Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Was tun gegen externe Spannungseinwirkungen?


von Henk (Gast)


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Hallo Leute,
ich möchte eine Schaltung bzw. manche Eingänge gegen extern angelegte 
Spannungen schützen, da die Leitung im Aussenbereich von Gebäuden enden.

Ist ein isolierter DC-DC Wandler zur Versorgung und Optokoppler zur 
Übertragung der Schaltsignale der richtige Weg?

mfg - Henk

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Henk schrieb:
> Hallo Leute,
> ich möchte eine Schaltung bzw. manche Eingänge gegen extern angelegte
> Spannungen schützen, da die Leitung im Aussenbereich von Gebäuden enden.
>
> Ist ein isolierter DC-DC Wandler zur Versorgung und Optokoppler zur
> Übertragung der Schaltsignale der richtige Weg?

Nach dem Ausschlafen nun bitte noch ein paar Zusatzinfos.
Was macht die Schaltung, welche Spannungen kommen im Normalbetrieb vor, 
wie enden die Leitungen im Außenbereich (Stecker? Wenn ja welcher? Oder 
einfach nur blanke Litze? Oder ganz was anderes?), kann Kurzschluss nach 
230V oder gar noch mehr vorkommen, ist Blitzschlag ein potenzielles 
Problem, ist das Ende wassergeschützt, müssen Daten übertragen werden?

Max

von Henk (Gast)


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einer der Sensoren ist sogar ein Schwimmerschalter, 
Feuchtigkeitsenwirkung ist also nicht ausgeschlossen. diese leitung 
führt 5 bis 24volt und ich möchte meine interne elektronik vor dem 
eventuellen mutwilligen anlegen von schadspannung schützen. wie 
beispielsweise 230volt. Blitzeinwirkung ist unwahrscheinlich, die 
leitungen enden direkt per stecker oder lötverbindung an den 
verbrauchern. Die externe elektronik darf ruhig geschädigt werden, sie 
stellt keinen hohen wert dar.  ziemlich abstraktes szenario, das gebe 
ich zu, aber ich möcht mich gern schützen

von Huhua (Gast)


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PTC ==> Kaltleiter
Varistoren ==> die gegen nicht dauernd anliegende Spannung schützen, 
sondern SpannungsPeaks aufnehmen können

von Henk (Gast)


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dder ptc bringt mir hier was genau? Meinst du in richtung der versorgung 
ptc+varistor um beim externen anlegen von spannung extern die versorgung 
zu schützen? Das meinst du aber doch sicher nur als zusätzlichen schutz 
neben dem dc-c wandler?

von Huhua (Gast)


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Der PTC wird bei Erwärmung (Strom zu groß!) hochohmig und verringert so 
den Kurzschlussstrom. Ein Varistor kann spannungspeaks, das heißt die 
Energie aufnehmen. Am besten nen rückstellende Sicherung (z.B. PTC 
schalter vom großen R) der löst aus!

von j. c. (jesuschristus)


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Du musst genau spezifizieren, gegen welche Spannungen und Ströme Du 
welche Leitungen und Signale genau absichern willst. Alles geht, aber 
nicht alles macht Sinn oder genügt!

von Peter R. (pnu)


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Bei SPS hat sich allgemein die Verwendung von Optokopplern eingebürgert. 
Im Extremfall gehts meist so weit, dass zwar der Optokoppler zerstört 
wird, nicht aber die dahinter liegende Elektronik und bei richtiger 
Programmierung bleibt dann das Gerät (teil-) funktionsfähig. Da werden 
auch Masseschleifen getrennt, VDE-Anforderungen wie Potentialtrennung 
usw. erfüllt.

Ohne das gehts auch mit Supressordioden auf Basis von Z-Dioden mit davor 
in reihe liegenden Widerständen.

Auch einfache Tiefpässe mit entsprechenden Schutzwiderständen davor 
können genügen.

DC/DC-Wandler sind eigentlich für Übertragung von Messwerten oder 
Betriebsspannungen über Potential-Trenngrenzen hinweg vorgesehen, nicht 
aber zum Schutz gegen die Außenbeschaltung.

von Henk (Gast)


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Die potentialgetrennte Versorgung der Sensoren ist aber zwingend 
notwendig, um ein Rückwirken auf die interne Elektronik durch 
besipielsweise Spannung auf Masse zu vermeiden denke ich.

Wie hoch muss denn die Isolationsspannung ausgelegt werden? Ich gehe 
davon aus, das der maximale Fehlerfall das externe anlegen von 230V 
Wechselspannung ist.

von Murphy S. (student-f)


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Hi, da vertuste dich leider. Die 230V ist Rms und du mußt schon zweimal 
mindestens spitze spitze ==> ~1kV mit Sicherheit beanschlagen. Nen guter 
WErt wäre 2,5kV / 5kV (siehe Datenblätter Optkoppler)

von Henk (Gast)


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womit habe ich mich denn vertan?

von Murphy S. (student-f)


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Du solltest dich nicht gegen die 230V Rms schützen. Du hast eine 
Spitzenspannung von 0--> 325V und o --> -325V gegen N. Durch 
Schaltvorgänge oder was auch immer, haste gerne mal höhere Spannungen, 
welche auftreten können. Die Welt ist nicht immer nur 230V-RMS :-) Mit 
1kV sollte deine SChaltung noch schützend wirken, bevor du alles 
zerpuffen läßt. Lege die so auf mindestens > 1kV fest. (Angaben ohne 
Gewähr!)

z.B.

http://www.dg1asc.de/scrap/nuts_ps2.htm

von Henk (Gast)


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die frage, die sich mir stellt - muss ich so viel aufwand wirklich 
treiben?

von Murphy S. (student-f)


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HI,

ob oder nein, das mußt du dir am besten selber beantworten. Ich würde 
sagen, einfache sachen auf jeden Fall.

Beim großen R erhältlich:

- Optokoppler, Ansteuerungschaltungen hier auf der SEite. DC / DC, 
sofern keine zweite Spannungsversorgung vorhanden ist
- Varistoren für transiente Überspgen
- Sicherungen und ggf. ein PTC in Reihe für Kurzschlussschutz

Hört sich schlimmer an, als es ist

von Henk (Gast)


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das problem ist, die entsprechenden isolationsspannungen tatsächlich 
einzuhalten. meine wandler isolieren nur 1000VDC und auch meine 
optokoppler 4n35 kommen nicht auf deine 2500V. im industriellen umfeld 
werden ja auch nur in den seltensten fällen galvanisch getrennte 
versorgungen für sensoren genutzt und das selbst dort, wo die exakt 
selben steckverbinder durchaus eine einfachste verwechslung möglich 
machen.

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