Hi zusammen, ich habe mit eurer Hilfe zusammen eine Modulplatine entworfen, mit welcher ich die Realisierung meiner zentralen Hausautomatisierung plane. Hierfür werden sieben solcher Module nebeneinander auf eine "Backplane" gesteckt, in welcher sich neben der Spannungsversorgung auch die Anschlüsse für die Relais und weitere Taster befinden. Hier befinden sich auch weitere LEDs für jeden Ein- und Ausgang. Jede Modulplatine bietet 20 Eingänge (active high) und 10 Ausgänge (high side). Für die Versorgungs-, Taster- und Relais-Spannung verwende ich +24V und als Logik- und CPU-Spannung 3,3 V. Die Steuerlogik (sowie die Entprellung) übernimmt ein ATMEGA644PA. Unten rechts befinden sich zwei zusätzliche high-side driver als diskreter Bauweise, da der UDN2981 zu wenig Kanäle hat. Die Hauptschwerpunkte lagen in langfristigen Verfügbarkeit aller Komponenten und Wartungs- sowie Diagnosefreundlichkeit des Aufbaus; daher auf der Aufbau mit Lochrasterplatinen ohne fliegende Verdrahtung. Dennoch musste das ganze recht kompakt werden, um die verfügbare Tiefe meines Schaltschrankes nicht zu überschreiten. Das Modul bietet eine serielle Schnittstelle, die auch über die Backplane herausgeführt werden kann. Zusätzlich ist ein ISP10PIN-Anschluss zum Flashen vorgesehen. Die Spannungsquelle zur Versorgung der CPU kann per Jumper gewählt werden. Es ist geplant, dass es ein Hauptcontroller-Board geben wird, welches die Kommunikation zwischen den Modulen und zur Außenwelt (z.B. Raspberry PI) übernehmen soll. Sobald die Hardware stabil funktioniert, setze ich mich an die Software. Ich würde mich über konstruktive Rückmeldungen sehr freuen, da es sich für meine Maßstäbe schon um ein größeres Projekt handelt und meine Erfahrungen mehr aus der theoretischen Ecke kommen. Schöne Grüße, Kai
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Ich sehe da keinerlei Abblockkondensatoren, weder am 3,3V Regler noch am MC. Auch am UDN sollte da m.E. ein C, und sei es nur, um die Gegen-EMK der Relais von der Versorgung fernzuhalten. Sollen die Taster 24V tasten? Analogeingänge sind nicht vorgesehen?
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Matthias Sch. schrieb: > Ich sehe da keinerlei Abblockkondensatoren, weder am 3,3V Regler Dafür hatte ich C1 (100 nF) vorgesehen. > noch am MC. C2, 100 nF Folienkartoffel > Auch am UDN sollte da m.E. ein C, und sei es nur, um die Gegen-EMK > der Relais von der Versorgung fernzuhalten. Ich dachte die eingebauten Freilaufdioden und C1 erledigen das? > Sollen die Taster 24V tasten? Jepp > Analogeingänge sind nicht vorgesehen? Nope - dafür ist auch kein Pin mehr frei :) Du meinst vermutlich den offenen AREF? AVCC ist zumindest angeschlossen, da der meines Wissens nach ja einen Port versorgt.
Kai G. schrieb: > Ich dachte die eingebauten Freilaufdioden und C1 erledigen das? Wollen wir das mal hoffen, auch Dioden haben nur eine endliche Geschwindigkeit. Relais sind auch beim Einschalten recht ruppig zur Versorgung. Hausautomation klingt für mich nach 'soll nicht so oft abstürzen', und da bin ich beim Abblocken grosszügig und lege auch mal Drosseln und Elkos in die Versorgung und nehme dicke Masseleitungen. Kai G. schrieb: >> Analogeingänge sind nicht vorgesehen? > > Nope - dafür ist auch kein Pin mehr frei :) Ich frage deswegen, weil ich Analogeingänge bei der Hausautomation recht praktisch finden würde. Zur Helligkeits- und Temeperaturerfassung z.B... >> Sollen die Taster 24V tasten? > > Jepp Da sind die 10:1 Spannungsteiler aber schon grenzwertig, da liegen dann bei aktiv high (warum überhaupt aktiv high?) etwa 2,4V am Port. Wenn das robuste Eingänge werden sollen, würde ich da auch noch ein paar Kondensatoren gegen Masse schalten gegen Einstreuungen. Schade finde ich auch, das du durch den niedrigen Takt etwa die Hälfte der mögl. Rechenleistung verschenkst. Selbst bei 3,3V (warum nicht 5V?) kann man den Mega mit etwa 12-14MHz takten
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Hi Matthias, danke für deine Rückmeldungen! Matthias Sch. schrieb: > Wollen wir das mal hoffen, auch Dioden haben nur eine endliche > Geschwindigkeit. Bei den Relais habe ich 14 mA gemessen und 44 mA peak. Ich habe keine Spannung unter 0 V messen können, prüfe das aber gerne nochmal. Ich vermute, dass die bereits selbst eine entprechende Elektronik mitbringen - waren auch teuer genug. > Hausautomation klingt für mich nach 'soll nicht so oft > abstürzen', und da bin ich beim Abblocken grosszügig und lege auch mal > Drosseln und Elkos in die Versorgung und nehme dicke Masseleitungen. Es soll nach Möglichkeit gar nicht abstürzen. Der µC ist mit Elko und FoKo abgesichert und verbraucht selbst kaum Strom (< 1 mA schätze ich). Ich verstehe nicht, wie eine Störung auf der 24V-Leitung einen Absturz verursachen sollte - da sind drei Kondensatoren (zwei schnelle und ein großer) und ein Spannungsregler dazwischen. > Ich frage deswegen, weil ich Analogeingänge bei der Hausautomation recht > praktisch finden würde. Zur Helligkeits- und Temeperaturerfassung z.B... Die kämen wenn dann an den Zentral-Controller oder auf ein eigenes Modul - im Moment habe ich gar keine analogen Sensoren. Mir geht's erstmal um die Abdeckung aller Taster und Bewegungsmelder und Aktoren wie Motoren und Licht. >>> Sollen die Taster 24V tasten? > Da sind die 10:1 Spannungsteiler aber schon grenzwertig, da liegen dann > bei aktiv high (warum überhaupt aktiv high?) etwa 2,4V am Port. Das verstehe ich nicht - für meinen Geschmack war das genug Luft nach oben und unten. Da müssen schon echt böse Dinge geschehen, damit der I/O qualmt. Der ganze Schaltschrank ist vom Elektriker mit Active High aufgebaut worden und ich bin mir sicher, dass der mehr Ahnung davon hatte als ich. Der Umbau wäre mir zu aufwändig und ich weiß nicht, ob es da Richtlinien gibt, die das untersagen (z.B. die Kabelfarben). > Wenn das > robuste Eingänge werden sollen, würde ich da auch noch ein paar > Kondensatoren gegen Masse schalten gegen Einstreuungen. Ich muss die Entprellung ohnehin implementieren - die sollte auch gegen Einstreuungen helfen. > Schade finde ich auch, das du durch den niedrigen Takt etwa die Hälfte > der mögl. Rechenleistung verschenkst. Selbst bei 3,3V (warum nicht 5V?) > kann man den Mega mit etwa 12-14MHz takten 7 MHz sind schon weit mehr als genug für das Bisschen, was der zu tun hat! Ich kenne mehr Geräte, die sich mit 3,3V an der seriellen Schnittstelle wohlfühlen; u.A. der Raspberry PI und diverse Router: http://wiki.openwrt.org/doc/hardware/port.serial
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Kai G. schrieb: > Das verstehe ich nicht - für meinen Geschmack war das genug Luft nach > oben und unten. Da müssen schon echt böse Dinge geschehen, damit der I/O > qualmt. Genau, es ist ganz schön Luft zum 'echten' Highpegel. Du verringerst den Störabstand ohne zwingenden Grund. Bist du sicher, das Optokoppler in den Eingängen dir das Leben nicht leichter machen würden?
