Hallo zusammen,
wie ihr auf der Zeichnung sehen könnt, habe ich einen Controller der
über UART mit einem Display kommunizieren soll. Der Controller wird aus
einer Batterie gespeist. Die UART Schnittstelle des Controllers ist
galvanisch getrennt.
Das Display wird ebenfalls über die Batterie gespeist, die UART
Schnittstelle ist jedoch nicht galvanisch getrennt.
Da ich die galvanische Trennung beibehalten möchte, suche ich nach einer
Möglichkeit die Kommunikation der beiden Geräte galvanisch zu trennen.
Ich dachte an Optokoppler, aber mir fehlt das elektrotechnische
Grundwissen um das umzusetzen. Eventuell gibt es aber auch eine andere
Möglichkeit.
Ich freue mich über jeden Hinweis.
Gruß
Seppl F. schrieb:> die Kommunikation der beiden Geräte galvanisch zu trennenADUM1201 - siehe Beitrag "Re: Arduino ProMini galvanisch getrennt"
(Das Drumherum für Reset brauchst Du nicht).
Mit dem Gebilde befingere ich 3,3V Arduino mit 5V vom USB, klaglos!
Zuvor hatte ich einen Aufbau mit Optokopplern gemacht, aber Ärger
gefangen weil zu langsam.
Frage 1:
Wovor soll denn die galvanische Trennung schützen?
Batteriegeräte sind jetzt nicht dafür berüchtigt, Sörpulse
aus dem Netz o.ä. einzuschleusen. Also?
Hallo Manfred,
danke dir für deinen Tipp.
Ich habe mir das Datenblatt angesehen und bin mit der Umsetzung etwas
überfordert ;)
Was ich verstanden habe:
Strom muss ausreichend sein, sonst geht die Geschwindigkeit runter.
(Widerstände in RX/TX?)
Beide Seiten werden mit 5V betrieben. Ich habe aber auf der einen Seite
höhere Spannung die dazu noch variabel ist. Muss ich hier mit einem
DC/DC Wandler arbeiten oder kann man das auch einfacher realisieren?
Seppl F. schrieb:> Strom muss ausreichend sein, sonst geht die Geschwindigkeit runter.> (Widerstände in RX/TX?)
Die Stromaufnahme von dem Teil beträgt einige mA, unkritisch.
> Beide Seiten werden mit 5V betrieben.
Oder mit 3 Volt oder gemischt, mehr als 5,5V dürften unzulässig sein.
> Ich habe aber auf der einen Seite höhere Spannung die dazu noch variabel ist.
Oh nett, eine Salamischeibe nachgelegt ... das stand nicht in der Frage.
"Bis zu 84V" - viel Spaß, einen Spannungsregler zu finden, der das kann.
Wir wissen nicht, wie Deine Displayschnittstelle aussieht, ob die
vielleicht V.24 mit +/- 12V Signalpegel hat.
Die Signalpegel Rx / Tx müssen gleich der Betriebsspannung sein. Wenn
die bei Deinem Display anders sind, geht das so nicht, dann müssten noch
zusätzliche Treiber wie z.B. MAX232 den Pegel anpassen.
Warum solchen Aufwand? Wovor soll die galvanische Trennung schützen? Ist
die Leitung zwischen Controller und Display so lange? Kann aber auch
nicht sein, weil Logikpegel da nicht hilft. Dann lieber ohne Trennung
auf RS232-Pegel umsteigen!
Die Betriebsspannung stand im Bild. In diesem Fall keine Salamitaktik
;-)
Ein paar Details (jetzt zur Salami ;) ):
FOC Motor Controller -> https://silixcon.com/sc-controller-series/
UART Geschwindigkeit 115kps
Pegel 5V
Galvanisch nicht getrennt sind alle I/O, CAN und UART des Controllers.
Diese sind aber galvanisch getrennt von der Ansteuerung eines 3 Phasen
Motors. Über die galvanische Trennung bin ich ehrlich gesagt ganz froh -
hatte ich bei meinem alten Controller nicht und da hatte ich viele
Probleme durch Störungen im I/O. Das Datenblatt habe ich angehängt,
vielleicht interessiert es ja jemanden.
