Kann man bei einem AVR-Projekt ohne galvanische Trennung von 230V,
eingebaut im Metallgehäuse, einen Drehencoder mit Metallknopf einsetzen?
Die Encoder-Achse ist aus Plastik
(www.bourns.com/docs/product-datasheets/pec12r.pdf), aber das
Encodergehäuse ist aus Metall und berührt die Frontplatte. Die sollte
geerdet sein, aber darauf möchte ich mich nicht verlassen. Könnten über
das Encodergehäuse 230V auf die Frontplatte und damit evtl. auf einen
Metallknopf kommen? Oder bedeutet die Angabe "Insulation Resistance 10M
@ 250 VDC" im Datenblatt, dass das Übertragen der Spannung an den
Signal-Pins auf das Encodergehäuse sicher ausgeschlossen ist?
Michael schrieb:> "Insulation Resistance 10M> @ 250 VDC"
Dies reicht definitiv nicht für 230V AC, da die Spitzenspannung im
Normallfall hier schon 325V beträgt. Die Überspannungsfestigkeit muss
natürlich noch deutlich größer sein. Ausserdem müssen die Luft- und
Kriechstrecken eingehalten sein. Dazu mal in die entsprechende Normen
schauen(i.e. EN60664/VDE110). Bei Deinem Gerät wird vermutlich
Überspannungskategorie II gelten, da wird von einer Stossspannung von
1.5kV ausgegangen.
http://www.ptr.eu/fileadmin/template/ptr/media/images/informationen/Bemessungsstossspannung_Tab_F1.jpghttp://www.ptr.eu/fileadmin/template/ptr/media/images/informationen/Luftstrecken_Tab_F2.jpg
Das Metallgehäuse braucht natürlich auch einen Schutzleiteranschluss
(Schutzklasse I), es sei denn, es wird eine verstärkte Isolierung der
spannungsführenden Teile im Inneren sichergestellt (Schutzklasse II).
Also z.B Metallgehäuse im Inneren mit Isolierung versehen.
@ Michael (Gast)
>geerdet sein, aber darauf möchte ich mich nicht verlassen. Könnten über>das Encodergehäuse 230V auf die Frontplatte und damit evtl. auf einen>Metallknopf kommen?
JA!
> Oder bedeutet die Angabe "Insulation Resistance 10M>@ 250 VDC" im Datenblatt, dass das Übertragen der Spannung an den>Signal-Pins auf das Encodergehäuse sicher ausgeschlossen ist?
NEIN! Das ist nur eine Prüfspannung, aber KEINE sichere Isolation im
Sinne einer Schutztrennung!
Der Encoder ist für den Betrieb ohne galvanische Trennung in einem
Metallgehäuse ohne Schutzleiteranschluss (Schutzklasse II) absolut
ungeeignet.
Er müsste in diesem Fall eine verstärkte oder doppelte Isolierung
aufweisen und außerdem 3,75kV Prüfspannung (Stückprüfung!) aushalten.
Michael schrieb:> Die Encoder-Achse ist aus Plastik> (www.bourns.com/docs/product-datasheets/pec12r.pdf), aber das> Encodergehäuse ist aus Metall und berührt die Frontplatte
Dann ist der Drehknopf garnicht das Problem, sondern der Encoder selbst,
die Konstruktion wäre auch mit Kunststoff-Drehknopf nicht zulässig.
Falsche Fragestellung.
Georg
Danke für die Klarstellungen. Da der Drehencoder benötigt wird, habe ich
die Nulldurchgangserkennung auf Optokoppler umgestellt, so dass die
5V-Seite jetzt galvanisch getrennt ist. Aber dadurch entsteht ein
Problem auf der Platine:
Mangels Platz im Layout musste der Optokoppler auf eine Seite und dessen
LED-Vorwiderstände (33K/2W, Package 2512) genau auf die
gegenüberliegende Seite - es gibt an dieser Stelle oben 5V und unten
230V. Ist so was ok?
Aus dem Bauch heraus: nein. Habe mich aber lange nicht mehr damit
befasst.
Was spricht dagegen, den Optokoppler senkrecht (in deinem Foto) zu
stellen?
Oben die isolierte, unten die 230V-Seite.
