Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mikrocontroller an 24V mit Optokopller?


von Julian S. (r4id)


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Hallo,

bin neu hier und in Sachen Mikrocontroller auch noch nicht lange dabei.
Habe mir hier schon vieles durchgelesen und muss sagen, dass das Forum 
echt klasse ist!

In Rahmen einer Praktikumsarbeit muss/will ich eine 
Mikrocontrollersteuerung realisieren.

Die Steuerung kommt neben einem Schaltschrank zum einsatz und wird somit 
mit 24V bedient. Ich werde die Betriebsspannung des Mikrocontrollers 
(Atmega32) mit einem Festspannungsregler 7805 herrunterregeln. Gesteuert 
werden Magnetventile und an den Eingängen hängen diverse Sensoren.
Geplant ist das ich die Ventile über den Atmega32 mit einer 
Transistorschaltung gegen Masse schalte.

Meine Frage ist nun, muss ich die Ein-/Ausgänge mit Optokopplern 
potentialfrei schalten?

Oder ist dies nicht nötig, da die Steuerung ja an den selben 24V bzw. 
der selben Masse wie die Sensoren und Aktoren hängen. Bzw. da der 
Mikrocontroller mit seinen Ein-/Ausgängen von 5V betrieben wird, ist es 
dann ein anderer Stromkreis als die 24V?

Denn das Massepotential ist doch bei beiden Stromkreisen gleich oder 
irre ich mich?

von Frank K. (fchk)


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Julian Sch schrieb:

> Die Steuerung kommt neben einem Schaltschrank zum einsatz und wird somit
> mit 24V bedient. Ich werde die Betriebsspannung des Mikrocontrollers
> (Atmega32) mit einem Festspannungsregler 7805 herrunterregeln.

Du willst also 19V einfach so in Wärme umwandeln? Weißt Du denn schon, 
wie hoch der Strom durch Deinen 7805 sein wird? Und weißt Du auch, wie 
warm Dein 7805 wird?

Ich frage ja nur.

> Gesteuert
> werden Magnetventile und an den Eingängen hängen diverse Sensoren.
> Geplant ist das ich die Ventile über den Atmega32 mit einer
> Transistorschaltung gegen Masse schalte.
>
> Meine Frage ist nun, muss ich die Ein-/Ausgänge mit Optokopplern
> potentialfrei schalten?

Nein.

Und anstelle des Mega32 nimmst Du besser den aktuelleren Mega324pa 
(gleiches Pinout, kann aber mehr und ist schneller).

fchk

von Bumm (Gast)


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1. Linearregler? Rechne ma die Verlustleistung.. -> Schaltregler

2. Nimm Mosfets BSS138 oder so.. Denk an Freilaufdiode. Brauchst keine 
Optokoppler...normalerweise

3. Wenn du nicht schon AVR kannst, nimm lieber nen kleinen Arm, 
Pic,MSP430 sieht man öfters in der Industrie als AVR...

von Baff (Gast)


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Bumm schrieb:
> 3. Wenn du nicht schon AVR kannst, nimm lieber nen kleinen Arm,
> Pic,MSP430 sieht man öfters in der Industrie als AVR...

Da wird der Spannungsregler doch noch heißer.

von Bumm (Gast)


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Stimmt, aber nicht wegen der geringeren Stromaufnahme sondern weil die 
MSP430 bereits mit unter 2Volt laufen :-P

von Julian S. (r4id)


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@fchk
>Du willst also 19V einfach so in Wärme umwandeln? Weißt Du denn schon,
>wie hoch der Strom durch Deinen 7805 sein wird? Und weißt Du auch, wie
>warm Dein 7805 wird?

>Ich frage ja nur.

Ja damit habe ich mich schon durchaus befasst, aber leider keine andere 
Möglichkeit im Auge gehabt da der Schaltungsaufwand gering gehalten 
werden soll.


@Bumm
>1. Linearregler? Rechne ma die Verlustleistung.. -> Schaltregler

Was macht den den Schaltregler so besonders das er nicht so viel 
verbrät?

Und wäre dieser denkbar?
http://www.reichelt.de/ICs-LM-LS-/LM-2594-M5-0/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2912&ARTICLE=109361&START=0&OFFSET=16&WKID=0&SID=14VBelzH8AAAIAADj4Ircf24a5dc3501406dd46a2572a9c42ca67&LANGUAGE=EN 
- LM2594

>2. Nimm Mosfets BSS138 oder so.. Denk an Freilaufdiode. Brauchst keine
>Optokoppler...normalerweise

Daran habe ich noch garnicht gedacht. Du meinst das ich Leistungslos 
schalten kann oder?

von Bumm (Gast)


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Ein Schaltregler schaltet ;-) an,aus,an... Ein linearregler verbrennt 
alle überschüssige Energie. Der genannte LM  sieht ganz gut aus wenn dir 
500mA langen. Gibt noch kompaktere wenn es noch kleiner sein muss.