Display und Controller sind Fertigteile, da möchte ich nicht in die
Elektronik eingreifen, lediglich an die Verkabelung dazwischen traue ich
mich ran. Diese ist vermutlich max. 1,5-2m.
jetzt wäre noch spannend:
Was ist das für ein Display das mit 60V versorgt wird?
Kann das Display nicht einfach an die 5V die der Controller ausgibt
angeschlossen werden?
Danke Dir Michael. Aber ich sehe da jetzt auf Anhieb keine Lösung meines
Problems. Ich habe leider keine belastbaren 12V. Darüber hinaus löst es
meine Spannungsproblematik auf der Displayseite nicht. Was ist der
Vorteil gegenüber eines ADUM1201? Vielleicht stehe ich aber auch auf dem
Schlauch und du möchtest mir das noch mal etwas detaillierter erläutern?
Gruß
Seppl F. schrieb:> Ich habe leider keine belastbaren 12V.
Dein Problem.
Von Nichts kommt Nichts.
Seppl F. schrieb:> Die UART Schnittstelle des Controllers ist> galvanisch getrennt.> Das Display wird ebenfalls über die Batterie gespeist, die UART> Schnittstelle ist jedoch nicht galvanisch getrennt.> Da ich die galvanische Trennung beibehalten möchte, suche ich nach einer> Möglichkeit die Kommunikation der beiden Geräte galvanisch zu trennen.
Nochmal genau gelesen.
Du willst also eine Übertragung auf TTL-Basis.
Controller ist galv. getrennt.
Was willst du denn da noch?
Die UART des Motor Controllers hat 5V Pegel.
Eine isolierte 5V Spannung die mit max. 100mA belastbar ist wird
bereitgestellt.
Hat die Schnittstelle des Display´s auch 5V Pegel?
Manual oder Anschlussplan des Displays wären interessant.
Er will galvanisch trennen, wo es absolut nichts bringt. Aber das rafft
er nicht. Stattdessen beschäftigt er euch.
An TO: Du brauchst da keine galvanische Trennung, die Endstufe macht
(wie du selber gemerkt hast) wenn überhaupt Probleme. Anders
ausgedrückt: sollte deine TTL-Logik Probleme machen, hilft da auch keine
galvanische Trennung - denn hier sind wiederum andere Störquellen /
Umstände Ursache.
Das Display hat keine 5V. Lediglich die eingezeichneten 60-84V sind
möglich.
Ich will nicht zwangsläufig galvanisch trennen. Es bleibt mit aber
nichts anderes übrig. Das ist nun mal die Konfiguration des Controllers
und somit mein Schicksal. Man kann diese leider nicht abschalten.
Bei früheren Controllern hatte ich wie gesagt Probleme mit Störungen von
der Hochvoltseite auf dem I/O. Ich habe mir die Trennung nicht
ausgesucht, diese aber als Vorteil gegenüber anderen Controllern
empfunden. Ob das nun zutrifft oder nicht, so sind es leider die
Voraussetzungen welche ich nicht ändern kann.
Seppl F. schrieb:> Das Display hat keine 5V. Lediglich die eingezeichneten 60-84V sind> möglich.> Ich will nicht zwangsläufig galvanisch trennen. Es bleibt mit aber> nichts anderes übrig. Das ist nun mal die Konfiguration des Controllers> und somit mein Schicksal. Man kann diese leider nicht abschalten.> Bei früheren Controllern hatte ich wie gesagt Probleme mit Störungen von> der Hochvoltseite auf dem I/O. Ich habe mir die Trennung nicht> ausgesucht, diese aber als Vorteil gegenüber anderen Controllern> empfunden. Ob das nun zutrifft oder nicht, so sind es leider die> Voraussetzungen welche ich nicht ändern kann.
Dass das Display keine 5V zur Verfügung stellt ist schon klar.
Aber die Schnittstelle des Displays, also TXD und RXD haben doch
bestimmt keinen Pegel von 60-84V?
