Hallo, ich möchte mit einem µController einige Schalter auswerten, die jedoch weit verteilt sind. Ich habe mir nun überlegt, was die beste Möglichkeit ist, um Störungen minimieren zu können. Bei der Leitungslänge dürfte man sich evtl. schon einiges an Störungen einfangen. Man könnte das ganze natürlich auch niederohmiger machen und evtl. per Optokoppler trennen, aber ob das so elegant ist? Wäre es daher sinnvoller, das ganze eher als Bus auszulegen? Der Aufwand wäre dann aber schon höher und die Anforderungen an die Verkabelung sind dann auch wieder höher. Oder eher z.B. per 20mA-Steuerung? Über Tipps würde ich mich sehr freuen. Ach ja, das ganze soll sich im Haus abspielen. Funkübertragung ist ausgeschlossen. Vielen Dank, Jens
@ Jens (Gast) >ist, um Störungen minimieren zu können. Bei der Leitungslänge dürfte man >sich evtl. schon einiges an Störungen einfangen. Sicher. > Man könnte das ganze >natürlich auch niederohmiger machen und evtl. per Optokoppler trennen, >aber ob das so elegant ist? Die Paranoiker hier würden zwei Optokoppler in Reihe anschließen ;-) > Wäre es daher sinnvoller, das ganze eher als >Bus auszulegen? Kommt auf die räumliche Verteilung an. > Der Aufwand wäre dann aber schon höher und die >Anforderungen an die Verkabelung sind dann auch wieder höher. Oder eher >z.B. per 20mA-Steuerung? Kann man machen, ist aber nicht zwingend nötig. > Über Tipps würde ich mich sehr freuen. Wenn man ein paar einfache Grundreglen einhält, passt das schon. Das Ganze nicht zu hochohmig machen, so im Bereich 1-5mA sollten schon fließen. Macht 1K Pull Up bei 5V. Vor deine uC -Eingänge RC-Filter, sagen wir 10k + 100nF plus Schutzbeschaltung, Z-Diode reicht. Damit kommt man schon sehr weit. Dass man jeweils zweiadrig zu den Tastern geht sollte klar sein. Muss kein besonderes Kabel sein. Verdrillt ist nett aber nicht zwingend, es kann auch billiges Telefonkabel sein.
Ja, vielen Dank schon mal. Wäre es evtl. sinnvoll, das ganze mit 12V zu versorgen? Nicht, dass es am Ende mit den 5V knapp wird. Wäre ein Optokoppler wirklich übertrieben? Jens
Jens schrieb: > Ja, vielen Dank schon mal. Wäre es evtl. sinnvoll, das ganze mit 12V zu > versorgen? Nicht, dass es am Ende mit den 5V knapp wird. Wäre ein > Optokoppler wirklich übertrieben? > Jens Hallo Jens, ich würde es einfach so probieren. Internen Pull-Up einschalten und 100 nF parallel zum Eingang. Wenn du mit starken Hochfrequenzfeldern rechnen musst, dann am besten noch eine Schottky- und eine Zener-Diode an den Eingang. Falls der Spannungsabfall wirklich zu groß ist (evtl. weil die Leiter recht dünn sind), dann vielleicht -12 V verwenden, einen Widerstand in Reihe und eine Diode in umgekehrter Flussrichtung nach GND, damit du den Eingang nicht wesentlich unter 0 V ziehst, wenn der Schalter geschlossen ist.
@ Jens (Gast) >Super, vielen Dank für Deine Hilfe! Welche eher ein Bärendienst war. http://de.wikipedia.org/wiki/B%C3%A4rendienst Denken statt "probieren" ist oft die Lösung. Interner Pull-Up liegt im Bereich von 50 kOhm beim AVR, viel zu hochohmig. Ohne RC-Filter, vor allem ohne Längswiderstand VOR dem uC-Pin, hat man kaum Schutz vor starken Spannungsspitzen, welche u.a. durch Blitzschlag, auch wenn der 1km weit weg ist, eingekoppelt werden können. Die Z-Diode allein direkt am Pin OHNE Längswiderstand ist da nicht ausreichend! Mal so als Orientierung zum Thema hochohmige Leitung. Sehr dünne Kabel haben 0,14mm^2 Querschnitt, macht 128 mOhm/m, sprich eine 100m lange Leitung hat hin und zurück ca. 26 Ohm. Diese bildet mit dem vorgeschlagenen 1K Pull-Up Widerstand einen Spannungsteiler, welcher dann den Eingang auf 5*26/(26+1000)=127mV runter ziehen kann. Das reicht zehnmal aus, um sicher als LOW erkannt zu werden. Selbst bei 1V hätte ich da noch keine Bedenken. RECHNEN statt faseln!