Matthias Sch. schrieb: > Kai G. schrieb: > Genau, es ist ganz schön Luft zum 'echten' Highpegel. Du verringerst den > Störabstand ohne zwingenden Grund. Na ja ... laut Datenblatt geht der Pin schon ab 0,6 V auf High. Da müsste die Tasterspannung für eine gewisse Dauer auf unter 7 V abfallen. Wie soll das im Regelbetrieb passieren, ohne dass es eine tatsächlich zu behebende Störung gibt? Außerdem ist das Schlimmste, was passieren kann, dass ein Taster nicht sauber auslöst. Mit einem höheren Pegel am I/O erhöhe ich zudem das Wahrscheinlichkeit, dass Einstreuungen einen High-Pegel verursachen, was problematischer sein kann als nicht erkannte Taster. > Bist du sicher, das Optokoppler in > den Eingängen dir das Leben nicht leichter machen würden? Mal davon abgesehen, dass ich dafür mit dem derzeitigen Konzept gar keinen Platz habe: Es gibt sicher einiges, was man noch machen kann (RC-Tiefpass, Galvanische Trennung, Gehäuseschirmung) - aber ist das in der Praxis wirklich notwendig? Was sind denn typische Einstreuungen? Welche Dauer haben diese? Wie unterscheidet sich die Charakteristik von der prellender Kontakte? Im Moment denke ich, dass ein in Software implementierter Tiefpassfilter mit Hysterese das meiste Übel abwenden kann - im Wiki wird dieses Vorgehen sogar empfohlen. Welches praxisrelevante Problem löse ich mit einer aufwändigeren Eingangsbeschaltung, welches sich nicht durch Software lösen lässt? Dem Zerschießen der Eingänge begegne ich mit der oben erwähnten Sicherheitsmarge beim Spannungsteiler.
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Ein Schaltplan wäre sinnvoller als ein Layout... Jede Menge I/O - da wirste doch blöde mit Kabel verlegen. Wenn man sowas macht, dann doch mit einem dafür tauglichen Bussystem? Ich hatte sowas ähnliches vor Jahren mal angefangen, ist letztendlich an der erforderlichen Verkabelung gescheitert. Selbst bei einem Neubau denkt man nicht an alles. Inzwischen läuft bei mir das meiste über CAN, dazu Ethernet/WLAN
Für den Schaltplan fehlen mir mir gerade die Tools - ich schau mal, ob ich die Einzelteile nachreichen kann. Mir war erstmal wichtiger, dass das erstellte Layout sinnvoll ist und in den Schrank passt. Ein Bus-System hätte ich beim Bau mit beauftragen müssen - und das war seinerzeit unbezahlbar. Daher die Sternverkabelung, die auch ohne Steuerung erstmal problemlos funktioniert, ohne dass ich mir um Protokoll, Komponentenverfügbarkeit, etc. Gedanken machen musste. Jetzt habe ich eine zentrale Stelle, an der ich nach und nach die Automatisierung nachrüsten kann und genügend Reservertaster für alles, was ich vergessen habe. Wenn mir danach ist, kann ich die Taster immer noch durch KNX-Geräte ersetzen und als Bus im Schaltschrank zusammenführen :P
Kai G. schrieb: > Hierfür werden sieben solcher Module nebeneinander auf eine > "Backplane" gesteckt. (...) > Jede Modulplatine bietet (...) 10 Ausgänge. (...) > Bei den Relais habe ich 14 mA gemessen und 44 mA peak. plus 22mA pro LED mal 24V mal 70 Stück macht gute 100 Watt. Oder ziehen die Relais nur kurz beim Einschalten 44mA? Was für ein Netzteil hast du geplant? Egal, 22mA für eine LED müssen doch echt nicht sein. Für die Taster ist es ja o.k., normale Kontakte mögen 5..10mA, aber für die Relais sollten 5mA doch auch reichen. Die LED10 kommt mit 47R schätzungsweise auf über 30mA. Sollte man die nicht vor dem Linearregler anschliessen? Überhaupt: Der LF33 ist nur bis 16V am Eingang spezifiziert und schaltet sich ab 18V ab. Die Kombination aus 24V/3.3V mit Lochraster und lieferbar ist natürlich knifflig. Ich würde wohl den MCP1790 im DDPAK nehmen, der sollte sich trotz SMD einlöten lassen. Ansonsten kenne ich nur noch den LM317, aber bei dem ist mir die Strombegrenzung viel zu hoch. > Hier befinden sich auch weitere LEDs für jeden Ein- und Ausgang. Vorbildlich! >> Auch am UDN sollte da m.E. ein C, und sei es nur, um die Gegen-EMK >> der Relais von der Versorgung fernzuhalten. > Ich dachte die eingebauten Freilaufdioden und C1 erledigen das? Dank High Side Treiber gehen die Dioden nach GND, C1 kommt da nicht ins Spiel. Der UDN sollte deshalb eine eigene GND-Leitung direkt zur Stromversorgungsklemme bekommen. Aber Freilaufdioden gehören immer direkt ans Relais, gute Relais haben die eingebaut, wenigstens als Option. >> Genau, es ist ganz schön Luft zum 'echten' Highpegel. Du verringerst den >> Störabstand ohne zwingenden Grund. > Na ja ... laut Datenblatt geht der Pin schon ab 0,6 V auf High. > Da müsste die Tasterspannung für eine gewisse Dauer auf unter > 7 V abfallen. Nach meinem Datenblatt ist der Bereich von 0.99V bis 1.98V undefiniert (bei 3.3V Vdd), du brauchst für eine sichere 1 also mehr als 21.8V. Mit geregelten 24V wird's wohl knapp funktionieren, aber die Relais wären wohl auch mit ungeregelten aus Trafo/Gleichrichter/Elko zufrieden. Egal ob geregelt oder ungeregelt: du solltest die 24V überwachen, damit du bei Unterspannung definiert abschalten kannst und vor allem kein Relais einschaltest. Manche Relais schalten dann nur halb ein und ohne richtigen Kontaktdruck vertragen die nur sehr wenig Strom. > 7 MHz sind schon weit mehr als genug für das Bisschen, > was der zu tun hat! Ich würde sogar auf 3.6864MHz runter gehen. Evt. ist auch der interne R/C gut genug für UART-Kommunikation.
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Anbei mal der Schaltplan so gut mir das auf die Schnelle gelungen ist (der UDN fehlt noch).