Freilaufdiode brauchst du wegen den Spulen in den Ventilen. Sonst macht 
vermutlich dein Mosfet net lange mit.

von Markus W. (Firma: guloshop.de) (m-w)


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Frank K. schrieb:
> Du willst also 19V einfach so in Wärme umwandeln? Weißt Du denn schon,
> wie hoch der Strom durch Deinen 7805 sein wird? Und weißt Du auch, wie
> warm Dein 7805 wird?

Ich bin auch erst erschrocken, aber vielleicht ist das alles halb so 
wild:

Der ATmega schaltet die Ausgänge über Transistoren. An den Eingängen 
könnten sehr große Vorwiderstände hängen. Das heißt, der Mikrocontroller 
zieht nur ein paar wenige Milliampere. Der 7805 müsste dann vielleicht 
grade mal 100 mW umwandeln, das sollte kein Problem sein.

Ich habs jetzt nicht ausgerechnet, aber ich würde schätzen, dass man ein 
0/24-Volt-Digitalsignal direkt in den ATmega schicken kann, wenn der 
Vorwiderstand groß genug ist, z.B. 100 kOhm.

> Und anstelle des Mega32 nimmst Du besser den aktuelleren Mega324pa
> (gleiches Pinout, kann aber mehr und ist schneller).

Stimmt, der ATmega32 ist veraltet. Aber wenn man grad einen da hat und 
es nicht auf Leistung oder Stromsparen ankommt, ist das nicht so 
tragisch.
Ich schwör zurzeit auf den ATmega8515, der hat 35 I/O-Pins im DIP40. Für 
mich das Gegenstück zum ATtiny10. :-)

von Bumm (Gast)


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Sehr große Vorwiderstände? Dann brauch er aber auch ne sehr große 
Verstärkung bei den Transistoren... Bei Mosfets würden die dann 
eventuell zu langsam schalten...

Bei 0\24V direkt drauf .. Macht man nicht.. Spannungsteiler sind 
besser.. Oder richtige Pegelwandler... Sonst verlässt man sich ja nur 
auf die internen Überspannungsschutz Dioden... Und ich weiß nicht was 
der Linearregler auf Dauer zu dem Gegenstrom sagt... Bzw was ist wenn 
der mal aus ist... Wie siehts dann mit den Schutzdioden aus....

von Julian S. (r4id)


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Bumm schrieb:
> Sehr große Vorwiderstände? Dann brauch er aber auch ne sehr große
> Verstärkung bei den Transistoren... Bei Mosfets würden die dann
> eventuell zu langsam schalten...


Wieso brauche ich eine große Verstärkung ich schalte doch eigentlich 
bloß die Masse an das Ventil über einen NPN

von Frank K. (fchk)


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Julian Sch schrieb:

>>1. Linearregler? Rechne ma die Verlustleistung.. -> Schaltregler
>
> Was macht den den Schaltregler so besonders das er nicht so viel
> verbrät?

Ein Linearregler ist ein variabler Widerstand, der genau so groß ist, 
dass eben die 19V an ihm abfallen. Und mit P=U*I ... aber das weißt Du 
ja.

Nehmen wir mal das Datenblatt
http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000444.pdf

und einen Strom von 1A an.
Dann verbrätst Du 19W, die in Wärme umgesetzt werden.
Dann blätterst Du zu Seite 7 im Datenblatt und schaust Dir die Thermal 
Data an. Fürs TO220-Gehäuse, was Du wohl wählen würdest, steht da als 
thermischer Widerstand vom Chip zur Umgebung 50°C/W. Heißt: Wenn Du 1W 
an Abwärme erzeugst, erhitzt sich das Bauteil um 50°C. Bei 19W sind es 
... rechne selber.