Jens schrieb: > per Optokoppler trennen, Hat zumeindest den Vorteil, daß Du kaum Masseprobleme hast und bei Irrtümern oder Überspannung wahrscheinlich nur der Optokoppler geopfert wird.
Jens schrieb: > Wäre ein Optokoppler wirklich übertrieben? Schwer zu sagen. Was soll den der Koppler wohin koppeln? Woher soll er seine Versorgung nehmen, damit er überhaupt was koppeln kann? Was ist am optogekoppelten Signal besser als am nicht gekoppelten? Aber die Fragen gehen möglicherweise zu sehr ins Detail. Allgemeine Meinung ist wohl, je mehr Optokoppler, desto besser das System. Man gönnt sich ja sonst nix. MfG Klaus
oszi40 schrieb: >Hat zumeindest den Vorteil, daß Du kaum Masseprobleme hast und bei Irrtümern >oder Überspannung wahrscheinlich nur der Optokoppler geopfert >wird. Kaputt ist die Schaltung dann trotzdem. Bringt also her gar nichts. Oliver
Die Spannung zu erhöhen ist kein Weg zur Verbesserung. Den gleichen Fehler hatte man bereits bei RS232 gemacht. Man könnte evetuell RS485 Transceiver verwenden, die reagieren ja auf die Spannungsdifferenz von zwei Eingängen, also (weitgehend) unabhängig von Masseschleifen.
@ Stefan Frings (stefanfrings_de) >Man könnte evetuell RS485 Transceiver verwenden, die reagieren ja auf >die Spannungsdifferenz von zwei Eingängen, also (weitgehend) unabhängig >von Masseschleifen. Totaler Overkill! >>>ich möchte mit einem µController einige Schalter auswerten, >> Dass man jeweils zweiadrig zu den Tastern geht sollte klar sein. Damit gibt es keinerlei Masseschleifen, weil alles sternförmig am uC geerdet ist.
Jens schrieb: > Ach ja, > das ganze soll sich im Haus abspielen. Die Vorschläge die Falk Brunner gemacht hat, sind ein gangbarer Weg. Selber gehe ich mit langen Leitungen nie direkt an einen µC-Eingang, sondern schalte immer Leitungsempfänger davor: MC1489 zum Beispiel ist ein billiger Typ mit internem Schutz.
Stefan Frings schrieb: > Die Spannung zu erhöhen ist kein Weg zur Verbesserung. Komisch aber, daß man in der Industrie 24V nimmt und nicht die 5V oder 3,3V der CPU. Peter
Jens schrieb: > Wäre es evtl. sinnvoll, das ganze mit 12V zu > versorgen? Ja. Jens schrieb: > Wäre ein > Optokoppler wirklich übertrieben? Nö. Damit bist Du auf der sicheren Seite. Insbesondere, wenn Du mit Platinenlayout nicht soviel Erfahrung hast. Die beiden Seiten der Optokoppler sind auf der Platine nicht miteinander verbunden. Der einzige gemeinsame Erdungspunkt befindet sich außerhalb der Platine. Damit hast Du keine Störungen durch Erdschleifen. Peter
Peter Dannegger schrieb: > Jens schrieb: >> Wäre es evtl. sinnvoll, das ganze mit 12V zu >> versorgen? > > Ja. Waren wir nicht schon bei 24V? :-)
>> Die Spannung zu erhöhen ist kein Weg zur Verbesserung. > Komisch aber, daß man in der Industrie 24V nimmt und nicht die 5V oder > 3,3V der CPU. Die 24 V stammen aus einer Zeit als man noch keine Halbleiter verwendet hat und so eine Relaisspule auch gern mal 5W gebraucht hat. Das wären bei 3,3V doch relativ dicke Kabel geworden.
Oliver S. schrieb: > Kaputt ist die Schaltung dann trotzdem. Bringt also her gar nichts. So ein Quatsch!!!
