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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Universelle IO-Karte Optoisoliert von 2,7-24V


Autor: MOD (Gast)
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Hallo, ich bin hier Neuling und hänge gerade an meinem folgenden Projekt 
fest:

Und zwar möchte ich eine universelle I/O Karte entwerfen die:
-Optoisolierung zwischen Ein-Ausgängsseite (PC847)
-Ausgangsvertärkung hat (ULN2803)
-Eingangsspannungsbereich von 2,7-24VDC hat (evtl. über Jumper
 einstellbar)
-Ausgangsspannungsbereich von 2,7-24VDC hat
-Wahlweise Ein- oder Ausgang (über Jumper)

Das ganze soll robust & kostengünstig und soweit wie möglich mit
günstigen Standardbauteilen realisiert werden.

Bei folgenden Dingen bin ich gerade am grübeln:

1.)Wie kann ich einen Optokoppler entweder als Ausgangsisolator oder
   Eingangsisolator verwenden (evtl. Jumper) um keinen zusätzlichen
   Optokoppler verwenden zu müssen.
2.)Wie kann ich am effektivsten eine Strombegrenzung/Kurzschlußschutz
   für die Ausgänge erreichen (Rückstellbar!) ohne viele Bauteile etc.
   (Habs mal mit PTC's versucht,aber bei echtem Kurzschluß ging, bis
   der PTC heiß wurde,trotzdem der Transistor kaputt)
3.)Um eine wirklich universelle IO-Karte zu entwerfen wäre es schön die
   Ein- Ausgänge entweder als "Sink" oder "Source" konfigurieren zu
   können. (Umschaltung über Jumper ?!)
4.)Würd ja gern nen Screenshot vom momentan angefangenen Schaltplan
   hochladen. Mit welchem Programm macht ihr screenshoots die als PNG
   oder GIF Datei konvertiert werden?

Vielen Dank

Autor: MOD (Gast)
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So hier ein Screenshot (leider als jpg - aber komprimiert)
Er zeigt die soweit erzeugte Schaltung für Ausgänge. Die Jumper sind zum 
ändern der Vorwiderstände des ULN um zwischen den 2 Spannungsbereichen 
zu Schalten (Um den internen Vorwiderstand des ULN zu vergrößern).
Darf man den Emitter des Optok. so verbinden ? Oder sollte der auf Masse 
liegen? - Ist ja eigentlich potentialfrei.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  MOD (Gast)

>-Optoisolierung zwischen Ein-Ausgängsseite (PC847)

Sieh OK aus.

>-Ausgangsvertärkung hat (ULN2803)

Würde ich nicht empfehlen. Für sowas sollte man sich an der SPS-Welt 
orientieren, und die haben fast immer High Side Treiber. Das hat 
u.a. den Vorteil, dass die Masse überall gleich ist und immer verbunden 
ist. Also eher den UDN2981 & Co nutzen.

>-Eingangsspannungsbereich von 2,7-24VDC hat (evtl. über Jumper
> einstellbar)

Kann man machen, ggf. eine Referenzspannung damit umschalten und für die 
Komparatoren der Eingänge nutzen.

>-Ausgangsspannungsbereich von 2,7-24VDC hat

Kann man machen. Ein DC-DC Wandler mit verstellbarer Ausgangsspannung 
löst das Problem.

>-Wahlweise Ein- oder Ausgang (über Jumper)

Braucht man nicht, einfach die Ausgänge des UDN2981 auf LOW schalten, 
die sind dann inaktiv.

>Das ganze soll robust & kostengünstig und soweit wie möglich mit
>günstigen Standardbauteilen realisiert werden.

Kein Problem.

>1.)Wie kann ich einen Optokoppler entweder als Ausgangsisolator oder
>   Eingangsisolator verwenden (evtl. Jumper) um keinen zusätzlichen
>   Optokoppler verwenden zu müssen.

Vergiss es. Ist viel zu aufwändig.

>2.)Wie kann ich am effektivsten eine Strombegrenzung/Kurzschlußschutz
>   für die Ausgänge erreichen (Rückstellbar!) ohne viele Bauteile etc.
>   (Habs mal mit PTC's versucht,aber bei echtem Kurzschluß ging, bis
>   der PTC heiß wurde,trotzdem der Transistor kaputt)

Logisch, der Halbleiter ist immer schneller als eine Schmelzsicherung 
oder PTC. Für sowasd braucht man intelligente High Side Schalter, die 
haben eine eingebaute Strombegrenzung.

