Oft wird empfohlen als ESD-Schutz einen 10-22nF Kondensator direkt an den
Eingang zu setzen. Andere argumentieren dann wiederum, dass dieser ohne
Strombegrenzungs-Reihen-Widerstand einen hohen Strom im Taster oder Reedkontakt verursacht und diesen zerstören würde. Jetzt frage ich mich, was so ein Kontakt denn normalerweise aushält:
Q=CU
ESD-Model: 150pF8kV=1,2µAs
1,2µAs/10nF=120V ->100-200V Typ
1,2µAs/22nF=54V -> 50-100V Typ
Für Reed Kontakt wird eine Schaltleistung angegeben, das ist die Spannung wenn der Reed Kontakt noch offen ist und der Strom sobald er geschlossen ist.
Ein Überschreitung verkürzt die Lebensdauer.
Ein Kondensator mit 22nF X7R von Kemet in 0805 erreicht bei 5V bei einem Reedkontakt mit 250mOhm der 500mA verträgt für 20ns >1A Peak 12.5A
Solche kurzen Überströme sollen schon schädlich sein,
Ich denke da 10 Ohm in Reihe zum C ist für die Lebensdauer hilfreich
Für Reed Kontakt wird eine Schaltleistung angegeben, das ist die
Spannung wenn der Reed Kontakt noch offen ist und der Strom sobald er
geschlossen ist.
Ein Überschreitung verkürzt die Lebensdauer.
Das ist prinzipiell schon klar.
Ein Kondensator mit 22nF X7R von Kemet in 0805 erreicht bei 5V bei einem
Reedkontakt mit 250mOhm der 500mA verträgt für 20ns >1A Peak 12.5A
Das musst du mir kurz erklären: I=U/R 5V/0,25Ohm=20A. Hast du noch den ESR vom Kerko mit rein gerechnet? Sind 20ns echt schon relevant? Ich hätte jetzt gedacht, dass <1ms bei einem mechanischen Kontakt zu vernachlässigen sind. Aber genau deswegen frage ich ja. Eine flinke Feinsicherung löst bei Überschreiten des 5-Fachen Nennstroms zwischen 1ms und 100ms aus. Beim 10-fachen sind es noch 1-20ms. Aber gut, dass ein Kontakt das 1-2 mal überlebt heißt auch nicht dass er das regelmäßig aushält.
Ich denke da 10 Ohm in Reihe zum C ist für die Lebensdauer hilfreich
Brauche ich als Widerstand dann so einen Foil-Widerstand wie im Video? Oder reicht dort ein normaler Thickfilm-SMD-Widerstand. Der ESD wird doch dann auch nicht komplett über dem Widerstand abgebaut, wie im Video demonstriert, sondern muss da nur durch und wird dann im Kondensator abgebaut. Richtig?
Oft wird empfohlen als ESD-Schutz einen 10-22nF Kondensator direkt an
den Eingang zu setzen. Andere argumentieren dann wiederum, dass dieser ohne
Strombegrenzungs-Reihen-Widerstand einen hohen Strom im Taster oder
Reedkontakt verursacht und diesen zerstören würde.
Warum beschaltest du dann nicht den Eingang mit einem Kondensator (wessen Eingang eigentlich) und schaltest einen Widerstand in Serie? Den Eingang ohne Schutzbeschaltung nach außen zu führen, öffnet ESD-Schäden Tür und Tor.
Ich habe an solchen Stellen (mit bis zu 100 nF) 20 Jahre lang keine Widerstände verwendet, weil ich das damals so gelernt hatte. Hat nie Probleme gemacht.
Aber ich verstehe inzwischen, dass man mit Widerstand auf der Sicheren Seite ist, deswegen mache ich das inzwischen mit Widerstand. Kostet ja fast nichts.
Reedkontakte und vergoldete Kontakte sind gerade ein Beispiel dafür, wo auch kurzfristige Überströme ungünstig sind, weil sie die Oberfläche beschädigen können.