Schaulus Tiger schrieb: > Kai G. schrieb: >> Bei den Relais habe ich 14 mA gemessen und 44 mA peak. > > plus 22mA pro LED mal 24V mal 70 Stück macht gute 100 Watt. Oder ziehen > die Relais nur kurz beim Einschalten 44mA? Die Stromstoßrelais ziehen 14 mA nur im Schaltmoment für ein paar 100 ms. Um die 44 mA Spitze einmal zu messen musste ich schon zigmal schalten. Es sind 42 Stromstoßrelais sowie 20 klassische Relais; leztere ziehen aber nur 8 mA für ein paar Sekunden, während die Rollomotoren laufen. > Was für ein Netzteil hast du geplant? Ich behalte einfach das Netzteil, was der Elektriker für genau diesen Zweck vorgesehen hat :) Die genauen Werte müsste ich nochmal ablesen. > Egal, 22mA für eine LED müssen doch echt nicht sein. Stimmt - ich hatte erstmal den Datenblattwert genommen. Die LEDs sind heute gekommen. Ich schau mal, wie weit ich mit dem Strom runter kann. Das würde auch das irrsinnige Verheizen am Widerstand einschränken. > Die LED10 kommt mit 47R schätzungsweise auf über 30mA. 22 mA, die hat eine hohe Drop-Voltage - dennoch viel zu viel. > Sollte man die nicht vor dem Linearregler anschliessen? Der Mikrocontroller kann über mehrere Wege versorgt werden. Ich wollte eine LED, die auch dann leuchtet, wenn die Versorgungsspannung vom Programmieradapter kommt. Die Backplane hat für die 24V nochmal eine eigene LED. > Überhaupt: Der LF33 ist nur bis 16V am Eingang spezifiziert und schaltet > sich ab 18V ab. Hmmm ... in meinem Datenblatt (das von Reichelt zum Artikel gehörige) steht 40 V bei "Absolute Maximum Ratings". Oh, jetzt sehe ich das Sternchen "For 18 < V IN < 40 the regulator is in shut-down" :( Vielen Dank! Das hatte ich gar nicht gesehen. Ich hatte den als Vorschlag hier irgendwo aus dem Forum. > Die Kombination aus 24V/3.3V mit Lochraster und > lieferbar ist natürlich knifflig. Ich würde wohl den MCP1790 im DDPAK > nehmen, der sollte sich trotz SMD einlöten lassen. Ansonsten kenne ich > nur noch den LM317, aber bei dem ist mir die Strombegrenzung viel zu > hoch. Es gab noch Step-Down-Wandler, die mir allerdings zu teuer waren. Ich geh' nochmal in mich oder mache einen eigenen Thread auf. >> Hier befinden sich auch weitere LEDs für jeden Ein- und Ausgang. > Vorbildlich! Danke. Die Idee war, dass man eine ausgefallene Karte einfach rausziehen und den Stecker für T0-T9 direkt in die Backplane stecken kann - als Notfallplan. > Der UDN sollte deshalb eine eigene GND-Leitung direkt zur > Stromversorgungsklemme bekommen. Also so lassen wie's jetzt ist, oder noch direkter und/oder ohne Sicherung? > Nach meinem Datenblatt ist der Bereich von 0.99V bis 1.98V undefiniert > (bei 3.3V Vdd), du brauchst für eine sichere 1 also mehr als 21.8V. Das wäre dann wirklich zu knapp. Ich Doof! Ich hatte 0.3Vcc als 0.3V gelesen. Jetzt komme ich auch auf deine Werte. Dann ziele ich mal auf 3,1 V und würde einen Spannungsteiler mit 6,8:1,0 kOhm ins Auge fassen. Dann reichen nach unten 15,6 V und schon ab 26,6 V wird's dem Controller zu warm (das finde ich was knapp). Die 3 mA Querstrom sind auch was viel ... ich schlaf nochmal 'ne Nacht drüber und rechne das mal ordentlich durch. > Mit geregelten 24V wird's wohl knapp funktionieren, aber die Relais > wären wohl auch mit ungeregelten aus Trafo/Gleichrichter/Elko zufrieden. Stimmt, die fressen so ziemlich alles: 8 - 230 VAC/DC > Egal ob geregelt oder ungeregelt: du solltest die 24V überwachen, damit > du bei Unterspannung definiert abschalten kannst und vor allem kein > Relais einschaltest. Manche Relais schalten dann nur halb ein und ohne > richtigen Kontaktdruck vertragen die nur sehr wenig Strom. Meinst du die Stromstoßrelais? Die werden glaube ich irgendwie intern elektronisch gesteuert. Ich nehme das mit der Spannungsüberwachung mal für den Hauptcontroller als ToDo mit. Der kann die Module dann runterfahren und beim Server petzen. Aber letztendlich wäre das ja kein neues Problem der Automatisierung - das wäre dann ja jetzt schon ein Thema. > Ich würde sogar auf 3.6864MHz runter gehen. Evt. ist auch der interne > R/C gut genug für UART-Kommunikation. Ich bau erstmal den Prototypen auf und schau mal, wie viel Langeweile die 20 Entpreller zulassen. Auf den internen möchte ich nicht gehen - für ein paar Cents mehr bekomme ich ein garantiert stabiles Timing für alle gängigen Baud-Raten; das isses mir wert ;) Vielen Dank für die Rückmeldungen!
Ich glaube, ich gehe doch auf 5 V ... das löst das Problem mit der Spannungsversorgung und stabilisiert die Tastereingänge sowie das Quarz.
Kai G. schrieb: > Schaulus Tiger schrieb: >> Der UDN sollte deshalb eine eigene GND-Leitung direkt zur >> Stromversorgungsklemme bekommen. > Also so lassen wie's jetzt ist, oder noch direkter und/oder ohne > Sicherung? > Es sind 42 Stromstoßrelais sowie 20 klassische Relais; leztere ziehen > aber nur 8 mA für ein paar Sekunden, während die Rollomotoren laufen. Dann nehme ich alle Bedenken wegen Netzteilleistung, Abwärme und Freilaufdioden zurück. Du kannst höchstens noch darauf achten, dass an den diskreten Relaistreibern mit den längeren Leiterbahnen nur Stromstoßrelais hängen. Die beiden GND-Klemmen für die Relais sind ja optimal mit dem UDN verbunden. Ich hatte gemeint, dass man diese Klemmen direkt und nur mit der Supply-GND-Klemme verbindet, also die Drahtbrücke vom UDN in Richtung uC weglässt. Aber das alleine bringt nichts, wegen der Verbindung zu den diskreten Relaistreibern (die hatte ich übersehen). Und alles andere wäre ein völliger Umbau der Platine, das lohnt sich wirklich nicht. > Der Mikrocontroller kann über mehrere Wege versorgt werden. Ich wollte > eine LED, die auch dann leuchtet, wenn die Versorgungsspannung vom > Programmieradapter kommt. OK, überzeugt. Übrigens braucht man diese LED (und/oder D3) wenn über die Eingangsschutzdioden vom uC Strom nach VDD fließt. Wenn dieser Strom größer wird als der Verbrauch vom uC würde VDD ansteigen. > Hmmm ... in meinem Datenblatt (das von Reichelt zum Artikel gehörige) > steht 40 V bei "Absolute Maximum Ratings". Oh, jetzt sehe ich das > Sternchen "For 18 < V IN < 40 the regulator is in shut-down" :( Ein besonders krasser Fall von Kleingedrucktem... > Es gab noch Step-Down-Wandler, die mir allerdings zu teuer waren. und nicht so zuverlässig und total überdimensioniert und größer (wenn man die nötigen Filter spendiert). >> Evt. ist auch der interne R/C gut genug für UART-Kommunikation. > Auf den internen möchte ich nicht gehen - für ein paar Cents mehr > bekomme ich ein garantiert stabiles Timing für alle gängigen Baud-Raten; > das isses mir wert ;) Ich dachte eher an Zuverlässigkeit und Störempfindlichkeit. Aber ich hab' keine Daten vom internen Oszillator, also sag' ich mal nichts dazu. > Ich glaube, ich gehe doch auf 5 V ... das löst das Problem mit > der Spannungsversorgung und stabilisiert die Tastereingänge > sowie das Quarz. Tendenziell wird alles etwas unkritischer, aber für ungeregelte 24V (ich rechne dabei mit 18..35V!) würden die Eingänge trotzdem nicht funktionieren.