Welcher Optokoppler ist es denn? Mir scheint sogar der Abstand der Pads
zu klein, ginge dann nur mit zusätzlicher Fräsung in der Platine.
Kommt aber auch ein bisschen drauf an, ob das ein Einzelstück für dich
wird oder ob es ein Produkt werden soll, womit auch andere zu tun haben
werden (da geht gar kein Weg an absoluter Einhaltung ALLER
diesbezüglicher Vorschriften vorbei, sprich hier ist die falsche
Plattform)
Michael schrieb:> Mangels Platz im Layout
wo? Auf Deiner Platine ist doch noch massenweise Platz.
> dessen> LED-Vorwiderstände (33K/2W, Package 2512)
ui, was ist denn das für eine Bratrohr-Lösung. 2x 150K würden es genauso
tun. Und denk an die Spannungsfestigkeit, daher würde ich eher MELF
vorschlagen, da gibt es 500V-Typen.
OK ist ein AC-Typ?
Ansonsten siehe hier:
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.3
und vor allem
http://www.dextrel.net/diyzerocrosser.htm> es gibt an dieser Stelle oben 5V und unten> 230V. Ist so was ok?
so nah am Rand auf jeden Fall nicht: Die Kriechstrecke um den
Platinenrand rum ist viel zu klein.
> so nah am Rand auf jeden Fall nicht: Die Kriechstrecke um den Platinenrand rum
ist viel zu klein
Danke für den Hinweis, daran hatte ich nicht gedacht. Aber grundsätzlich
(nicht am Rand): 230V auf einer Seite und 5V auf der anderen (SMD, keine
Bohrungen): ist das erlaubt?
> denk an die Spannungsfestigkeit, daher würde ich eher MELF vorschlage
Bei MELF (MMB 0207: http://www.vishay.com/docs/28713/melfprof.pdf) sehe
ich 350V und 1W. Meine 2512 haben nur 250V. Aber ich schätze, auch 350V
ist noch zu wenig, um nur einen Widerstand am Nulldurchgangs-Optokoppler
zu riskieren?
> Was spricht dagegen, den Optokoppler senkrecht (in deinem Foto) zu stellen?
Der Raum über dem Optokoppler muss wegen der Antenne eines Wifi-Moduls
frei bleiben. Ich habe die mal eingeblendet.
> Optokoppler [...] Mir scheint sogar der Abstand der Pads zu klein, ginge dann
nur mit zusätzlicher Fräsung in der Platine
Oops. Jetzt wo Du es sagst. Daran hatte ich auch noch nicht gedacht.
Ausgesucht wurde der FOD814, RM2,54mm
(http://de.rs-online.com/web/p/optokoppler/8088770/) - wurde irgendwo
für so eine Anmwendung empfohlen.
> Bratrohr-Lösung.
1.1W. Ist hier egal, da die Einschaltzeit des Geräts, das der
Optokoppler überwacht, kurz ist (Minuten).
> 2x 150K würden es genauso tun
Ziel war eine Auslegung, die bei Anstieg der Umgebungstemperatur auf
50-70 Grad möglichst genau bleibt, dafür erscheint es mir am besten,
wenn das Signal nur im steilsten Bereich der Sinuskurve (willkürlich 5
Grad Breite gewählt) Low wird. Also wenn die Netzspannung unter 14V
fällt. Auf Output-Seite brauche ich bei einem 47K-Pullup ca. 0,1mA
(100nA Leakage-Current). CTR ist vermutlich 30-50 (nur für 1mA
angegeben: 50). Daraus ergeben sich ca. 64K. Mit grösseren Widerständen
würde man den Übergang Hi->Low im flachen Bereich der Sinuskurve messen,
d.h. wo sich Änderungen der Bauteile durch Erwärmen stärker zeitlich
auswirken,.
Michael schrieb:> Danke für den Hinweis, daran hatte ich nicht gedacht. Aber grundsätzlich> (nicht am Rand): 230V auf einer Seite und 5V auf der anderen (SMD, keine> Bohrungen): ist das erlaubt?
bin ich mir nicht sicher.
>> denk an die Spannungsfestigkeit, daher würde ich eher MELF vorschlage>> Bei MELF (MMB 0207: http://www.vishay.com/docs/28713/melfprof.pdf) sehe> ich 350V und 1W. Meine 2512 haben nur 250V. Aber ich schätze, auch 350V> ist noch zu wenig, um nur einen Widerstand am Nulldurchgangs-Optokoppler> zu riskieren?