Bei verzinnten oder vernickelten Kontakten wird der Parallelkondesator sogar vom Hersteller empfohlen, um bei kleinen Strömen kurzzeitig einen ausreichend hohen wetting current fließen zu lassen. Z.B ein Lichttaster im Treppenhaus an einem 5 V System, das funktioniert nur mit Kondensator.
Kommt also auf die Anwendung an. Das Datenblatt des Kontaktes verrät den maximal zulässigen, aber auch den minimal erforderlichen Strom.
Warum beschaltest du dann nicht den Eingang mit einem Kondensator
(wessen Eingang eigentlich) und schaltest einen Widerstand in Serie? Den
Eingang ohne Schutzbeschaltung nach außen zu führen, öffnet ESD-Schäden
Tür und Tor.
So wie ich das in dem Video verstanden habe, sind normale Widerstände auch ESD gefährdet. Deshalb die Frage. Oder verstehe ich dich falsch? Eine Schutzbeschaltung will ich in jedem Fall haben. Die Frage ist ja genau, ob direkt ein Kondensator am Eingang oder davor noch ein Widerstand. Es geht um einen Komparator/Schmitttrigerr/µC-Eingang. Mir geht es einfach darum, wie man das am besten macht. Sollte ich spezielle ESD-feste Widerstände benötigen, würde ich vermutlich eher eine TVS-Diode direkt an den Eingang setzen anstelle des 10nF Kondensators.
Ich habe an solchen Stellen (mit bis zu 100 nF) 20 Jahre lang
keine
Widerstände verwendet, weil ich das damals so gelernt hatte. Hat nie
Probleme gemacht.
Welche Kontakte hast du denn eingesestzt? So wie ich es verstanden habe, sind ja gerade die hochwertigen, vergoldeten gefährdet.
Reedkontakte und vergoldete Kontakte sind gerade ein Beispiel dafür, wo
auch kurzfristige Überströme ungünstig sind, weil sie die Oberfläche
beschädigen können.
Bei verzinnten oder vernickelten Kontakten wird der Parallelkondesator
sogar vom Hersteller empfohlen, um bei kleinen Strömen kurzzeitig einen
ausreichend hohen wetting current fließen zu lassen. Z.B ein Lichttaster
im Treppenhaus an einem 5 V System, das funktioniert nur mit
Kondensator.
Kommt also auf die Anwendung an. Das Datenblatt des Kontaktes verrät den
maximal zulässigen, aber auch den minimal erforderlichen Strom.
Heißt das, dass eine Eingangsbeschaltung, die sowohl mit Reedkontakten, als auch mit Licht-/Installationstastern zuverlässig funktionieren soll unmöglich ist? Leider steht in dem Datenblatt des verlinkten Reedkontaktes so gut wie nichts drin, außer dem Maximalstrom. Bei den Gira-Tastern sieht es nicht anders aus. Das "Datenblatt" ist echt ein schlechter Witz: https://katalog.gira.de/de_DE/datenblatt.html?id=701647https://katalog.gira.de/de_DE/download.html?artikelnr=015100
Sollte nicht bei Tastern extra so ein Kondensator parallel, damit die
Kontakte nicht oxidieren? Bei Read-Relais ist es vermutlich mit R
besser.
Kommt drauf an, wie so oft. Die SDS-Relais RS sind recht robust, während deren DA2 bei Stromspitzen genau einmal schließen und nie wieder öffnen.
Hier liegen seit ewigen Jahren ein paar Relais für hohen Strom in der Schublade, Zettler AZ735 mit AgCdO-Kontakt. Multimeter dran, schaltet nicht, kaputt? Das nächste ebenfalls, kann nicht sein, ich lagere keinen Schrott ein. Dann habe ich das Labornetzteil an den Kontakt geklemmt, mehr Spannung und Strom, ei gucke da, schaltet einwandfrei!
Hatte ich bis dahin nie erlebt, die brauchen tatsächlich Dampf, um schalten zu können.
Sollte ich spezielle
ESD-feste Widerstände benötigen, würde ich vermutlich eher eine
TVS-Diode direkt an den Eingang setzen anstelle des 10nF Kondensators.