Schaulus Tiger schrieb: > Du kannst höchstens noch darauf achten, dass an > den diskreten Relaistreibern mit den längeren Leiterbahnen nur > Stromstoßrelais hängen. Ok, das lässt sich problemlos einrichten. >> Es gab noch Step-Down-Wandler, die mir allerdings zu teuer waren. > und nicht so zuverlässig und total überdimensioniert und größer (wenn > man die nötigen Filter spendiert). Was ist denn mit dem Kerlchen hier (LP 2950 ACZ3,3)? http://www.reichelt.de/LP-2950-ACZ3-3/3/index.html?&ARTICLE=122756 Ich habe jetzt erstmal keinen Haken finden können - solange sich die Spannungsversorgung nicht vom Mondstand beeinflussen lässt. > Tendenziell wird alles etwas unkritischer, aber für ungeregelte 24V (ich > rechne dabei mit 18..35V!) würden die Eingänge trotzdem nicht > funktionieren. Ich habe jetzt nochmal nachgesehen, wer mich mit Strom beliefert. Das exakte Modell habe ich nicht gefunden, aber ich denke, dass ich mir über die Stabilität nicht so viele Sorgen machen muss (Murr evolution 1 phase 2.5): http://shop.murrelektronik.de/index.php?stoken=8775941A&lang=0&cl=search&searchparam=evolution+1+phase+2.5 Wenn ich von additiven Störungen ausgehe, erlaubt mir ein Spannungteiler von 5,65:1 die Eingangsspannungen von 17-31 V. Bei prozentualen Störungen würde sich ein Spannungsteiler von 5,9:1 für die Eingangsspannungen von 17,7-32,5 V eignen. Das ist zwar nicht ganz der Bereich, den du geschätzt hattest, aber ich denke, dass das dennoch praxistauglich ist.
Ich würde noch einen Watchdog in die Schaltung integrieren, dass bei einem Programmabsturz der Atmega neu gestartet wird.
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Kai G. schrieb: > Was ist denn mit dem Kerlchen hier (LP 2950 ACZ3,3)? Wird nicht funktionieren. Zitat NSC-Datenblatt:
1 | Note 8: The junction-to-ambient thermal resistances are as follows: |
2 | 180 ̊C/W and 160 ̊C/W for the TO-92 package with 0.40 inch and 0.25 inch |
3 | leads to the printed circuit board (PCB) respectively, |
Der Überspannungsschutz mit der 3,3V Zenerdiode (D3) ist keine gute Idee. Diese Dioden ziehen bei Vz je nach Typ 70mA bis über 100mA.
Leo C. schrieb: > Wird nicht funktionieren. Zitat NSC-Datenblatt: Ok, danke! > Der Überspannungsschutz mit der 3,3V Zenerdiode (D3) ist keine gute > Idee. Diese Dioden ziehen bei Vz je nach Typ 70mA bis über 100mA. Gut, raus damit. Ich erhöhe die Spannung auf 5 V, dann spare ich mir auch alle Zenerdioden, die gegen versehentliches Befeuern mit 5 V schützen sollten. Ich bau dann mal alle Anregungen in die Pläne ein und poste eine aktualisierte Fassung. Gibt's einen Vorschlag für einen sinnvollen "Querstrom" für die Spannungsteiler der Taster? Ich hatte 1 - 2 mA angepeilt.
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So, ich hoffe, ich habe alle Anregungen eingearbeitet und dabei nicht allzuviel kaputt gemacht: - Versorgungsspannung der Controllers von 3,3 V auf 5 V angehoben - Dioden zum Überspannungsschutz rausgeschmissen - zwei zusätzliche Kondensatoren zum Absichern der beiden Relais-Treiber - die gesamte Platine aus baulichen Gründen (Schaltschranktiefe) um 1 cm in der Breite gekürzt und dafür auf 100 m Gesamthöhe verlängert. - verbesserte Masseführung - LED-Ströme auf ein praktisches Minimum reduziert. 3 - 4 mA sind bei guter Raumbeleuchtung noch gut zu erkennen. - Spannungsregler kann nun gelegt werden - Keine Komponenten mehr unterhalb des Controllers - Die Spannungsteiler der Taster sind nun für den sinnvolleren Eingangsbereich von 17,1 - 31,3 V ausgelegt. Offene Punkte: - Ich bin mir nicht sicher, ob der Spannungsregler (LM1086-5.0) geeignet ist. - Der Querstrom der Spannungsteiler für die Taster ist mit 4,2 mA recht hoch. Da ich aber wegen der guten Verfügbarkeit die E6-Reihe nicht verlassen will, habe ich keine andere Wahl. Es gibt noch eine gleichwertige Kombination, die mir mit 0,9 mA aber zu schwach erscheint. Ich würde mich freuen, wenn nochmal jemand die Zeit findet, da drüberzuschauen. ps: ich habe die Pläne zusätzlich in einem Vektorformat angehängt - darin sind die Details besser zu erkennen (Seite 1)
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Vielleicht hilft dir ein kleiner Schaltregler weiter, der für alle deine Platinen z.B. 9V liefert. Das erspart dir Wärmeprobleme. Zum Beispiel eins der einstellbaren fertigen Module ausm ebay.
Kai G. schrieb: > - Ich bin mir nicht sicher, ob der Spannungsregler (LM1086-5.0) > geeignet ist. naja, dann kannst du auch den LM317 nehmen. Der hat auch 200mW Eigenverbrauch und keine Strombegrenzung, aber deutlich mehr Reserve bei der Eingangsspannung. > - Der Querstrom der Spannungsteiler für die Taster ist mit 4,2 mA recht > hoch. Da ich aber wegen der guten Verfügbarkeit die E6-Reihe nicht > verlassen will, habe ich keine andere Wahl. Es gibt noch eine > gleichwertige Kombination, die mir mit 0,9 mA aber zu schwach erscheint. Dieser Strom fließt über die Eingangsschutzdioden, wenn das 1k-Widerstandsnetzwerk eine Unterbrechung hat. In dem Fall stören mich 4.2mA nicht. Die 100mW Abwärme sind erst recht kein Problem. Aber wegen Spikes (besonders bei negativen) auf dem Tasterkabel sollte der 4k7 deutlich größer sein. Und wegen der kapazitiven Einkopplung von 230V-Kabeln sollte er kleiner sein :( Bei einem 2-adrigen Kabel kann man mit 200pF/m zwischen den Adern rechnen. Im schlimmsten Fall liegt ein Tasterkabel mitten in einem Bündel von 230V-Kabeln. Durch die mehrfache Isolation kommt man sicher unter 100pF/m, aber nicht viel, wegen der hohen Anzahl der "feindlichen" Adern. In einem Haus kommen 20 Meter leicht zusammen, macht 2nF. Das ergibt mit den Werten im Schaltplan ±200mVs am uC-Eingang und ±1.2Vs an den LEDs. Das hört sich harmlos an, aber das sind die statischen Werte bei 230V,50Hz. Spikes erzeugen durch steilere Flanken höhere Ströme. Bei der positiven Halbwelle wird die LED leitend und übernimmt einen Teil des Stroms. Bei der negativen wird die Spannung über der LED nur durch den Strom durch den Eingangsteiler begrenzt. Und viele LEDs sind nur mit -5V spezifiziert. Die mechanisch kleinste Schutzschaltung dagegen wäre eine zweifarbige LED mit 2 Pins. Da schützen sich die beiden LED-Chips gegenseitig. Nachdem die LEDs versorgt sind, nochmal zum uC-Eingang. Die 2nF Kabelkapazität werden bei vernünftiger Verkabelung wohl nicht erreicht, nehmen wir mal 500pF an. Bei einem 2kV/8us/20us-Spike und den Schaltplan-Werten müssen die Eingangsschutzdioden dann 80mA aufnehmen. Ich würde den Eingangsteiler doch hochohmiger machen. Mit 22k/4k7 Eingangsteiler sind's noch 27mA, mit 10k/2k2 noch 50mA. Die LEDs könnten auch einen größeren Anteil übernehmen, z.B. mit 4k7, 10k/2k2: LEDs 92mA, uC 43mA. Ein hochohmiger Eingangsteiler hat meiner Meinung keinen praktischen Nachteil. 22k/4k7 erlauben immer noch 200uA DC-Leckstrom, AC-statisch ist kein Problem und mit 4k7 für die LEDs sieht auch der Taster noch mehr als 5mA. Das muss bei 24V reichen, oder kennst du schlechtere Daten von den Tastern?