Davon ist auszugehen. Wie schon geschrieben möchte ich aber eigentlich
nicht in die Geräte eingreifen, da ich sonst vermutlich die
Gewährleistung verliere. Eigentlich war es mein Ziel nur den Kabelbaum
anzupassen. Solange dies möglich ist, würde ich diesen Weg bevorzugen.
Seppl F. schrieb:> Davon ist auszugehen. Wie schon geschrieben möchte ich aber eigentlich> nicht in die Geräte eingreifen, da ich sonst vermutlich die> Gewährleistung verliere. Eigentlich war es mein Ziel nur den Kabelbaum> anzupassen. Solange dies möglich ist, würde ich diesen Weg bevorzugen.
Hat das Display nun 5V Pegel auf den TX und RX Leitungen oder nicht?
Wenn du Hilfe suchst dann solltest du auch mal ein wenig kooperieren!
Pegel ist 5V. Das hatte ich oben schon erwähnt daher dachte ich nicht,
dass du darauf hinaus willst. Ich dachte, dass du nach der internen
Betriebsspannung des Displays fragst.
@Anja. Danke, schau ich mir mal an.
@Stefan. Nicht nochmal trennen sondern beibehalten. Ich möchte ungern
die beiden GND Level miteinander verbinden. Vermutlich ist es auch nicht
zulässig.
Seppl F. schrieb:> Vermutlich ist es auch nicht zulässig.
Warum nicht?
Eine vollständige beidseitige galvanische Trennung auf beiden Seiten ist
sicher nicht gut, denn dann hast du schwebende Potentiale ohne Bezug zur
Erde.
Normalerweise ist GND Ground (Erde). Außer man hat einen guten Grund, es
nicht zu tun. Aber auch dann muss dieses GND einen klar definierten
Pegel relativ zur Erde haben. Ganz einfach weil wir Menschen auf der
Erde stehen und alles auf die Erde bauen.
Ohne Bezug von GND zur Erde könnte eine simple Berührung durch unsere
Finger bereits eine elektrostatische Überladung der Bauteile
verursachen.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Eine vollständige beidseitige galvanische Trennung auf beiden Seiten ist> sicher nicht gut,
Dann würde kein Elektro-Auto Fahren dort ist die Traktionsbatterie immer
isoliert (von Karosserie) und sogar mittels Isolationswächter überwacht.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Außer man hat einen guten Grund, es> nicht zu tun.
84V DC sind auf jeden Fall keine Schutzkleinspannung.
Gruß Anja
@H.B. /Anja: Die von euch erwähnten Bausteine haben einen integrierten
DC/DC wandler. Die maximale Eingangsspannung bewegt sich jedoch immer
zwischen 4.5 und 5.5V. Das verstehe ich nicht wirklich. Wird dann
lediglich auf 5V stabilisiert? Kann ich dann mit einem Spannungsteiler
arbeiten?
Anja schrieb:> Dann würde kein Elektro-Auto Fahren dort ist die Traktionsbatterie immer> isoliert (von Karosserie) und sogar mittels Isolationswächter überwacht.
Lass und mal bei der kleinen feinen Elektronik bleiben. Sonst erkläre
ich dir mal, warum unter jedem Müllwagen elektrisch Leitfähige Ketten
auf den Boden baumeln.
Seppl F. schrieb:> @H.B. /Anja: Die von euch erwähnten Bausteine haben einen integrierten> DC/DC wandler. Die maximale Eingangsspannung bewegt sich jedoch immer> zwischen 4.5 und 5.5V. Das verstehe ich nicht wirklich. Wird dann> lediglich auf 5V stabilisiert? Kann ich dann mit einem Spannungsteiler> arbeiten?
Du versorgst den Baustein auf der Motorcontroller Seite mit 5V.
damit macht der integrierte DC/DC Wandler die 5V auf der Displayseite.
Das wars.
Auf der Displayseite nur noch die Leitungen RX, TX und GND anschliessen
und die Abblockkondensatoren zwischen VISO und GND2.
VISO wird nicht an das Display angeschlossen.
Seppl F. schrieb:> Kann ich dann mit einem Spannungsteiler> arbeiten?
Du hattest oben erwähnt Daß Du mit 5V-Pegeln arbeitest oder?