Auf keinen Fall. Du darfst nicht mit 230V rechnen, sondern musst mit
Spannungsspitzen rechnen. 1500V ist da das absolute Minimum.
Daher dachte ich eher an sowas hier:
http://www.mouser.de/ProductDetail/Vishay-Beyschlag/CMB02070X1503GB200/?qs=sGAEpiMZZMsU0eETUM64JxJrGR1k2xBGDqt7ZhTjviprYo4ZU3F5Xw%3d%3d
Operating Voltage 500V, 1min Isolation 750V
Davon 2 Stück in Reihe und Du bist bei 1500V.
> Ziel war eine Auslegung, die bei Anstieg der Umgebungstemperatur auf> 50-70 Grad möglichst genau bleibt, dafür erscheint es mir am besten,> wenn das Signal nur im steilsten Bereich der Sinuskurve (willkürlich 5> Grad Breite gewählt) Low wird. Also wenn die Netzspannung unter 14V> fällt. Auf Output-Seite brauche ich bei einem 47K-Pullup ca. 0,1mA> (100nA Leakage-Current). CTR ist vermutlich 30-50 (nur für 1mA> angegeben: 50). Daraus ergeben sich ca. 64K. Mit grösseren Widerständen> würde man den Übergang Hi->Low im flachen Bereich der Sinuskurve messen,> d.h. wo sich Änderungen der Bauteile durch Erwärmen stärker zeitlich> auswirken,.
Huh. Und Du bist Dir da mit Deinen CTR-Rechnungen so sicher? Meiner
Erfahrung nach schwankt die ziemlich, z.B. zwischen verschiedenen
Bauteilen, mit Temperatur, mit Alterung etc. Die Angaben im Datenblatt
dazu sind doch normal auch Minimum- oder Typical-Angaben.
Da würde ich nicht drauf setzen. Ist doch normal auch gar nicht so
wichtig, da Du per Software eh den Mittelpunkt des Low-Signals errechnen
kannst. Daher lieber höhere Rs nehmen die ohne Schaden ne Weile laufen
können.
Wenn es Dir wirklich auf ein genaues Signal ankommt, dann würde ich mir
auf jeden Fall mal die oben von mir verlinkten Dextrel-Schaltung näher
anschauen. Auch wenn sie mehr Platz braucht.
Michael schrieb:
>> Optokoppler [...] Mir scheint sogar der Abstand der Pads zu klein, ginge dann> nur mit zusätzlicher Fräsung in der Platine>> Oops. Jetzt wo Du es sagst. Daran hatte ich auch noch nicht gedacht.> Ausgesucht wurde der FOD814, RM2,54mm
nicht der Abstand, Gerd meinte sicher den zwischen 230V- und 5V-Pads.
Der Layout-Vorschlag im Datenblatt sagt 7.9mm. Wenn du ein wenig mogelst
und die Pads um 0.05mm nach außen verschiebst, kommst du genau auf 8mm.
Wie groß ist eigentlich der Abstand Leiterplatte - Metallgehäuse?
Einzelne 230V-Bahnen liegen dicht am Leiterplattenrand, da hilft nur die
Luftstrecke bis zum Gehäuse.
> Ziel war eine Auslegung, die bei Anstieg der Umgebungstemperatur auf> 50-70 Grad möglichst genau bleibt (...)> Auf Output-Seite brauche ich bei einem 47K-Pullup ca. 0,1mA> (100nA Leakage-Current).
Vorsicht: das gilt bei 25⁰C, bei 75⁰ steigt der Leckstrom ungefähr auf
das 100-fache (Datenblatt Seite 7).
Michael schrieb:> Oder bedeutet die Angabe "Insulation Resistance 10M> @ 250 VDC" im Datenblatt, dass das Übertragen der Spannung an den> Signal-Pins auf das Encodergehäuse sicher ausgeschlossen ist?
Du solltest dir klar machen, dass bei 230V Netzspannung die
Momentanspannung deutlich darüber liegt. Es gibt nämlich einen
Unterschied zwischen Effektivwert und Amplitude ;-)
Die Angabe des Isolationswiderstandes bei einer bestimmten Prüfspannung
sagt wenig über die Spannungsfestigkeit aus - mal ganz davon abgesehen,
dass die Prüfspannung erheblich über der Betriebsspannung liegen muss.