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Auf meiner Werkbank wären die Eingänge z.B. so aufgebaut. Die Schutzdioden können direkt an die Eingangsklemmleiste vom Schrank. Damit bleiben böse Störungen von der Platine fern.
Helge A. schrieb: > Vielleicht hilft dir ein kleiner Schaltregler weiter, der für alle deine > Platinen z.B. 9V liefert. Ja, ist wahrscheinlich besser. Ich wollte die Backplane möglichst einfach halten, aber ich denke, dass es in Anbetracht der ganzen Probleme mit der Einzelversorgung das kleinere Übel ist, eine weitere Versorgungsspannung zuzuführen. Zumal ich im Schrank bereits eine 5 V-Versorgung für andere Zwecke habe. Die muss ggf. etwas aufgebohrt werden.
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Schaulus Tiger schrieb: >> - Der Querstrom der Spannungsteiler für die Taster ist mit 4,2 mA recht >> hoch. Da ich aber wegen der guten Verfügbarkeit die E6-Reihe nicht >> verlassen will, habe ich keine andere Wahl. Es gibt noch eine >> gleichwertige Kombination, die mir mit 0,9 mA aber zu schwach erscheint. > > Dieser Strom fließt über die Eingangsschutzdioden, wenn das > 1k-Widerstandsnetzwerk eine Unterbrechung hat. [...] Aber wegen > Spikes (besonders bei negativen) auf dem Tasterkabel sollte der 4k7 > deutlich größer sein. Und wegen der kapazitiven Einkopplung von > 230V-Kabeln sollte er kleiner sein :( > ... Ok, ab hier hast du mich abgehängt :/ Bevor ich dich jetzt mit Rückfragen durchlöchere: Die Schaltdrähte sind paarweise verseilt und als Gesamtleitung 1-fach geschirmt. Zudem verlaufen diese durch eigene Leerrohre separat von den 230 V-Leitungen und werden von diesen auch im Schaltschrank räumlich weitgehend separat geführt. Die größte Länge (Garage) dürfte wie von dir geschätzt bei etwa 20 m liegen. Die meisten Leitungen sind unter 15 m. Bei den Tastern handelt es sich BuschJäger-Garnituren, sowie Bewegungsmeldern (die werde ich vermutlich durch separate Relais nochmal entkoppeln) und die Rückleitungen der Stromstoß-Relais (2xON). Mit welchen Problemen ist da noch zu rechnen? Ich möchte vermeiden, dass unnötig Zeit und Material in das Lösen von Problemen investiert werden, die bei meiner Installation evtl. gar nicht relevant sind. (An dieser Stelle nochmal vielen Dank soweit!!). Ich habe auf den Platinen ohne eine komplette Konzeptänderung keinen Spielraum für eine aufwändige Eingangsbeschaltung. Gibt es vielleicht sowas wie den UDN/ULN, den man zum Schutz der Eingänge verwenden kann? Welche Möglichkeiten habe ich, im Vorfeld Störungen zu messen? Digitales Speicheroszilloskop und ein besseres Multimeter wären vorhanden, mir mangelt es jedoch an praktischer Erfahrung. > Ein hochohmiger Eingangsteiler hat meiner Meinung keinen praktischen > Nachteil. 22k/4k7 erlauben immer noch 200uA DC-Leckstrom, AC-statisch > ist kein Problem und mit 4k7 für die LEDs sieht auch der Taster noch > mehr als 5mA. Das muss bei 24V reichen, Ok.
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Durch deine LED sollten ca. 3-5mA fließen. Viele Industriesteuerungen haben Eingangsströme zwischen 3mA und 10mA. Ich nehm das einfach mal als Hausnummer fürs Design. Für diesen Strombereich gibt es einige Gründe, von sauberen Kontakten (Mindeststrom) bis zu Störeinstreuungen. Wenn du klare eingefärbte LED verwendest, sind sogar schon <1mA gut erkennbar. Auch bei hellem Umgebungslicht. Mattierte sind bei viel Licht schlechter zu erkennen. Wenn man aus dem Vorwiderstand für die LED schon einen Spannungsbereich von 3-6V für einen eingeschalteten Eingang erhalten kann, braucht man nur noch einen hochohmigen Widerstand zu den Digitaleingängen. So werden Störungen hauptsächlich am empfindlicheren Eingang vorbeigeleitet und die eingebauten Bodydioden begrenzen die Eingangsspannung sicher. Es gibt auch sichere Eingangsbausteine, aber dafür müßte das Konzept geändert werden. Irgendwo in diesem Forum wurde kürzlich auf sowas http://www.st.com/web/catalog/sense_power/FM114/SC480/PF219622 hingewiesen. Dann wäre aber sinnvoll, alle Eingänge von nur einem uC abzufragen und z.B. mehrere schmale 16bit-Eingangsmodule zu verwenden.
Kai G. schrieb: > Ok, ab hier hast du mich abgehängt :/ ich wollte nur abschätzen was von Störungen auf den 230V-Kabeln am uC ungefähr ankommt. Man weiß ja nie, wie groß die Störungen und wie "gut" die Kopplung wirklich sind. Messen kann man sowas auch nur, wenn man eine bestimmte Störung provozieren kann. Über den Rest weiß man immer noch nichts. > Die Schaltdrähte sind paarweise verseilt und als Gesamtleitung 1-fach > geschirmt. Zudem verlaufen diese durch eigene Leerrohre separat von den > 230 V-Leitungen und werden von diesen auch im Schaltschrank räumlich > weitgehend separat geführt. Mehr kann man nicht verlangen! Also waren meine Schätzungen doch sehr pessimistisch. > Mit welchen Problemen ist da noch zu rechnen? Tja, wenn wir das jetzt wüssten, wären es ja keine richtigen Probleme mehr ;) Gegen negative Spannungen über den LEDs solltest du auf jeden Fall etwas tun, also Duo-LEDs oder besser die TVS-Dioden auf der Backplane. > Ich habe auf den Platinen ohne eine komplette Konzeptänderung > keinen Spielraum für eine aufwändige Eingangsbeschaltung. Das ist schon klar, ich versuche doch garnicht, dir mehr Bauteile zu verkaufen ;) > Gibt es vielleicht sowas wie den UDN/ULN, den man > zum Schutz der Eingänge verwenden kann? In SMD gibt's ein paar TVS-Dioden-Kombinationen, bedrahtete kenne ich nur einzelne. Helge schlägt die P6KE33A vor, das ist so ein Standardteil für den Zweck, so groß wie ein Widerstand. Die verbessert den Schutz gegen kapazitiv eingekoppelte Störungen deutlich. > Welche Möglichkeiten habe ich, im Vorfeld Störungen zu messen? s.o., lohnt sich glaube ich nicht.