Durch einen Kühlkörper kannst Du den thermischen Widerstand verringern.
Nehmen wir mal den hier mit 4°C/W=4K/W
http://www.reichelt.de/Leistungs-Kuehlkoerper/V-PR127-94-M3/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=3382&ARTICLE=35380&OFFSET=500&WKID=0&;

Dann musst Du aus dem Datenblatt des 7805 nicht mehr die 50°C/W vom Chip 
zur Außenluft nehmen, sondern nur noch die 5°C/W vom Chip zum Gehäuse 
und dazu die 4°C/W vom Kühlkörper zur Außenluft addieren (und hoffen, 
dass Du Wärmeleitpaste richtig aufgetragen hast, sonst kommen nämlich 
noch einige °C/W für den Übergang von Gehäuse zum Kühlkörper dazu). Das 
sind dann 9°C/W. Multipliziert mit Deinen 19W ist das zwar immer noch zu 
viel, aber Du siehst das Prinzip.

Bei einem Schaltregler wird ein Transistor ein- und ausgeschaltet und 
speichert dabei Energie im Magnetfeld einer Spule. Durch das 
Ein/Aus-Verhältnis steuert man die Energiemenge, die für die gewünschte 
Ausgangsspannung erforderlich ist. (ganz grob) Wenn der Transistor aus 
ist, verbrät er keine Leistung, wenn er ganz durchgeschaltet ist, 
idealerweise auch nicht (real: Innenwiderstand deutlich kleiner als 1Ω), 
und dadurch wird eben weniger Verlustleistung erzeugt.

> Und wäre dieser denkbar?

Stelle Diese Frage erst mal zurück, bis Du weißt, wie viel Strom Deine 
Schaltung überhaupt ziehen wird. Die gängigen Hersteller haben Selector 
Guides, wo Du die Randbedingungen eingibst und dann Bauvorschläge 
bekommst, mit Stückliste und allem -> TI Webbench.

>>2. Nimm Mosfets BSS138 oder so.. Denk an Freilaufdiode. Brauchst keine
>>Optokoppler...normalerweise
>
> Daran habe ich noch garnicht gedacht. Du meinst das ich Leistungslos
> schalten kann oder?

LeistungsLOS nun nicht. Aber MOSFETs haben sehr geringe Innenwiderstände 
und dadurch geringe Verlustleistungen. Außerdem sind sie 
spannungsgesteuert und nicht stromgesteuert, was bei hohen Leistungen 
auch nützlich ist.

fchk

von Bumm (Gast)


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Hohe Verstärkung weil der Strom durch CE vom Strom von be abhängt..bei 
Transistoren...

von Mathias O. (m-obi)


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Ich verwende in meiner Schaltung die beiden Transen von einem IMD3A zum 
schalten von 24V, ich will aber auch nur einen Eingang von einer SPS 
bedienen. Wie groß ist denn die Ventilspule?

von Schreiberling (Gast)


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Frank K. schrieb:
> Nein.
>
> Und anstelle des Mega32 nimmst Du besser den aktuelleren Mega324pa
> (gleiches Pinout, kann aber mehr und ist schneller).
>
> fchk

Das wäre wohl schon anzuraten, daher doch ;-)

Begründung:

Wenn zu Eingang ein Kabel hingeht dann ziehst du dir die Masse von z.B. 
einer Maschine her, die 100m weit weg ist. Potentialausgleichsströme 
(z.B. Ableitströme eines 100kW Motors mit FU) fließen dann teilweise 
durch deine µC-Schaltung.

Das ist mindestens ungünstig. Deshalb ist eine galvanische Trennung hier 
zumindest sinnnvoll. Ist ja nicht teuer, ein PC357 und eine Diode 
(zwecks verpolschutz) und 3-4 Widerstände.

Das ist auch gut für die EMV - die einfachste Lösung für einen 1kV - 
Surge gegen Erde.

Das macht jeder Hersteller von SPSen auch so ähnlich, schau mal bei B&R 
oder Siemens in den Datenblättern - die haben fast immer galv. Trennung 
bei den IOs.

Interessant ist für die die Norm EN61131. In einer der Teile wird das 
genau beschrieben.

von Horst H. (horst_h44)


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Hallo, die gute alte Regel ist es zu trennen, wenn es Masseschleifen 
geben kann.

Netzteil 24V auf 3/5V 
Analog/Digital:http://ichaus.de/upload/pdf/EL-Info_FB3_Spannungsversorgung_120507.pdf
Schnittstelle 24V zu Mikrocontroller: 
http://www.ichaus.de/wp1_mikrocontroller
Magnetventile ansteuern: 
http://www.elektronikpraxis.vogel.de/analogtechnik/articles/387196/

von 6A66 (Gast)


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Julian Sch schrieb:
> Meine Frage ist nun, muss ich die Ein-/Ausgänge mit Optokopplern
> potentialfrei schalten?