Hi! Normalerweise würde ich Dir eine Stromschleife vorschlagen. Dazu einen 78L05 mit einem Widerstand am 5V Ausgang gegen Masse beschalten, den Widerstand so berechnen, das z.B. XmA fließen. X hängt davon ab, wie viel mA die mit dem Eingang des 78L05 in Reihe liegende LED des Optokopplers benötigt. Deine 80m werden dann zwischen 7..24V (hängt von der Eingangsfestigkeit des 78L05 ab) eines Netzteils und der obigen Schaltung geklemmt. Quer über die Schaltung kann man noch eine Schottky Diode schalten, die die gröbsten Überspannungen kurz schließt. Dazu vielleicht noch ein paar nF um eingestrahlte HF zu vernichten. Das ganze macht aber nur richtigen Sinn, wenn man für die langen Steuerleitungen eine andere Versorgung wählt, als für die uC Schaltung. Sobald man nur mit einem Netzteil arbeitet, machen Optokoppler keinen Sinn mehr. Allerdings kann man auch den Einwand weeiter oben gelten lassen, dass bei einer Sternverlegung keine Masseschleifen existieren. Der Stern wird aber vermutlich recht asymetrisch sein und daher können durchaus unterschiedliche Potentiale auf der Signalleitung selbst liegen. Die Optokoppler werden dann das schlimmste verhindern. Da es wohl im einfaches Schalten geht, wird an die Optokoppler hinsichtlich Geschwindikeit kein großer Anspruch gestellt und daher ist diese Lösung sicherlich finanzierbar. Gruß, Ulrich
Stromschnittstelle ist ein guter Ansatz. Zusätzlich sollte man den Eingang mit Varistor / TVS-Diode vor Überspannung schützen, die sonst in die Speisespannung einkoppeln könnte. Den Shuntwiderstand greift man hochohmig mit einem Serienwiderstand ab, an dem ein ADC-Pin hängt. Damit ist der ADC-Pin gesichert. Es funktionieren auch murksige Schalter zuverlässig, da die Software den Schwellwert bestimmen kann, wann der Schalter wirklich als gedrückt / eingeschaltet gesehen werden kann und wann ein Kriechstrom oder eine Störung / Leitungsbruch vorliegt. Ein Abtasten der Leitung in 10-ms-Schritten reicht völlig.
Also bei meiner Optokoppler Variante hatte ich ja bereits eine Schottky Diode quer über die Dioden-Seite als Schutz erwähnt. Auf der Controller Seite kann man darauf verzichten. Man kann, wenn man nur sehr empfindliche Optokppler bekommt, also deren LED bereits bei <1mA hell genug leuchtet um durchzuschalten, einen Widerstand vorschalten und entsprechend auch den Widerstand am 78L05 kleiner machen. Damit ist dann ein höherer Strom erforderlich um die LED zu leuchten zu bringen. Es kann ja durchaus sein, dass durch paralleles verlegen mit anderen Kabeln genug Energie induziert wird um eine moderne low power LED zum leuchten zu bringen. Durch den höheren Strom erhöht sich der Störabstand. Da der Schalter/Taster den Stromkreis aber normal öffnet, erwarte ich da nur wenig Probleme, gleichzeitig bedeutet das aber auch, dass die Schaltung trotz höherem Schaltstrom nicht auch einen höheren Standby Strom benötigt. Es wird also keine Energie vergeudet. Das Abtasten per ADC halte ich für überflüssig. Man kann, wie gesagt, den Erkennungsstrom mit den Widerständen künstlich erhöhen. Gleichzeitig kann man damit das Pollen der Eingänge recht hoch ansetzen. Natürlich sollte man bei einer erkannten 1 erst einmal mehrfach nachhaken, ob die auch ernst gemeint ist. Im Grunde kann man aber auch die CPU schlafen legen und per Interrupt durch einen Tastendruck wecken lassen, dabei dann erst mehrfach abtasten ob es nicht ein Störimpuls war und dann erst reagieren. Gruß Ulrich
Bei dem ganzen Aufwand, den ihr treiben wollt, bin ich richtig froh, dass meine Nachttischlampe mit einem einzigen Ein-Aus-Schalter auskommt :-)
Wie wärs mit 2 Koppelrelays, eins am Schalter und eins am µC. Die Strecke wir elegant mit Störunanfälligen 24V überbrückt. Oder liegt ist die Schaltfrequenz ~>20Hz ? Die Relays(auch optische) und ein 24V Netzteil bekommst Du in Industriequalität für nen Appel und nen Ei. So bist Du auf jeden Fall auf der sicheren Seite und sparst Dir die Fehlersuche in einer Frickellösung. schönen Abend allerseits!