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So, Konzeptänderung: Da ich auf der alten Platine keinen Platz mehr hatte, die Eingänge aber möglicherweise unzureichend geschützt waren, habe ich das ganze noch was weiter modularisiert. Es soll nun eigene kleine Platine für die Schutzbeschaltung von jeweils 10 Eingängen geben. Hierauf befinden sich auch die Anschlussklemmen. Eine andere Platine wird dem Anschluss der Relais dienen (noch zu entwerfen). Die Module besitzen Stiftleisten, die mittels Flachbandkabeln eine Verbindung zum Controller ermöglichen sollen. Im Notbetrieb kann man mit diesen Flachbandkabeln die Eingangsmodule für die Taster direkt mit den Ausgangsmodulen für die Relais verbinden. An die Controllerplatine (noch zu entwerfen) soll man zwei Eingangsmodule und ein Ausgangsmodul anschließen können. Ein Spannungsteiler pro Eingang soll von +24 V (+- 0,7 V) auf +5 V (inkl. sinnvoller Toleranzen) umsetzen. Die Schutzdioden für die Relaistreiber ziehen auf das Ausgangsmodul um. Die LEDs ziehen ebenfalls auf die Ein-/Ausgangsmodule um. Das Ganze braucht zwar wesentlich mehr Platz im Schrank, aber ich kann das dank der Modularisierung besser verteilen. Die einzelnen Platinen werden wartbarer und ich kann die Steuerung sukzessive einführen. Klingt das soweit verständlich/sinnvoll? Habe ich was übersehen? Die restlichen Pläne folgen natürlich.
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Ich vermute, du hast eine Klemmleiste im Schrank für die ganzen Eingänge. Ich würde die ganze Reihe Schutzdioden da anklemmen, dann bleiben alle Störungen außerhalb der Elektronik und es ist viel Platz gespart.
Kai G. schrieb: > Flachbandkabel man braucht relativ viel Kraft zum Stecken der Flachkabel. Als Hilfe beim Ausstecken finde ich die Leisten mit Hebel sehr angenehm, die sehen auch solider aus: http://www.reichelt.de/Pfosten-Wannenstecker/PSL-14/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=3231&ARTICLE=14864&OFFSET=500&WKID=0&; Damit muss die Platine trotzdem noch die Kraft beim Einstecken aufnehmen --> wie werden die Platinen überhaupt im Schrank befestigt? Tragschienengehäuse muss man beim Einstecken festhalten. Normal mag ich ja viele GND-Adern, aber hier könnte man doch ein paar sparen. 14-adrige Flachkabel lassen sich leichter um die Ecke verlegen (und stecken) und auf den Platinen spart es Platz. Die Eingangsschutzdioden verwirren mich total. Warum keine TVS? Das wäre nur eine Diode pro Eingang, sie würden die Energie selbst aufnehmen und nicht über die 24V verteilen und man könnte auf den Eingangsplatinen die 24V komplett weg lassen. > Eine andere Platine wird dem Anschluss der Relais dienen Evt. kann das die gleiche sein wie für die Taster, die sind doch extrem ähnlich. Und jetzt (angesichts vieler gleicher, kleiner Platinen) muss es dann doch raus: magst du nicht evt. "echte" Platinen machen lassen? Die könnten noch ein Stück kleiner sein und lassen sich einfacher bestücken und reparieren, von der Optik garnicht zu reden. Helge A. schrieb: > Ich vermute, du hast eine Klemmleiste im Schrank für die ganzen > Eingänge. Ich würde die ganze Reihe Schutzdioden da anklemmen Die neuen getrennten Eingangsplatinen sind ja schon ein guter Kompromiss. Man müsste die möglichst nah an die Klemmleiste bringen. Mein Traum wäre eine durchkontaktierte Platine mit Kontaktfingern, die direkt in die Klemmen geschraubt werden -- irgendwas in dieser Richtung.
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Schaulus Tiger schrieb: > man braucht relativ viel Kraft zum Stecken der Flachkabel. Wenn alles nach Plan läuft, dann stecke ich die die nächsten 10 Jahre nicht mehr aus :) Das Umpatchen erfolgt in Software. > Als Hilfe > beim Ausstecken finde ich die Leisten mit Hebel sehr angenehm, die sehen > auch solider aus: Die hatte ich schon gesehen, aber nicht wahrgenommen, dass die auch einen Mechanismus zum Ausstecken haben - danke! > Damit muss die Platine trotzdem noch die Kraft beim Einstecken aufnehmen > --> wie werden die Platinen überhaupt im Schrank befestigt? > Tragschienengehäuse muss man beim Einstecken festhalten. Da bin ich mir tatsächlich nicht so sicher. Überlegt hatte ich zwischenzeitig sowas wie ISA-Slots zu verwenden. Im Moment plane ich folgende unprofessionelle Bastellösung: Die Platinen bekommen eine gewinkelte 10-polige Stiftsockelleiste in Richtung Backplane. Die Backplane selbst ist eine Lochrasterplatine und bekommt im Abstand von 5 Rastern (12,7 mm) 10-polige Buchsenleisten. Die Backplane hat keinerlei elektrische Funktion und wird einfach mit Kabelbindern an die Trägerschiene getüddelt. > Normal mag ich ja viele GND-Adern, aber hier könnte man doch ein paar > sparen. 14-adrige Flachkabel lassen sich leichter um die Ecke verlegen > (und stecken) und auf den Platinen spart es Platz. Solange ich bei Lochraster bleibe, vergrößert ein kleinerer Stecker wegen der komplizierteren Leiterbahnführung vermutlich den Platzbedarf. > Die Eingangsschutzdioden verwirren mich total. Warum keine TVS? Weil ich die bis eben nicht kannte (und in deinen bisherigen Posts gekonnt überlesen hatte) :) > Das wäre > nur eine Diode pro Eingang, sie würden die Energie selbst aufnehmen und > nicht über die 24V verteilen und man könnte auf den Eingangsplatinen die > 24V komplett weg lassen. Gekauft! ... wenn ich rausbekomme was ich genau bestellen muss. Wenn ich das richtig verstehe, dann sind das etwas "bessere" Zenerdioden, die für diesen Verwendungszweck hergestellt werden. Ich habe bei Reichelt bislang nur eine Transil-Diode 5V gefunden. Alle anderen als "Überspannungsschutzdiode" gekennzeichneten Dioden sind Zenerdioden. >> Eine andere Platine wird dem Anschluss der Relais dienen > > Evt. kann das die gleiche sein wie für die Taster, die sind doch extrem > ähnlich. Und jetzt (angesichts vieler gleicher, kleiner Platinen) muss > es dann doch raus: magst du nicht evt. "echte" Platinen machen lassen? > Die könnten noch ein Stück kleiner sein und lassen sich einfacher > bestücken und reparieren, von der Optik garnicht zu reden. Um ehrlich zu sein konnte ich mich bislang noch mit keinem Layout-Programm anfreunden. Meine letzten Versuche eine vernünftige Platine zu layouten endeten meist damit, dass ich mich durch unzählige Tutorials wühlen musste, um fehlende Komponenten zu designen, stundenlang die Verbindung zwischen Schema und Layout wiederherzustellen oder die Layout-Constraints an den Fertiger oder meine eigenen Fertigkeiten anzupassen. Bei einigen Programmen musste ich in die Hilfe sehen, nur um ein paar Komponenten zu kopieren. Ich