Schalter an 80m Leitung auswerten

@  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.

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!

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.

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

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

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

@  Jens (Gast)

>Und das auch trotz Abschirmung? :-(

Nein, da wird nur mal wieder der Teufel an die Wand gemalt. Das passt 
schon.

Ist OK.