Hallo, ich möchte mehrere A3144 Hall-Sensoren mit einem PCF8574 auswerten. Die Sensoren sind sternförmig angeschlossen, die geschirmten Leitungen sind teilweise bis zu 120 m lang und verlaufen abschnittsweise parallel zu Netzspannungsleitungen. Die Sensoren können mit 4,5–24 V versorgt werden. Geschwindigkeit spielt keine Rolle, es geht nur um eine sichere Ein/Aus-Erkennung. Wie würdet ihr den Eingang am PCF8574 beschalten, damit die Auswertung möglichst störsicher wird?
Wie würdet ihr den Eingang am PCF8574 beschalten, damit die Auswertung möglichst störsicher wird?
Direkt verbinden funktioniert nicht. Ich würde digitale Optokoppler nehmen, als eine Maßnahme.
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Der Trick dabei ist, keine Spannungsgesteuerte Schnittstelle zu bauen, sondern eine stromgesteuerte Schnittstelle. Der Sensor kann dauerhaft bis zu 25mA nach GND ableiten. Das nutzt Du aus. Du nimmst eine Spannungsquelle, verbindest die GNDs, und schaltest einen Vorwiderstand, die LED eines Optokopplers und den Sensor in Reihe. Den Vorwiderstand dimensionierst Du so, dass beispielsweise 20mA fließen, wenn der Sensor durchschaltet. Das wäre eine von mehren Möglichkeiten. Du kannst auch die Spannung messen, die über den Widerstand abfällt.
Hintergrund dabei: Wenn Du einen sehr hochohmigen Eingang wie der MOSFET-Eingang deines PCF8574 hast, dann braucht es relativ wenig Energie um einen Spannungspuls in der Zuleitung zu induzieren. Um 20mA fließen zu lassen, bedarf es deutlich mehr Energie. Stromschnittstellen sind deutlich störfester. Deshalb sind auch 4-20mA Stromschleifen in der Automatisierungstechnik so beliebt: Der eingeprägte Strom versorgt auch den Sensor, man erkennt Unterbrechung und Kurzschluss, und das ganze ist relativ unempfindlich.
Und da Du einen Strom einprägst, ist der Spannungsabfall über die Kabellänge egal. Egal wo Du misst, der Strom in einem einfachen, geschlossenen Stromkreis ist überall konstant. Wenn Du vorne 20mA reinschickst, kommen hinten auch immer 20mA raus.
Früher (als noch Fernschreiber verwendet wurden) wurden auch serielle Schnittstellen als 60mA oder später 20mA Stromschnittstellen ausgeführt.
fchk
Frank hat das vorzüglich erklärt. Nur die parallele Leitungsführung zu Großverbrauchern ist trotzdem nicht der Idealfall und der Anschlusspunkt des Schirms sollte gut bedacht werden.
Zu ergänzen wäre noch das Aus- und Eingänge von Leiterplatten oft Opfer irgendwelcher größeren Spannungsspitzen werden. Deshalb ist eine zukunftsorientierte wartungsfreundliche Anordnung der Teile nützlich.
Der Trick ist es vor allem Schnittstellen zu verwenden welche der Rest Welt bereits seit 50Jahren für solche Anwendungen verwendet. (RS422/RS485) Dann gibt es naemlich bereits fertige robuste Bustreiber die einfach funktionieren. Und bei 120m macht man das selbstverstaendlich potentialfrei weil man sonst nach jedem zweiten Gewitter die Hardware wechselt.
Vanye