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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik IO Absicherung zur Aussenwelt


Autor: Peter F. (piet)
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Hallo!
Ich denke es wird am besten sein wenn man sich ersteinmal den Anhang 
anschaut ;-)

Es handelt sich um eine Steuerung und 8 daran angeschlossene Slaves, das 
ganze ist mobil.
Die Verbindung wird über ein normales CAT5e Kabel mit
RJ45(Modular)-Buchsen hergestellt.
Bisher hatte ich mir noch keine Großen gedanken gemacht wie man das 
ganze etwas absichern könnte.
Die RJ54 Kontakte sind ja nicht wirklich mit dem Finger erreichbar, 
dennoch möchte ich etwas Schutz einbauen.

Digitale Eingänge: Serienwiederstände, Diode
PWM: Serienwiederstände, Diode

Bei dem ADC ist es jetzt etwas schwierig, eine Diode lässt Spannung 
abfallen.
Die Ausgänge des UDN2981 haben bereits Dioden eingebaut, eine 
Strombegrenzung je Ausgang ist zu aufwändig.

Gibt es irgend etwas bestimmtes was ich vergessen habe, bzw. noch 
beachten sollte?

Mfg,
Peter

Autor: Uwe ... (uwegw)
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Du solltest dir erst mal Gedanken machen, was als worst case an den 
Anschlüssen passieren könnte.
Zum Beispiel:
->Kabellänge (je länger desto mehr Störungen werden eingefangen)
->Wer bekommt das Teil in die Finger? Jeder Depp oder nur Experten? In 
ne RJ45 kann man als DAU ja bequem mal LAN oder Telefon anschließen, der 
Stecker passt ja...
->Umgebung: Wohnzimmer oder in der Werkshalle neben den dicken Motoren?
->Wie kritisch sind kurzzeitige Störungen oder Ausfälle? 
Lebensbedrohlich oder nur nervig?

Autor: Winfried (Gast)
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Schau dir mal den Aufbau einer parallelen Druckerschnittstelle an, da 
findest du Anregung. Typischerweise sind dort Tiefpässe an den 
Eingängen, etwa in der Größenordnung 100 Ohm und 100pF. Und 2 Dioden 
gegen Masse und Plus sind natürlich auch sinnvoll, wobei der Widerstand 
des Tiefpasses gleichzeitig den Strom über diese Dioden begrenzt.

Du musst dir natürlich auch EMV-mäßig Gedanken machen, dann kommen noch 
evtl. Induktivitäten hinzu.

Autor: Peter F. (piet)
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Hallo und vielen Dank für die Antworten!

Uwe ... wrote:
> Du solltest dir erst mal Gedanken machen, was als worst case an den
> Anschlüssen passieren könnte.
> Zum Beispiel:

> ->Kabellänge (je länger desto mehr Störungen werden eingefangen)

Da vertraue ich zum einen auf die Schirmung (ja, nicht zwingend eine 
gute Idee) und meine Versuche mit einem 20m Stück.
Es sollen nur maximal 10m je Strecke benutzt werden, da 20m 
funktionieren gehe ich da von keinen Problemen aus.

> ->Wer bekommt das Teil in die Finger? Jeder Depp oder nur Experten? In
> ne RJ45 kann man als DAU ja bequem mal LAN oder Telefon anschließen, der
> Stecker passt ja...

Eigentlich nur ich, oder unter meiner Aufsicht, dennoch möchte ich es 
etwas handhabungssicherer machen.
Das ganze ist nur eine Private bastelei.

Es kann eigentlich nur passieren das ein Crossover Kabel statt eines 1:1 
Kabels verwendet wird. Die Signale habe ich so verteilt das dadurch 
nichts kaputt gehen kann.
Ausser es würde ein Gbit Ethernet Kabel verwendet bei dem alle 4 
Adernpaare gekreuzt sind und nicht nur zwei.

> ->Umgebung: Wohnzimmer oder in der Werkshalle neben den dicken Motoren?

Das ganze System ist komplett Geschirmt (Metallgehäuse, Geschirmte 
Kabel) und wird im Wohnzimmer, Turnhalle oder ähnlichem Aufgebaut.

> ->Wie kritisch sind kurzzeitige Störungen oder Ausfälle?
> Lebensbedrohlich oder nur nervig?

Nur nervig, bisher habe ich nur beobachten können das die Servo-PWM es 
übel nimmt wenn die Kabel ungeschirmt direkt unter einer billig 
Röhrenlampe verlaufen während diese eingeschaltet wird.

Mfg,
Peter

Autor: Peter F. (piet)
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Hallo und auch dir danke für die Antwort ;-)

Winfried wrote:
> Schau dir mal den Aufbau einer parallelen Druckerschnittstelle an, da
> findest du Anregung. Typischerweise sind dort Tiefpässe an den
> Eingängen, etwa in der Größenordnung 100 Ohm und 100pF. Und 2 Dioden
> gegen Masse und Plus sind natürlich auch sinnvoll, wobei der Widerstand
> des Tiefpasses gleichzeitig den Strom über diese Dioden begrenzt.

Mhmja, über einen solchen Aufbau bin ich beim Thema ESD festigkeit 
gestolpert, ist mir fast schon etwas zu viel, wenn auch durchaus Sinnig.

Mir ging es hauptsächlich um eine, sagen wir, rudimentäre absicherung 
gegen verpolung/kurzschluss.

> Du musst dir natürlich auch EMV-mäßig Gedanken machen, dann kommen noch
> evtl. Induktivitäten hinzu.

Um EMV muss ich mir zum glück keine Gedanken machen.
Jedoch frage ich mich noch, was ich mit dem ADC Eingang mache.

Mfg,
Peter

Autor: Winfried (Gast)
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Wenn es wirklich nur eine kleine Bastelei ist, dann bau doch erstmal mit 
Minimallösung und wenn du Probleme bekommst, rüstest du auf.

Autor: Peter F. (piet)
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Hallo!
Das währe eine Lösung aber irgendwie würd ich mich doch besser fühlen 
wenn ich eine Absicherung gleich mit drinn hätte.
Ich habe mal etwas entworfen, währe dies so machbar?
Ich möchte, jeden eingang gegen ESD und Verpolen/Kurzschluss schützen.

Die Schaltung bei dem Piezo Eingang ist so "aufwändig" da einmal der 
Interne Pullup in dem Setup nicht funktioniert, die Eingangsspannung 
zwischen 2V und 25V liegen kann und mir nichts besseres eingefallen ist 
;-)

Wenn ich das jetzt hochrechne wird das ein riesiges Bauteilegrab, massig 
Dioden, Widerstände usw...
Gibt es vielleicht eine Bessere Lösung?

Der ADC ist nur dafür da über eine Leitung 6 Zustände zu erfassen:
High, Low, 1v, 2v, 3v, 4v. Mehr auflösung verwende ich dabei nicht.

Die Software ist bereits fertig, der Testaufbau auch, jetzt möchte ich 
gern alles in eine Gehäuse bringen.

Die TVS Dioden sind Bipolar mit 6,8V Durchbruchspannung, die Z-Diode für 
den Piezo Eingang hat 10V, der BS170 verträgt 20V.
Da der Strom der durch die ULN fließen kann ja aber schon durch F1 in 
der Zuleitung begrenzt ist habe ich dort keine Strombegrenzung 
eingeplant.

Mfg,
Peter

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