Kondensator und TVS-Dioden sind für unterschiedliche Aufgaben zuständig.
Der Kondensator zusammen mit einem Serienwiderstand zieht einen ESD-Puls in die Länge, so dass die Spannung langsamer steigt und sich die Pulsamplitude verringert. Begrenzt wird die Spannung dann z.B. durch eine TVS-Diode. Bei einem "Komparator/Schmitttrigerr/µC-Eingang" kann es durchaus sein, dass dort in der Eingangsschaltung bereits Dioden vorhanden sind, die Spannungen außerhalb des Bereichs VSS-0.7V ... VDD+0.7V in die Versorgung der Schaltung ableiten. Was dort mit der Ladung passiert, hängt von der Schaltung ab. Mit einer geeignet ausgelegten TVS-Diode, insbesondere wenn zwischen TVS-Diode und "Komparator/Schmitttrigerr/µC-Eingang" ein weiterer Widerstand folgt, ist man auf der sichereren Seite.
Heißt das, dass eine Eingangsbeschaltung, die sowohl mit Reedkontakten,
als auch mit Licht-/Installationstastern zuverlässig funktionieren soll
unmöglich ist?
Zumindest ist es schwierig, eine passende Schnittmenge zu finden. Du musst sowohl den Mindeststrom des Gira-Tasters erreichen, als auch den Maximalstrom des Reedkontaktes einhalten. Das ist einfacher, wenn Du Dich auf den rein statischen Fall beschränkst, also Strom einstellen über den Pullup-Widerstand und den Kondensator eher klein (<1 nF) machen, damit dessen Effekt zu vernachlässigen ist.
Wenn das nicht hinhaut, leg das Ganze dynamisch auf den Gira-Taster aus (10 mA plus 470 nF) und sieh für die Reedkontakte eine externe Strombegrenzung vor. Das muss natürlich so ausgelegt sein, dass der Spannungsteiler aus Pullup und Strombegrenzung noch einen gültigen Low-Pegel liefert.
Im Auto wird für externe Tasten meist >5 mA gefordert. Zusätzlich müssen die funktionieren, wenn durch Verschmutzung ein parasitärer Widerstand von >5 kOhm zwischen Tastereingang und Masse oder zwischen Tastereingang und Batterie auftritt, und wenn ein Masseversatz von bis zu +/-1 V vorhanden ist. Da wird die Auslegung schnell aufwendig.
Ein Kondensator mit 22nF X7R von Kemet in 0805 erreicht bei 5V bei einem
Reedkontakt mit 250mOhm der 500mA verträgt für 20ns >1A Peak 12.5A
Das musst du mir kurz erklären: I=U/R 5V/0,25Ohm=20A. Hast du noch den
ESR vom Kerko mit rein gerechnet? Sind 20ns echt schon relevant? Ich
hätte jetzt gedacht, dass <1ms bei einem mechanischen Kontakt zu
vernachlässigen sind. Aber genau deswegen frage ich ja. Eine flinke
Feinsicherung löst bei Überschreiten des 5-Fachen Nennstroms zwischen
1ms und 100ms aus. Beim 10-fachen sind es noch 1-20ms. Aber gut, dass
ein Kontakt das 1-2 mal überlebt heißt auch nicht dass er das regelmäßig
aushält.
den 22nF X7R ausgewählt und das Spice modell in ltspice rechnen lassen
laut wiki über reed kontakt sind auch 50p bei 50V schon "kritisch", da liegst due mit dem Strom darüber
Ich denke der Punkt Schaltleistung trifft die zulässige Belastung, ich weiß jetzt nicht welchen Ansatz man hier wählen kann, ob eine Verdopplung der Ströme die Lebensdauer halbiert.