Nein.
Eingänge: Spannungsteiler, EVM-Eingangskondensator, Zenerdiode zur 
Begrenzung, Widerstände doppelt auslegen für den Fall dass einer 
abraucht.

Ausgänge:
Inetgrierte High-Side Switches (Infineon).

Ist die einfachste und sicherste Lösung.

rgds

von Julian S. (r4id)


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@Mathias O.
>Ich verwende in meiner Schaltung die beiden Transen von einem IMD3A zum
>schalten von 24V, ich will aber auch nur einen Eingang von einer SPS
>bedienen. Wie groß ist denn die Ventilspule?

Habe leider keine genauen Angaben gefunden. Datenblatt im Anhang.
Auf Seite 21 unten sieht man das die Spule bei Gleichspannung 24V 1,8W 
umsetzt.

@Schreiberling
>Wenn zu Eingang ein Kabel hingeht dann ziehst du dir die Masse von z.B.
>einer Maschine her, die 100m weit weg ist. Potentialausgleichsströme
>(z.B. Ableitströme eines 100kW Motors mit FU) fließen dann teilweise
>durch deine µC-Schaltung.

>Das ist mindestens ungünstig. Deshalb ist eine galvanische Trennung hier
>zumindest sinnnvoll. Ist ja nicht teuer, ein PC357 und eine Diode
>(zwecks verpolschutz) und 3-4 Widerstände.

Ok Interessant. Kosten spielen erstmal keine Rolle. Der 
schaltungsaufwand wird aber hoch, da etwa 16 Eingänge für Sensoren und 
etwa 8 Ausgänge für Ventile und evtl. ein kleiner Schrittmotor gebraucht 
werden.

von 6A66 (Gast)


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Julian Sch schrieb:
> Habe leider keine genauen Angaben gefunden. Datenblatt im Anhang.
> Auf Seite 21 unten sieht man das die Spule bei Gleichspannung 24V 1,8W
> umsetzt.

Schau Dir mal den ISP752 an. Der ist gerade für induktive Lasten 
ausgelegt. Einfach anschließen - mit der Löschdiode. Fertig.

rgds

von Markus W. (Firma: guloshop.de) (m-w)


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Bumm schrieb:
> Sehr große Vorwiderstände? Dann brauch er aber auch ne sehr große
> Verstärkung bei den Transistoren... Bei Mosfets würden die dann
> eventuell zu langsam schalten...

Missverständnis, sorry. Ich meinte nur die Vorwiderstände an den 
Eingängen.

> Bei 0\24V direkt drauf .. Macht man nicht.. Spannungsteiler sind
> besser.. Oder richtige Pegelwandler... Sonst verlässt man sich ja nur
> auf die internen Überspannungsschutz Dioden... Und ich weiß nicht was
> der Linearregler auf Dauer zu dem Gegenstrom sagt... Bzw was ist wenn
> der mal aus ist... Wie siehts dann mit den Schutzdioden aus....

Wir sind hier im µA-Bereich. So robust sind die AVR schon, keine Sorge. 
Sonst würde Atmel solche Schaltungsvorschläge nicht veröffentlichen.

Es spricht natürlich auch nichts dagegen, echte Spannungsteiler zu 
bauen. Sind dann halt ein paar wenige Bauteile mehr.

von Julian S. (r4id)


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Danke schonmal für die Antworten.

Btw Kennt denn jemand eine Platine oder Schaltplan mit dem man mein 
Anliegen annähernd realisieren?

von Julian S. (r4id)


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Ich habe mir nun mal einen Stromlaufplan erstellt (siehe Anhang).

Nochmal die Anforderungen kurz zusammengefasst:

-Steuerung für Magnetventile und Motor über Mikrocontroller
-Spannungswandlung von 24V auf 5V
-13 Eingänge für Sensoren, über Optokoppler getrennt
-3 Eingänge für Dip-Schalter zur Funktionsauswahl
-7 Ausgänge für Magnetventile, über Optokoppler getrennt
-1 Ausgang für Schrittmotor, über Optokoppler getrennt


Mikrocontroller: Amega324p
Optokoppler: ILQ1, mit 4 Optokopplern im DIP16 Gehäuse
Schaltregler: LM2676
Mosfet: IRLZ 34N, N-Kanal Logic Level
D1-D8: dienen als Freilaufdiode


Gibt es Anregung was besser gemacht werden kann oder was so überhaupt 
nicht geht?

Wäre sehr Dankbar wenn ihr euch das mal anschauen könnt :)

von Frank K. (fchk)


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Das mit der galvanischen Trennung und warum es dann mehrere getrennte 
GNDs gibt, das solltest Du noch mal üben. Und zwar so lange, bis es 
klappt.