Wenn auf RX und TX andere Pegel (RS232 also +/- 5..15V) sind brauchst Du
andere Isolationsbausteine (für RS232).
Gruß Anja
H. B. schrieb:> Du schliesst alles so an wie auf deinem 2. Bild - nur läst du den> DC/DC-Wandler weg.
Dann fehlt dem aktiven Koppler auf der rechten Seite die
Spannungsversorgung.
@h.b. hatte die DC/dc Funktion nicht verstanden. Jetzt ist es klar. Der
adum6422 wirkt auf mich etwas oberloaded mit Features. Reicht der von
Anja erwähnte adum5421 nicht aus? Welchen Vorteil siehst du im 6422?
@ Anja. Das lag an meinem Verständnisproblem des DC/DC wandlers. Pegel
ist 5V. Ich dachte zuerst ich müsste dennoch beidseitig vcc/viso
anlegen...
Der von Anja reicht auch, meiner war nur ein Beispiel aus der ADUM
Serie.
Ich hab für sowaa ähnliches schon mal den ISOW7821 verwendet, deshalb
habe ich den als erstes genannt.
Stefan ⛄ F. schrieb:> H. B. schrieb:>> Du schliesst alles so an wie auf deinem 2. Bild - nur läst du den>> DC/DC-Wandler weg.>> Dann fehlt dem aktiven Koppler auf der rechten Seite die> Spannungsversorgung.
Ich meinte jetzt wenn man den iCoupler durch einen ISOW7821 oder
ADUM5241 ersetzt.
Welche Signalpegel liegen denn auf den Leitungen, TTL oder RS232 ?
H. B. schrieb:> Die UART des Motor Controllers hat 5V Pegel.> Hat die Schnittstelle des Display´s auch 5V Pegel?
Welche Geschwindigkeit hat denn die Übertragung, 9600bd oder 115kbd ?
Seppl F. schrieb:> Ich dachte an Optokoppler
Halte ich auch für das einfachste, wenn die Baudrate nicht zu hoch ist:
Stefan ⛄ F. schrieb:> Dann fehlt dem aktiven Koppler auf der rechten Seite die> Spannungsversorgung.
Hi,
prinzipiell brauchen beide Seiten Spannungsversorgung.
(BTW: Für PC gibt es den Trick, diese aus den "Handshake"-Anschlüssen zu
generieren und zu "missbrauchen". Hier was anderes.)
Frage:
Ist die Rückführung der + 5V also GND mit der 60V-Rückführung GND
galvanisch getrennt oder nicht?
Woher kommen die +5 V. Nicht (intern heruntergesetzt) aus der Batterie?
ciao
gustav
MaWin schrieb:> Seppl F. schrieb:>> Ich dachte an Optokoppler>> Halte ich auch für das einfachste, wenn die Baudrate nicht zu hoch ist:> ... PC827 ...
Der schafft keine 115 kbps. Und schnelle Modelle benötigen zumindest auf
der Empfängerseite eine Stromversorgung.
Ich habe noch mal eine Zeichnung angehängt, die alle Details zusammen
fasst.
Zusätzlich die Info:
Controller Insulation:
+5V, TTL/UART, CAN und IO sind auf dem selben GND. Batterie hat ein
galvanisch getrenntes GND bzw. ist einfach B-.
H. B. schrieb:> ...> Du versorgst den Baustein auf der Motorcontroller Seite mit 5V.> damit macht der integrierte DC/DC Wandler die 5V auf der Displayseite.> Das wars.> Auf der Displayseite nur noch die Leitungen RX, TX und GND anschliessen> und die Abblockkondensatoren zwischen VISO und GND2.> VISO wird nicht an das Display angeschlossen.
Ich habe versucht das im angehängten Bild so umzusetzen. Was würdest du
für einen Kondensator empfehlen? Ich habe ich sonst noch etwas
vergessen?
Gruß
Die würde er schon schaffen, nur bedarf es dann welche mit
schmidtriggereingang und am ausgang am besten einen gegentaktausgang.
Hier ohne gegentaktausgang, aber durchaus brauchbar.
https://www.programmersought.com/article/2779785908/
Seppl F. schrieb:> Ich habe versucht das im angehängten Bild so umzusetzen. Was würdest du> für einen Kondensator empfehlen? Ich habe ich sonst noch etwas> vergessen?