Ist das so akzeptabel? Der kleinere Varistor (S07K275) lässt mehr Platz
zu. Dazu ein paar Slots. Ein Problem habe ich jetzt noch oberhalb der
Opto-Widerstände (R12/R16 unten), der Abstand zur anderen Phase ist sehr
klein. Da liegt ein 1,0mm-Slot dazwischen.
> Wie groß ist eigentlich der Abstand Leiterplatte - Metallgehäuse?
Die Platine kommt in ein Plastik-Modulgehäuse. Das kommt dann in ein
Metallgehäuse. Encoder und Display hängen am Kabel dran und sind an der
Front des Metallgehäuses installiert. Es hat Raspberry Pi A+-Grösse, ist
also für ein Pi-Gehäuse. Deshalb kann unter die Platine nichts dickeres
als ca. 3mm (die 500V-MELF-Widerstände wären vmtl. zu dick).
Michael schrieb:> Die Platine kommt in ein Plastik-Modulgehäuse. Das kommt dann in ein> Metallgehäuse.
Bedenke Dieters Einwand oben zu Funk und Metallgehäuse.
> Es hat Raspberry Pi A+-Grösse, ist> also für ein Pi-Gehäuse. Deshalb kann unter die Platine nichts dickeres> als ca. 3mm (die 500V-MELF-Widerstände wären vmtl. zu dick).
Daß es nicht ins Gehäuse passt ist kein besonders überzeugendes
Argument, keine Widerstände mit ausreichender Isolationsspezifikation
für die Verbindung zwischen den Phasen zu verwenden.
> Daß es nicht ins Gehäuse passt ist kein besonders überzeugendes
Argument, keine Widerstände mit ausreichender Isolationsspezifikation
[...] zu verwenden.
Die ausgesuchten Widerstände
(http://de.rs-online.com/web/p/smd-widerstande/7551381/) sollten
geeignet sein: Deren maximale Betriebsspannung - bei zwei in Reihe - ist
500V und die maximale Überlastspannung 1000V. Daneben habe ich als
Überspannungsschutz auf AC-Seite den Varistor (vielleicht sollte ich
eine schneller ansprechende TVS-Diode nehmen, aber ich sehe bei anderen
Schaltungen neben Netzteilen immer Varistoren?).
> Bedenke Dieters Einwand oben zu Funk und Metallgehäuse
Zur Zeit ist ein Bluetooth-Modul drin, das sendet problemlos auf der
gleichen Frequenz. Das Metallgehäue hat zahlreiche Lüftungsschlitze und
andere Öffnungen (z.B. Schalter).
Nächster Versuch. Rechts (zwischen Relais-Beinen und
Kleinspannungsseite) 8mm Kriechstrecke Wo das nicht erreicht wird, sind
2mm Fräsungen: in der Mitte (über Netzteil-Pins) 6mmm, in der kritischen
gelben Wifi-Ecke 4.75mm (das Antennen-Kupfer liegt 1,6mm höher, die
Kriechstrecke ist grösser, als es in der Aufsicht aussieht: ca. 6mm).
MELF-Widerstände würden - falls das Pi-Gehäuse 5.8mm unter der Platine
hergibt - auch auf die 2512-Pads passen. Das blaue Varistor-Bein hat
(beim einzig sinnvollen Anschluss der Schaltung) die gleiche Phase, wie
der rechte Opto-Widerstand, so dass eine Fräsung dort unnötigt sein
sollte.
Michael schrieb:> Daneben habe ich als> Überspannungsschutz auf AC-Seite den Varistor (vielleicht sollte ich> eine schneller ansprechende TVS-Diode nehmen, aber ich sehe bei anderen> Schaltungen neben Netzteilen immer Varistoren?).
Varistoren haben den Nachteil, das sie altern und dann Brände
auslösen können
Gibt es denn irgendeinen Grund, statt dem Varistor keine bidirektionale
TVS-Diode (wie
http://de.rs-online.com/web/p/suppressordioden-tvs/6873905/)
einzusetzen? Das in erster Linie zu schützende Teil ist das
Schaltnetzteil. Und eben der Optokoppler.