So machen die Optokoppler wenig Sinn.

fchk

von Julian S. (r4id)


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Ja also die GNDs sind alle gleich. Habe Sie bloß nicht miteinander 
verbunden.

Was meinst du mit was mit der galvanischen Trennung nicht stimmt?

von Frank (Gast)


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Ich habe gerade ein ähnliches Problem: Die 24V-Signale einer SPS sollen 
von einem Arduino verarbeitet werden. Ich habe mich für 24-V-Reed-Relais 
im Chip-Design mit einem Spulenwiderstand von 2kOhm (die Signale werden 
also mit ca. 12 mA belastet) entschossen.

Die Lösung ist polungs-unabhängig, wesentlich toleranter als Optokoppler 
und es handelt sich um jeweils genau 1 Bauelement. Dafür nehme ich den 
Software-Aufwand für die Entprellung gerne in Kauf ... zumal meine 
Anwendung nicht besonders schnell sein muss - Reaktionszeiten von 1/4s 
sind kein Problem.

von Julian S. (r4id)


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Das klingt eigentlich nicht schlecht.

Könntest du mal ein Stromlaufplan und die Bezeichnung der Relais posten?

von Frank K. (fchk)


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Julian Sch schrieb:
> Ja also die GNDs sind alle gleich. Habe Sie bloß nicht miteinander
> verbunden.
>
> Was meinst du mit was mit der galvanischen Trennung nicht stimmt?

Der Schaltplan sag etwas anderes. Da verwendest Du immer das gleiche 
GND-Symbol, und damit sind alle Instanzen dieses Symbols miteinander 
verbunden.

Normalerweise sind Optokoppler eine Barriere - es gibt keinerlei 
leitfähige Verbindung von einer Seite zur anderen. Überhaupt gar keine. 
Auch nicht durch die Spannungsversorgung. Die 5V für Deinen AVR 
(Koordinate B3) dürfen überhaupt gar keine leitfähige Verbindung mit den 
5V für die Ausgangs-Optokoppler (B6) haben. Notfalls musst Du 
isolierende DC-DC-Wandler verwenden. Genauso mit den 24V von außen. 
Viele Schaltregler können auch in Flyback-Topologie verbaut werden, und 
da trennt ein Trafo Ein- und Ausgangsspannung.

Nur so wird das was.

PS: Die 5V in Koordinate A2 ist nicht angeschlossen.

fchk

von Julian S. (r4id)


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Frank K. schrieb:
> Normalerweise sind Optokoppler eine Barriere - es gibt keinerlei
> leitfähige Verbindung von einer Seite zur anderen. Überhaupt gar keine.
> Auch nicht durch die Spannungsversorgung. Die 5V für Deinen AVR
> (Koordinate B3) dürfen überhaupt gar keine leitfähige Verbindung mit den
> 5V für die Ausgangs-Optokoppler (B6) haben. Notfalls musst Du
> isolierende DC-DC-Wandler verwenden. Genauso mit den 24V von außen.
> Viele Schaltregler können auch in Flyback-Topologie verbaut werden, und
> da trennt ein Trafo Ein- und Ausgangsspannung.

Ok das hatte ich überhaupt nicht bedacht.
Die Sache mit den Optokopllern und dem AVR Kann ich natürlich umgehen, 
wenn ich keine Logic Level Mosfets nehme sondern diese an 24V betreibe.

Die Sache mit dem Schaltregler scheint mir dagegen nicht so trivial

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Bumm schrieb:
> Freilaufdiode brauchst du wegen den Spulen in den Ventilen.
Die Freilaufdiode braucht der Schaltregler, dass es überhaupt ein 
Schaltregler ist...
Sieh mal das da: 
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler

Und Optokoppler verwendet man, wenn man eine galvanische Trennung haben 
muss. Wenn links und rechts vom Optokoppler aber die selbe Masse ist, 
dann reicht ein ordinärer Spannungsteiler...

: Bearbeitet durch Moderator
von Frank K. (fchk)


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Die 5V an Koordinate B6 kannst Du durch 24V ersetzen, wenn Du vor dem 
MOSFET und dem Pulldown einen 10k Widerstand hängst, und parallel zum 
Pulldown eine Zenerdiode im Bereich von etwa 10-12V. Damit begrenzt Du 
Vgs auf eben diese 10-12V und vermeidest damit die Überschreitung von 
Vgs(max) von 16V. Wenn Du merkst, dass die MOSFETs nicht schnell genug 
durchschalten und dadurch warm werden, musst Du mit den 10k etwas 
herunter gehen, was dann aber den Strom durch die Zenerdiode erhöht.