m.n. schrieb: > Bei dem ganzen Aufwand, den ihr treiben wollt, bin ich richtig froh, > dass meine Nachttischlampe mit einem einzigen Ein-Aus-Schalter auskommt > > :-) Vermutlich hast du einen 40m langen Arm .-)
m.n. schrieb: > Bei dem ganzen Aufwand, den ihr treiben wollt, bin ich richtig froh, > dass meine Nachttischlampe mit einem einzigen Ein-Aus-Schalter auskommt > :-) Ist der nicht wesentlich weiter vom E-Werk entfernt als 80m? Wie wertest Du den denn aus? Fragt sich Harald
Hallo nochmal.. komm jetzt erst nach Hause und les all Eure Antworten! Muss ich erstmal alle überdenken und überlegen, was wohl am besten sein wird in meinem Fall. Es muss nicht minimalistisch sein; es sollte sicher sein. Das mit den Leitungstreibern guck mir gleich mal an. vielen Dank nochmal!
Guten Abend! Ich sehe mich genötigt hier auch einige Zeilen zu schreiben. Was haben wir? Entfernung: ca. 80m Schirmung: unklar Störquellen: unklar Mögliche Störquellen: - Blitzschlag - Funktele-Störung - 230V-Kabel in der Nähe Vorschlag (in Firma eingesetzt) - Spannungsversorgung 1x 12V-Netzteil - Spannung für µC per U-Reg aus den 12V - µC von ext. Eingabegeräten per Optokoppler getrennt - ext. Taster über Diode (1kV in Sperrrichtung) mit den 12V versorgt - am Optokoppler eine Diode antiparallel zu Opto-LED - am Optokoppler parallel zur Opto-LED eine Überspannungsschutz-Diode - ein R mit ca 2k parallel zur Opto-LED um Induktionen zu löschen - bei Blitzgefahr an Opto-LED noch pro Leitung einen MOV gegen Erde Mag sein, das es für einige von Euch der absolute Overkill ist, aber bevor der µC beim 1. Sommergewitter gegrillt wird (Was hängt am µC? Ein PC oder andere elektronische Schaltung?) und ich mir damit den Blitz INS Haus hole, gehe ich lieber auf Nummer Sicher. Eine Status-LED pro Taster/Schalter nach dem Optokoppler ist sicher auch nicht falsch um Hardware- oder Softwareprobs unterscheiden zu können. Bei extrem Blitz-exponierter Lage könnte man noch über eine eigene Spannungsversorgung der Taster-Seite nachdenken. Ob nun mittels extra Netzteil, oder DC/DC-Wandler ist Geschmackssache. Unterm Strich: Überlegt was max. passieren kann und passt darauf die Schaltung an. Wie ausfallsicher muss der Taster sein? Will man nach jeden Gewitter nachschauen ob noch alles heil ist? Ich bin für Euch bestimmt einer der Paranioden, aber dafür laufen die Systeme jetzt schon bis zu 10 Jahre (OK, ein sehr naher Blitzschlag kann trotzdem die Schutzschaltung zerhauen, aber eben NUR diese und nicht den kompletten µC + nachgeschalteter Elektronik). :-) In diesem Sinne... Gute Nacht
Soo,ich bin´s nochmal.. Also ich habe jetzt CAT5-Kabel verlegt, da es noch vorhanden war. WEgen der Schirmung dürften die Störungen wohl gering sein, oder? Daher werde ich nun auf Optokoppler verzichten und nur RC-Tiefpass mit Z-Diode verwenden. Es ist überigens alles im Haus, also keine direkte Blitzgefahr. Welche Störungen sind noch trotz CAT5-KAbel zu befürchten? Vielen Dank, Jens
Jens schrieb: > also keine direkte > Blitzgefahr. Das hat nichts zu bedeuten. Ein Blitz in 100m Entfernung zerlegt dann trotzdem alles. Einfach weil die extreme Stromstaerke des Blitzes auch in respektabler Entfernung noch grosse Induktionsspannungen in Deinem Kabel erzeugt. fonsana
@ Jens (Gast)
>Und das auch trotz Abschirmung? :-(
Nein, da wird nur mal wieder der Teufel an die Wand gemalt. Das passt
schon.
Ok, danke, also reicht dann auch einfach RC und Z-Diode, ja? Hab mir von dem Kabel eben erhofft, all die anderen Vorsichtsmaßnahmen nicht zu genötigen.
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