Im Datenblatt steht 100nF (und zwar auf beiden Seiten des ADUM also
2x100nF).
Auch die "Kühlflächen" lt. Datenblatt nicht vergessen der ADUM braucht
ca 80 mA in dieser Anwendung.
Gruß Anja
Seppl F. schrieb:> Ich habe noch mal eine Zeichnung angehängt, die alle Details zusammen> fasst.> Zusätzlich die Info:> Controller Insulation:> +5V, TTL/UART, CAN und IO sind auf dem selben GND. Batterie hat ein> galvanisch getrenntes GND bzw. ist einfach B-.>>> H. B. schrieb:>>> ...>> Du versorgst den Baustein auf der Motorcontroller Seite mit 5V.>> damit macht der integrierte DC/DC Wandler die 5V auf der Displayseite.>> Das wars.>> Auf der Displayseite nur noch die Leitungen RX, TX und GND anschliessen>> und die Abblockkondensatoren zwischen VISO und GND2.>> VISO wird nicht an das Display angeschlossen.>> Ich habe versucht das im angehängten Bild so umzusetzen. Was würdest du> für einen Kondensator empfehlen? Ich habe ich sonst noch etwas> vergessen?> Gruß
Sieht doch ganz gut aus.
Der Kondensator von VISO gegen GNDISO sollte 100nF haben -
Nimm einen ganz normalen 100nF/50V X7R und löte ihn direkt an den
Baustein.
Dann löte noch einen 100nF zwischen VDD und GND, auch den direkt an den
Baustein.
Das mit der Kühlfläche wie von Anja geschrieben hat dieser Baustein
nicht.
Laut Datenblatt ist die auch nicht notwendig.
Anja schrieb:> Seppl F. schrieb:>> Ich habe versucht das im angehängten Bild so umzusetzen. Was würdest du>> für einen Kondensator empfehlen? Ich habe ich sonst noch etwas>> vergessen?>> Im Datenblatt steht 100nF (und zwar auf beiden Seiten des ADUM also> 2x100nF).> Auch die "Kühlflächen" lt. Datenblatt nicht vergessen der ADUM braucht> ca 80 mA in dieser Anwendung.>> Gruß Anja
Der Baustein hat keine Kühlfläche.
Wenn der Baustein bei sehr hohen Umgebungstemperaturen arbeiten soll,
kann man über die Anschlusspins noch etwas Wärme abführen, aber ich
glaube dass das beim TO nicht nötig ist.
Hier der Text aus dem Datenblatt:
THERMAL ANALYSIS
Each ADuM524x component consists of two internal die, attached to a
split-paddle lead frame. For the purposes of thermal analysis, it is
treated as
a thermal unit with the highest junction temperature reflected in the
θJA value in Table 2. The value of θJA is based on measurements taken
with the part mounted on a JEDEC standard 4-layer PCB with fine-width
traces in still air. Under normal operating conditions, the ADuM524x
operates at full load across the full temperature range without derating
the output current. For example, a part with no external load drawing 80
mA and dissipating 400 mW causes a 32°C temperature rise above ambient.
It is normal for these devices to run warm. Following the
recommendations in the PCB Layout section decreases the thermal
resistance to the PCB allowing increased thermal margin at high ambient
temperatures
Somit wäre alles paletti. Vielen Dank an alle Beteiligten.
Leider fällt mir gerade auf, dass man den ADUM5241 aktuell nicht
bekommt.
Ich habe versucht etwas ähnliches zu finden, aber ich finde nichts in
der kompakten Bauform. Sowohl der erwähnte ISO782, als auch der
ADUM6422A haben mindestens 16 Pins.
Kennt jemand einen alternativen Baustein mit integriertem und isoliertem
DC/DC Wandler im Format SOIC8?
Die versenden doch von Übersee zu horrenden Preisen, oder? Ob das
schneller geht? Teurer mit Sicherheit.
Dachte es gibr vl. einen alternativen Baustein den ich bei Reichelt oder
RS Components bekomme.
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