mache das einfach viel zu selten, als dass ich mir den ganzen Overhead der Einarbeitung antun möchte. Um das Lochraster-Layout in OpenOffice zu erstellen habe ich vielleicht 8 Stunden gebraucht; ich finde das angemessen. Was die Größe angeht: Ich habe gemerkt, dass der meiste Platz von den Klemmleisten, den LED-Widerständen und dem Controller verbraucht wird. Daran ändert auch eine gefertigte Platine nicht so wahnsinnig viel. Die Eingangsplatinen sind zudem momentan gerade mal so hoch wie die Hutschiene. Was die Optik angeht hast du meine volle Zustimmung - zum Glück sieht man die Platinen nur von der Seite :) Ich könnte den Schaltschrank mit blauen LEDs beleuchten um davon abzulenken ... Was mir noch am Aufbau in Lochrasterbauweise gefällt: Wenn sich nach einigen Monaten irgendwelche Probleme herausstellen, so kann ich besser Korrekturen vornehmen. Auch was die Ersatzteilverfügbarkeit angeht bin ich mit Lochrasterplatinen auf der sichereren/kurzfristigeren Seite. Kurzum: ich verstehe deine Argumente, denke aber, dass es die bessere Lösung für mich ist. > Helge A. schrieb: > >> Ich vermute, du hast eine Klemmleiste im Schrank für die ganzen >> Eingänge. Ich würde die ganze Reihe Schutzdioden da anklemmen > > Die neuen getrennten Eingangsplatinen sind ja schon ein guter > Kompromiss. Man müsste die möglichst nah an die Klemmleiste bringen. > Mein Traum wäre eine durchkontaktierte Platine mit Kontaktfingern, die > direkt in die Klemmen geschraubt werden -- irgendwas in dieser Richtung. Die Eingangsplatinen sollen die Klemmleisten (falls ich mir das selbe darunter vorstelle wie ihr) ersetzen, da sie im Wesentlichen dieselbe Funktion erfüllen. Ich hänge mal ein Bild vom Schaltschrank zur Übersicht an: - Die Tasterklemmen sollen größtenteils durch die Ein-/Ausgangsmodule ersetzt werden - Die Rollosteuerung wird durch die Controller-Platinen ersetzt
Helge A. schrieb: > Ich vermute, du hast eine Klemmleiste im Schrank für die ganzen > Eingänge. Ich würde die ganze Reihe Schutzdioden da anklemmen, dann > bleiben alle Störungen außerhalb der Elektronik und es ist viel Platz > gespart. Hättest du da mal ein Bild zu? Ich kann mit das bei meinen Klemmleisten (siehe letzter Post von mir) irgendwie nicht richtig vorstellen.
Die Suppressordiode sollte ja vermutlich nicht auf Kante (24 V) genäht sein, da diese auf Grund der Produktstreuung bei jeder Tastenbetätigung versuchen würde, die Versorgungsspannung zu drücken?! 27 V habe ich Schwierigkeiten zu bekommen. 30 V ist schon was viel, und knapp an der Obergrenze von dem, was mein Spannungsteiler für den Controller leisten kann. Ich habe mir jetzt erstmal die hier angesehen: P6KE30A Das sind ja schon ziemliche Klopper, was die Größe angeht. Für die 27 V-Variante habe ich erstmal nur eine viel zu leistungsstarke und zu teure Version gefunden: 1N6281A Kennt ihr zufällig was passendes/beziehbares?
30V oder 33V sind OK. Wenn du ausreichend hochohmig in die Eingänge gehst, fließen im Fehlerfall nur kleine Ströme über die Bodydioden der Mikrocontroller. Die gehen davon nit kaputt. Beachte, daß du Doppelstockklemmen in deinem Schrank hast. Um diese Dichte zu erreichen, kannst du deinen Eingangsplatinen sowas http://www.reichelt.de/RIA-Stecksystem/AKL-093-06/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=36627&GROUPID=5691&artnr=AKL+093-06 nehmen. Gibts auch von Weidmüller, Phoenix usw. Um deine Platinen auf der Hutschiene zu befestigen, bieten sich fertige Halterungen an, wie z.B. http://www.reichelt.de/Hutschienengehaeuse/WAGO-288-003/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=67254&GROUPID=3358&artnr=WAGO+288-003
Kai G. schrieb: >> --> wie werden die Platinen überhaupt im Schrank befestigt? > Die Backplane selbst ist eine Lochrasterplatine und bekommt > im Abstand von 5 Rastern (12,7 mm) 10-polige Buchsenleisten. DIN41612 B/3, ein wenig größer als nackte Stiftleisten, gegen versetztes Stecken geschützt und besserer Halt für die Module, aber ziemlicher Luxus: https://www.buerklin.com/default.asp?event=ShowSE%28%29&search=52+F+7020&suggestion=&context=ArtikelSubsetId%3A0&l=d&ch=29077 >> Warum keine TVS? > Gekauft! ... wenn ich rausbekomme was ich genau bestellen muss. Wenn ich > das richtig verstehe, dann sind das etwas "bessere" Zenerdioden, die für > diesen Verwendungszweck hergestellt werden. die sind schneller und vertragen vor allem fast beliebig hohe Ströme (naje, kurzzeitig). Die P6KE30A wäre schon optimal, besonders, wenn Reichelt tatsächlich echte Transil liefert. Selbst wenn die 10A aufnimmt, sieht der Spannungsteiler erst 40V. Die nächst kleinere wäre die BZW04-28 (oder -26), die ist aber immer noch dicker als 2.54mm. Noch kleiner, aber teuer, bei Vishay end of life und kaum jemand (Mouser) hat sie auf Lager: P4KE3*A. > Was mir noch am Aufbau in Lochrasterbauweise gefällt: Wenn sich nach > einigen Monaten irgendwelche Probleme herausstellen, so kann ich besser > Korrekturen vornehmen. Auch wieder wahr! > Die Eingangsplatinen sollen die Klemmleisten (falls ich mir das selbe > darunter vorstelle wie ihr) ersetzen, da sie im Wesentlichen dieselbe > Funktion erfüllen. Optimal. Ich hatte schon wieder vergessen, was du über die Kabel geschrieben hast und mir die normalen NYM-1.5-Installationskabel und entsprechend große Klemmen vorgestellt :(
So, ich habe mich nochmal über TVS-Dioden schlau gemacht und habe folgende Diode gefunden, die meiner Meinung nach zu meinem Anwendungsfall passt: Littelfuse SA22A (http://www.mouser.com/ds/2/240/Littelfuse_TVS-Diode_SA-59593.pdf) Breakdown voltage: 24,4 V (@ 1mA) Maximum clamping voltage: 35,5 V Die hält wesentlich wenige Strom aus (14,4 A), als die 1N6280A (1,5KE 24A) bei Reichelt, passt aber vom Arbeitsbereich besser und ist nicht unnötig überdimensioniert. Die Littelfuse P6KE27A wäre auch noch nett, wird aber zumindest von Reichelt nicht angeboten und ist bei anderen von mir angesteuerten Shops leider deutlich teurer - immerhin brauche ich mindestens 210 Stück :( Nochmal eine Frage zum Controllereingang: Im Datenblatt steht als Maximum Vcc + 5 V. Darüber hinaus (so hatte ich eure Beiträge und das Datenblatt verstanden) kommt die Schutzdiode zum Tragen. Zu deren Belastbarkeit habe ich im Datenblatt nichts gefunden. Gibt es hierzu ein gesundes Maß, was ich annehmen kann, damit ich den Spannungsteiler davor entsprechend hochohmig wählen kann? Es geht ja nur um Ausnahmefälle und nicht um den Regelbetrieb. Damit könnte ich mir Toleranzen erarbeiten, die mir den Einsatz besser verfügbarer/billigerer TVS-Dioden ermöglichen (z.B. P6KE30A - ist keine Transil).