>3.)Um eine wirklich universelle IO-Karte zu entwerfen wäre es schön die
>   Ein- Ausgänge entweder als "Sink" oder "Source" konfigurieren zu
>   können. (Umschaltung über Jumper ?!)

Alles schön und gut, aber kann es ein, dass du mal wieder die 
Eierlegende Wollmilchsau bauen willst? Das ist nicht sinnvoll, vor 
lauter Jumpern sieht man dort irgendwann nicht mehr durch.

>4.)Würd ja gern nen Screenshot vom momentan angefangenen Schaltplan
>   hochladen. Mit welchem Programm macht ihr screenshoots die als PNG
>   oder GIF Datei konvertiert werden?

Mit der DRUCKEN Taste, das legt einen Screenshot in die zwischenablage 
im Windows. In jedem Grafikprogramm kann man die dann als neues Bild 
einfügen. Aber fast alle Programme haben eine eigene Funktion, um 
Schaltpläne zu exportieren, siehe Bildformate.

MfG
Falk

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  MOD (Gast)

>So hier ein Screenshot (leider als jpg - aber komprimiert)

Aber auch target kann problemlos Schaltpläne als GIF oder PNG erzeugen.

>Er zeigt die soweit erzeugte Schaltung für Ausgänge. Die Jumper sind zum
>ändern der Vorwiderstände des ULN um zwischen den 2 Spannungsbereichen
>zu Schalten (Um den internen Vorwiderstand des ULN zu vergrößern).
>Darf man den Emitter des Optok. so verbinden ? Oder sollte der auf Masse
>liegen? - Ist ja eigentlich potentialfrei.

Was soll das Ganze eigentlich? Ich dachte du willst einen IO-Karte mit 
Mikrocontroller oder so? Das was du da skiziiert hast ist ein einfache 
Galvansiche Trennung.

MFG
Falk

Autor: MOD (Gast)
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Danke für die schnelle Antwort.

Ist ja auch für die Anbindung an µc, sps, pc gedacht, aber eigenständig 
und universell so wie man sie halt im jeweiligen Fall benötigt. Die UDN 
derivate kenn ich, sind aber schwerer zu bekommen als die ULN's. Die 
skizze is ja nur "ein Anfang".

Hab bei Target u.a. Tiff, DXF oder WMF Ausgabe gefunden.

Hm der UDN2987 sieht auch gut aus. Sink/Source Umschaltung durch 
einlegen einer entspr. Brücke kenn ich von Mitsubishi - SPS'en.

Falk Brunner schrieb:

> Kann man machen, ggf. eine Referenzspannung damit umschalten und für die
> Komparatoren der Eingänge nutzen.
Welche "Komparatoren der Eingänge" meintest du?

Falk Brunner schrieb:
> Braucht man nicht, einfach die Ausgänge des UDN2981 auf LOW schalten,
> die sind dann inaktiv.

Ok, dann macht dem das nix aus wenn am Ausgang ne Spannung anliegt?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  MOD (Gast)

>Welche "Komparatoren der Eingänge" meintest du?

Die, welche man dann halt einbauen muss.


>Ok, dann macht dem das nix aus wenn am Ausgang ne Spannung anliegt?

AFAIK nein.

MFG
Falk

Autor: MOD (Gast)
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AFAIK?

Außerdem soll die Karte dazu verwendet werden in Anlagen und Maschinen 
mit unterschielichen Potentialen an Aus-& Eingängen diese zu 
"verbinden".

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  MOD (Gast)

>AFAIK?

As far As I Know.

>Außerdem soll die Karte dazu verwendet werden in Anlagen und Maschinen
>mit unterschielichen Potentialen an Aus-& Eingängen diese zu
>"verbinden".

Also die eierlegende Wollmilchsau^3. Dann darfst du dir schon mal 
Gedanken über die galvanisch getrennte Stromversorgung jedes einzelnen 
Kanals machen. Das wird alles in allem ein ziemliches Monster von 
Schaltung. Ob das so sinnvoll ist?

MfG
Falk

Autor: MOD (Gast)
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So ein "Monster" will ich ja vermeiden. Die Spannungsversorgungen sollen 
ja von der jeweiligen "Seite" kommen. Z.B. 5V auf der einen & 24V auf 
der anderen, sind ja durch Optos getrennt.

Gruß

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