Bei den Eingängen finde ich es geschickter, wenn die Geber die Spannung 
liefern. Dann kannst Du nämlich direkt die beiden Pins zum 
Optokoppler+Strombegrenzungs-R auf die Klemmleiste führen. Damit ist 
dann jeder Eingang vom anderen isoliert, es kann damit nicht zu 
Masseschleifen kommen.

Schau Dir an, wie es bei MIDI gemacht wird.

http://www.midi.org/techspecs/electrispec.php

Die antiparallele Diode direkt am Optokoppler ist übrigens eine gute 
Idee. Die spart Dir den Ersatz des Optokopplers, falls Du mal die 
Polarität falsch gewählt hast.

Notfalls machst Du eben vier Klemmen pro OK: 24V-A-K-GND. Dann kannst Du 
einen Schalter zwischen K und GND schalten und eine Brücke zwischen 24V 
und A setzen.

Zum Schaltregler: Nicht verrückt machen, das Problem haben andere Leute 
gelöst:

http://www.reichelt.de/Wandler-Module-DC-DC/2/index.html?&ACTION=2&LA=2&GROUPID=4956

Da suchst Du Dir halt den passenden aus, zB den hier:

http://www.reichelt.de/Wandler-Module-DC-DC/TEN-8-2411/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=4956&ARTICLE=116778&OFFSET=500&WKID=0&;

1.5A sollten mehr als reichlich sein, es ist jetzt ja nur der AVR und 
die 8 Ausgangsoptokoppler als nennenswerte Stromverbraucher. Bei den 
Eingangs-OKs fließt ja praktisch nichts. Ich weiß jetzt nicht, was Du 
als Diodenstrom für die Ausgangs-OK angesetzt hast, aber auch 1A müssten 
mehr als genug sein.

PS: An AREF 100n gegen GND, auch wenn Du den ADC nicht benutzt. Besser 
ist das. Und den AVCC/AGND-Pärchen spendierst Du gefälligst auch noch 
einmal 100n - so teuer sind die nicht, dass Du da knausern musst.

fchk

PS: Und trenne Deine Massen. GND für den AVR und alles, was damit 
zusammenhängt, GNDIO für die 24V-Stromkreise, PE fürs Gehäuse.
PE und GNDIO an EINER Stelle miteinander verbinden, eventuell unter 
Benutzung eines R oder C.

: Bearbeitet durch User
von Frank (Gast)


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Julian Sch schrieb:
> Das klingt eigentlich nicht schlecht.
>
> Könntest du mal ein Stromlaufplan und die Bezeichnung der Relais posten?

Typ: SIL241-A7271L

von Harald (Gast)


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Frank schrieb:
> Typ: SIL241-A7271L

Die können sehr zickig sein, kenne mindestens eine weitere Person, die 
genau wie ich Probleme mit klebenden oder nicht schaltenden Kontakten 
hatte - trotz Einhaltung aller Spezifikationen, keine induktiven und 
keine kapazitiven Lastprobleme.

von Julian S. (r4id)


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>Die 5V an Koordinate B6 kannst Du durch 24V ersetzen, wenn Du vor dem
>MOSFET und dem Pulldown einen 10k Widerstand hängst, und parallel zum
>Pulldown eine Zenerdiode im Bereich von etwa 10-12V. Damit begrenzt Du
>Vgs auf eben diese 10-12V und vermeidest damit die Überschreitung von
>Vgs(max) von 16V. Wenn Du merkst, dass die MOSFETs nicht schnell genug
>durchschalten und dadurch warm werden, musst Du mit den 10k etwas
>herunter gehen, was dann aber den Strom durch die Zenerdiode erhöht.

Das wäre wieder hoher Schaltungsaufwand wenn an jedem Mosfet noch 2 
Bauelemente kommen.
Und Wieso eigentlich auf 10-12V. Die Mosfets vertragen max +-10V Ugs.

>Bei den Eingängen finde ich es geschickter, wenn die Geber die Spannung
>liefern. Dann kannst Du nämlich direkt die beiden Pins zum
>Optokoppler+Strombegrenzungs-R auf die Klemmleiste führen. Damit ist
>dann jeder Eingang vom anderen isoliert, es kann damit nicht zu
>Masseschleifen kommen.

Das ist leider nicht anders zu lösen. Die Sensoren sollen ja direkt an 
der platine angeschlossen werden.

