B. auf 100mA auslegst, dann ist die Grenze bei 
ca.

R = U / I = 24 / 0,1 = 240 Ohm.

Ist der Lastwiderstand kleiner, sinkt die Ausgagsspannung 
(Konstantstrombetrieb)
Ist er grösser, sinkt der Ausgangsstrom, weil die Stromquelle nicht mehr 
Spannung erzeugen kann, das ist dan Konstantspannungsbetrieb.

Im Kurzschlussfall fallen 24 * 0,1 = 2,4W über Q3 ab. Wenn er das 
(kurzzeitig) aushält, hast du einen kurzschlussfesten Ausgang.

>Der Widerstand R1 (aus Joerg Wolframs Schaltplan, in meinem Bild R5)
>kann ich über den meinen Strom dann einstellen?

Ja.

> Formel dafür müsste so ungefähr lauten:

Ic=(U_LED - U_BE) / R1

Ja.

>Wie hoch ist für so eine SPS Ic üblicherweise zu wählen???

Keine Ahnung.

>Warum dieser Inverter vor dem ersten NPN (Q2 bei mir). Die Sache ist mir
>nicht klar, wo ist der Unterschied zu nur einer NPN Stufe? Oder sollte

Eine Stufe reicht, dein Q1/R4/R3 sind überflüssig. Die INvertierung legt 
man einfach in die Software des uC, welcher das Ganze ansteuert.

MFG
Falk

Autor: Schlumpf (Gast)
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Wie Falk bereits erwähnte, gibt es fixfertige High-Side-Switches, die 
genau für sowas ausgelegt sind.
Die werden mit CMOS oder TTL-Pegel angesteuert, können viel Strom und 
sind Kurzschluss- und Übertemperaturfest. Ausserdem haben sie meist auch 
schon die nötige EMV-Schutzbeschaltung eingebaut, um bei 
leitungsgeführten Störungen nicht abzuleben.
Der einige Nachteil ist, dass sie verhältnismässig langsam sind.
Preislich sind sie aber auf jeden Fall interessant.
z.B. BSP452 von infineon.

Autor: Frank Büttner (Gast)
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zum Beitrag von Schlumpf eine Frage:
Macht dieser High-Side-Switch (z.B. BSP452) das selbe wie der PNP als 
Konstantstromquelle.. also vom Prinzip her, natürlich wird es die 
integierte Lösung besser können. Habe das Datenblatt angesehen und da 
steht, dass da ein N-Kanal FET drin ist! Muss zugeben, dass ich da 
überhaupt nicht fit bin mit diesen Transistortypen...

Zweite Frage:
Gibt es z.B. von dem BSP452 ein SPICE Modell? Oder sonstiges 
Simulationsmodell?

Viele Grüße

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Diskret baut man sowas nicht mehr auf, es gibt fertige High-Side 
Switches, z.B. den VN330SP-E:

http://us.st.com/stonline/products/literature/ds/1...

Da sind dann auch die nötigen Pegelwandler und Schutzschaltungen  mit 
drin.


Peter

Autor: Schlumpf (Gast)
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> Macht dieser High-Side-Switch (z.B. BSP452) das selbe wie der PNP als
Konstantstromquelle..

Nein, das macht er nicht, aber das ist auch nicht nötig, da er einen 
eingebauten Kurzschlussschutz hat. Das heisst, er ermittelt die 
Temperatur im Chip und wenn es ihm zu heiss wird, dann regelt er 
entsprechend runter.

Es wird ein n-Kanal-FET verwendet, und um die nötige Gatespannung zu 
erzeugen, kommt eine Ladungspumpe zum Einsatz.

Aber das braucht dich im Prinzip nicht zu kümmern, da das alles 
integriert ist.
Du legst an den Eingang ein "high" an und der Widerstand zwischen Pin 1 
und 4 sinkt auf ein paar hundert Milliohm (ganz vereinfacht: wie ein 
Schalter, der zwischen 24V und deiner Last hängt.)

Ob´s da ein Modell gibt, das weiss ich nicht.

Autor: Frank Büttner (Gast)
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Antwort auf Schlumpf:
----Du legst an den Eingang ein "high" an und der Widerstand zwischen 
Pin 1
und 4 sinkt auf ein paar hundert Milliohm (ganz vereinfacht: wie ein
Schalter, der zwischen 24V und deiner Last hängt.)----

... danke für diese sehr erhellenden Zeilen! genau dies war der Knoten 
in meinem Gehirn der jetzt geplatzt ist. Manchmal ist es so einfach!!!

Autor: Schlumpf (Gast)
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Ja dann kann´s ja jetzt losgehen, mit der Bastelarbeit ;-)

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