Aber wenn man soweit darüber liegt würde ich darüber nicht weiter nachdenken und einen normalen 10Ohm SMD Widerstand nehmen, da must man sich dann keinen Gedanken machen, weil der Strom ja dann reduziert ist und 10-fach Überlast für 20ns, das geht immer
Den Schaltungsaufbau muss man erstmal so hin kriegen, dass so steile Strompuls überhaupt ihren Weg durch die parasitären Induktivitäten des Layouts und des Aufbaus finden ;-)
Ein Ferrit Bead würde diesen Peak natürlich besser klein halten und unabhängiger vom Layout machen.
Bei Reedkontakten empfehlen die Hersteller sogar bei längeren
Zuleitungen einen Serienwiderstand nahe am Kontakt.
Ab welcher Länge? Hast du ein Beispiel?
Siehe Anhang.
Das kann ich bestätigen (Reedkontakte in Niederschlagmessern, Spannung 5 V an 10 m Leitung. Anfangs immer wieder Ausfälle der Kontakte nach einiger Zeit. Mit einem Vorwiderstand direkt(!) am Kontakt gibt es auch nach Jahren keine Probleme mehr.
Das kann ich bestätigen (Reedkontakte in Niederschlagmessern, Spannung 5
V an 10 m Leitung. Anfangs immer wieder Ausfälle der Kontakte nach
einiger Zeit. Mit einem Vorwiderstand direkt(!) am Kontakt gibt es auch
nach Jahren keine Probleme mehr.
Gehen die beim Einschalten kaputt (durch die Leitungskapazität) oder beim Ausschalten (induktiver flyback)?
Letzteres habe ich tatsächlich mal beim einem Sensor erlebt. Mit zwei Meter Kabel dran ging der kaputt, wenn man den Bananenstecker aus dem Labornetzteil zog. 100 nF direkt an den Versorgungsanschlüssen des Sensors, und es lief problemlos.
Bei Simulationen nicht vergessen: Für einen Kabelbaum mit zwei Steckern kannst Du locker 0,5 Ohm rechnen, und dann noch einige 100 nH Leitungsinduktivität. Damit sehen die theoretisch möglichen 20 A / 1 ns - Pulse schon anders aus.
Bei Simulationen nicht vergessen: Für einen Kabelbaum mit zwei Steckern
kannst Du locker 0,5 Ohm rechnen, und dann noch einige 100 nH
Leitungsinduktivität. Damit sehen die theoretisch möglichen 20 A / 1 ns
Pulse schon anders aus.
Absolut korrekt, ich hatte jetzt nur die direkt Anbindung betrachtet weil ich in meinen Anwendungen sehr kurze Zuleitung habe.
Für die Verwendung im Haus mit langen Zuleitungen sieht das anders aus und der Einfluss der Leitung ist größer als die des kondensators.
Ich habe die selber noch nie benutzt, aber ich würde sagen, das bei Sensoren mit fertig konvektionierter Zuleitung das doch aufeinander abgestimmt sein sollte. Weil wie bekommt man am Reed Kontakt nachträglich den Widerstand rein?
Ich denke da 10 Ohm in Reihe zum C ist für die Lebensdauer hilfreich
Nicht nur dafuer. Es sollte ein Opferwiderstand sein, genauer gesagt ein Sicherungswiderstand, wie dieser in fast allen LED-Birnen zu finden ist.
Das weiss man erst zu schaetzen, wenn einer der Kondensatoren durchbrach.
Das kann ich bestätigen (Reedkontakte in Niederschlagmessern, Spannung 5
V an 10 m Leitung. Anfangs immer wieder Ausfälle der Kontakte nach
einiger Zeit. Mit einem Vorwiderstand direkt(!) am Kontakt gibt es auch
nach Jahren keine Probleme mehr.
Gehen die beim Einschalten kaputt (durch die Leitungskapazität) oder
beim Ausschalten (induktiver flyback)?
Kann ich nicht sagen. In der Anwendung sind die Kontakte in Ruhe offen und schließen nur ca. 0,1 s während der Betätigung. Die Leitung stellt aber sicher ein mit 5 V geladenes Impulsformernetzwerk dar, ähnlich wie früher in Radarsendern verwendet.
Könnte man mal simulieren, ja.