>PS: An AREF 100n gegen GND, auch wenn Du den ADC nicht benutzt. Besser
>ist das. Und den AVCC/AGND-Pärchen spendierst Du gefälligst auch noch
>einmal 100n - so teuer sind die nicht, dass Du da knausern musst.

Warum gebe ich dem AREF auch noch einen? Zwecks EMV ?
Und warum an AVCC zu AGND auch noch einen? AVCC und VCC sowie AGND und 
GND haben doch selbes potential, wenn ich da noch einen 100n reinsetze 
habe ich doch 2x 100n parallel.

>PS: Und trenne Deine Massen. GND für den AVR und alles, was damit
>zusammenhängt, GNDIO für die 24V-Stromkreise, PE fürs Gehäuse.
>PE und GNDIO an EINER Stelle miteinander verbinden, eventuell unter
>Benutzung eines R oder C.

Habe ich gemacht. ;)
Aber was für ein Gehäuse meinst du? Für die Schaltung allgemein?
Kommt in ein PVC Gehäuse.

>Frank schrieb:
>> Typ: SIL241-A7271L

>Die können sehr zickig sein, kenne mindestens eine weitere Person, die
>genau wie ich Probleme mit klebenden oder nicht schaltenden Kontakten
>hatte - trotz Einhaltung aller Spezifikationen, keine induktiven und
>keine kapazitiven Lastprobleme.

Zumal ich eigentlich keine mechanischen Komponenten möchte. Relais 
halten ja nur eine gewisse Anzahl an Schaltzyklen ab.

---
Ich habe mich anstelle des Schaltreglers nun für einen DC/DC Wandler 
entschieden (Typ: TMH 2405 S), da er die Stromkreise trennt.
Habe zur entstörung noch jeweil ein LC-Glied an Ein-und Ausgang gehängt.

Frage mich nur wie ich den Wandler vor Überspannung schützen kann.
Vielleicht mit einem PTC und einer Supressordiode?
Gibt es andere Vorschläge?

von Frank K. (fchk)


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Julian Sch schrieb:
>>Die 5V an Koordinate B6 kannst Du durch 24V ersetzen, wenn Du vor dem
>>MOSFET und dem Pulldown einen 10k Widerstand hängst, und parallel zum
>>Pulldown eine Zenerdiode im Bereich von etwa 10-12V. Damit begrenzt Du
>>Vgs auf eben diese 10-12V und vermeidest damit die Überschreitung von
>>Vgs(max) von 16V. Wenn Du merkst, dass die MOSFETs nicht schnell genug
>>durchschalten und dadurch warm werden, musst Du mit den 10k etwas
>>herunter gehen, was dann aber den Strom durch die Zenerdiode erhöht.
>
> Das wäre wieder hoher Schaltungsaufwand wenn an jedem Mosfet noch 2
> Bauelemente kommen.

Aber mit Abstand die billigste Lösung. Ein zusätzlicher DC-DC-Wandler 
ist sehr viel teurer.

> Und Wieso eigentlich auf 10-12V. Die Mosfets vertragen max +-10V Ugs.

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irlz34n.pdf
Da steht unter Absolute Maximum Ratings "Vgs ±16V". Wo siehst Du ±10V?


>>Bei den Eingängen finde ich es geschickter, wenn die Geber die Spannung
>>liefern. Dann kannst Du nämlich direkt die beiden Pins zum
>>Optokoppler+Strombegrenzungs-R auf die Klemmleiste führen. Damit ist
>>dann jeder Eingang vom anderen isoliert, es kann damit nicht zu
>>Masseschleifen kommen.
>
> Das ist leider nicht anders zu lösen. Die Sensoren sollen ja direkt an
> der platine angeschlossen werden.

Dann wäre zu fragen, ob die Optoisolation wirklich sinnvoll ist.
>
>>PS: An AREF 100n gegen GND, auch wenn Du den ADC nicht benutzt. Besser
>>ist das. Und den AVCC/AGND-Pärchen spendierst Du gefälligst auch noch
>>einmal 100n - so teuer sind die nicht, dass Du da knausern musst.

> Warum gebe ich dem AREF auch noch einen? Zwecks EMV ?
Damit er funktioniert.

> Und warum an AVCC zu AGND auch noch einen? AVCC und VCC sowie AGND und
> GND haben doch selbes potential, wenn ich da noch einen 100n reinsetze
> habe ich doch 2x 100n parallel.
Genau. Im idealen Fall. Praktisch ist jeder Millimeter Draht 
gleichzeitig ein Widerstand, eine Induktivität (eine Spule mit einer 
Windung) und eine Kondensatorplatte, d.h. jeder Millimeter Draht ist für 
sich gesehen ein komplexer Widerstand. Daher ist es nicht egal, ob Du 
irgendwo einmal 200n hinsetzt oder zwei 100n an verschiedene Stellen. 
JEDES VCC-GND-Pärchen braucht seinen eigenen Kondensator, und zwar in 
kürzestmöglicher Entfernung. Dabei ist jeder mm Abstand wichtig. So kurz 
wie es geht. Und möglichst SMD, damit Du nicht die Induktivitäten der 
Anschlussdrähtchen hast.

>>PS: Und trenne Deine Massen. GND für den AVR und alles, was damit
>>zusammenhängt, GNDIO für die 24V-Stromkreise, PE fürs Gehäuse.
>>PE und GNDIO an EINER Stelle miteinander verbinden, eventuell unter
>>Benutzung eines R oder C.
>
> Habe ich gemacht. ;)
> Aber was für ein Gehäuse meinst du? Für die Schaltung allgemein?
> Kommt in ein PVC Gehäuse.

EMV-technisch wäre ein Alugehäuse besser.

> Frage mich nur wie ich den Wandler vor Überspannung schützen kann.
> Vielleicht mit einem PTC und einer Supressordiode?

Idealerweise einen mit weitem Eingangsspannungsbereich verwenden (zB 
18-36V). Gegen eine mögliche Verpolung hilft ein PMOS.

http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz

fchk

von Julian S. (r4id)


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>http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irlz34n.pdf
>Da steht unter Absolute Maximum Ratings "Vgs ±16V". Wo siehst Du ±10V?

Mein Fehler hatte mir das Datenblatt vom IRLZ34 und nicht vom IRLZ34N 
angeschaut.

>Dann wäre zu fragen, ob die Optoisolation wirklich sinnvoll ist.

Die Aussage verstehe ich nicht ganz. 5V und 24V sind doch trotzdem 
getrennt.

>Genau. Im idealen Fall. Praktisch ist jeder Millimeter Draht
>gleichzeitig ein Widerstand, eine Induktivität (eine Spule mit einer
>Windung) und eine Kondensatorplatte, d.h. jeder Millimeter Draht ist für
>sich gesehen ein komplexer Widerstand. Daher ist es nicht egal, ob Du
>irgendwo einmal 200n hinsetzt oder zwei 100n an verschiedene Stellen.
>JEDES VCC-GND-Pärchen braucht seinen eigenen Kondensator, und zwar in
>kürzestmöglicher Entfernung. Dabei ist jeder mm Abstand wichtig. So kurz
>wie es geht. Und möglichst SMD, damit Du nicht die Induktivitäten der
>Anschlussdrähtchen hast.

Das macht Sinn danke!

von Julian S. (r4id)


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Hallo

also ich habe meinen Plan nochmal angepasst (Anhang).

Wäre nett wenn ihr nochmal drüber schauen und mir sagen könnt ob das 
jetzt so klappt. (Mal abgesehen davon, dass ich einige kleinere 
Bauelemente noch nicht dimensioniert habe)

von Mike (Gast)


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Julian Sch schrieb:
> (Mal abgesehen davon, dass ich einige kleinere
> Bauelemente noch nicht dimensioniert habe)

Ich hoffe, die Vorwiderstände der Optokoppler zählen dazu. Sonst würde 
ich mich fragen, warum du die LEDs mit so hohen Strömen betreiben 
möchtest, obwohl z.B. OC3..6 nur die größenordnungsmäßig 0.5mA der 
µC-Eingänge steuern sollen.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Julian Sch schrieb:
> Wäre nett wenn ihr nochmal drüber schauen

Bei OK1 und OK2 müssen die GNDs der LEDs an DGND - nicht an AGND!

von Julian S. (r4id)


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>Ich hoffe, die Vorwiderstände der Optokoppler zählen dazu. Sonst würde
>ich mich fragen, warum du die LEDs mit so hohen Strömen betreiben
>möchtest, obwohl z.B. OC3..6 nur die größenordnungsmäßig 0.5mA der
>µC-Eingänge steuern sollen.

Genau die muss ich unter anderem noch anpassen, da ich noch nicht ganz 
genau weiß welche OK ich verwende :P


>Bei OK1 und OK2 müssen die GNDs der LEDs an DGND - nicht an AGND!

Oh danke! Ganz übersehen.

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