Zu deinem Baustein habe ich nichts über die Stromfähigkeit der Bodydioden gefunden. Ich habe immer max. 10mA in den ganzen Baustein angenommen bzw. max. 1mA in jeden einzelnen Eingang. Das hab ich bei allen TTL, CMOS, uC so gemacht und keine Ausfälle gehabt. Da moderne Bausteine nach strengeren EMV-Regeln entworfen werden, ist wahrscheinlich mittlerweile auch mehr ohne Schaden möglich.
Beim ATtiny*61 gibt Atmel ±1mA an, beim ATtiny87/167 ±5mA, in der App.Note AVR182 reden sie auch von ±1mA und schließen einen ATmega16 über 1MOhm direkt an 230V an(!). Der Rest scheint geheim zu sein. Für die klassischen 74HC-Chips gibt NXP +20/-14mA an, für den 74HC4851 sind ±10mA noch ganz normaler Betrieb. Da könnte man doch... die 20 Eingänge über drei 74HC4051 Multiplexer abfragen. Die würden dann die Spikes von uC fernhalten. Man fragt dann jeweils 3 Taster gleichzeitig ab und wählt mit 3 Ausgängen eine von 7 (bis 8) Eingangsgruppen aus. Das spart 14 Pins am uC, dann reicht ein 28-poliger. Die gibt es auch im 7.5mm breiten Gehäuse, der uC ist also nur noch 1/3 so groß und evt. sogar länger lieferbar (alles muss immer kleiner werden). Als Bonus bekommt man 4 Eingänge geschenkt und braucht nur noch einen ISP-Disconnect-Jumper, wenn man den an den Enable-Pin der 4051 anschließt und die Signale geschickt verteilt. Oder sogar keinen, wenn man die Kanalwahl-Ausgänge auf die ISP-Pins legt. Und man könnte TVS-Dioden mit mehr Abstand zu den 24V nehmen, die SA22A mit 24,4 V (@ 1mA) ist doch extrem knapp; diese Spannung ist auch temperaturabhängig.
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Schaulus Tiger schrieb: > Beim ATtiny*61 gibt Atmel ±1mA an, beim ATtiny87/167 ±5mA, in der > App.Note AVR182 reden sie auch von ±1mA und schließen einen ATmega16 > über 1MOhm direkt an 230V an(!). Der Rest scheint geheim zu sein. Ok, mein Fazit lautet dann: < 1 mA sind auf jeden Fall ok; das sollte zu schaffen sein. > Für > die klassischen 74HC-Chips gibt NXP +20/-14mA an, für den 74HC4851 sind > ±10mA noch ganz normaler Betrieb. Da könnte man doch... > die 20 Eingänge über drei 74HC4051 Multiplexer abfragen. Die würden dann > die Spikes von uC fernhalten. Man fragt dann jeweils 3 Taster > gleichzeitig ab und wählt mit 3 Ausgängen eine von 7 (bis 8) > Eingangsgruppen aus. Das spart 14 Pins am uC, dann reicht ein > 28-poliger. Die gibt es auch im 7.5mm breiten Gehäuse, der uC ist also > nur noch 1/3 so groß und evt. sogar länger lieferbar (alles muss immer > kleiner werden). Wenn ich das recht verstehe, müsste ich die Taster dann pollen!? Das wäre mir zusammen mit dem RS232 und den 20 IIR-Filter zum Debouncen und dem geplanten Watchdog zu ungemütlich; ich war froh einen Atmega mit 30 pin change interrupt-Eingängen gefunden zu haben. Der µC wäre dann kleiner, aber ich müsste dann dafür drei zusätzliche ICs unterbringen. > Als Bonus bekommt man 4 Eingänge geschenkt und braucht nur noch einen > ISP-Disconnect-Jumper, wenn man den an den Enable-Pin der 4051 > anschließt und die Signale geschickt verteilt. Oder sogar keinen, wenn > man die Kanalwahl-Ausgänge auf die ISP-Pins legt. Chic wäre das; der Controller bekommt jedoch eine Firmware, mit der er sich über die serielle Schnittstelle flashen lässt. Der ISP ist eher ein Plan B und da kann ich die drei Jumper tolerieren (Plan C ist der IC-Sockel :). > Und man könnte TVS-Dioden mit mehr Abstand zu den 24V nehmen, die SA22A > mit 24,4 V (@ 1mA) ist doch extrem knapp; diese Spannung ist auch > temperaturabhängig. Ok, dann plan ich die Werte mal mit der 30 V-Version. Dank deines Vorschlags kann ich für die Relais tatsächlich dieselben Platinen verwenden; das freut das Ersatzteillager und die Fertigungsstraße vorm Fernseher ... ggf. muss ich die um 180° gedreht in den Schrank einbauen. Anbei die aktuelle Fassung der Modulplatinen - ich habe die TVS-Bodies mal angedeutet. Die Platine lässt sich sinnvoll kaum noch verkleinern: die ist gerade mal so hoch, wie die Hutschiene und nebeneinander bekomme ich auf 10 cm 64 Ein-/Ausgänge mit 8 Modulen.
Grad so nachgegrübelt - Wenn du bei diesen Eingangsplatinen eh noch etwas Platz zum verlängern hast, wäre die Pegelwandlung auf 5V dort gut aufgehoben. Das könnte die vielleicht Platz bei den Prozessormodulen sparen. Und die Trennung der Potentiale wäre dann durchgängig: außerhalb der E/A-Module gibts auf der einen Seite böse Welt und auf der anderen nur noch 0-5V.
Helge A. schrieb: > Grad so nachgegrübelt - Wenn du bei diesen Eingangsplatinen eh noch > etwas Platz zum verlängern hast, wäre die Pegelwandlung auf 5V dort gut > aufgehoben. Das könnte die vielleicht Platz bei den Prozessormodulen > sparen. Und die Trennung der Potentiale wäre dann durchgängig: außerhalb > der E/A-Module gibts auf der einen Seite böse Welt und auf der anderen > nur noch 0-5V. So reizvoll das klingt: damit entfällt aber die Option im "Notbetrieb" die Ausgangsmodule direkt mit den Eingangsmodulen zu verbinden. Es sei denn ich würde die Relais-Treiber auf die Ausgangsmodule verlegen, was mir aber wiederum zu viel Elektronik für einen Notbetrieb wäre. Mit der jetzigen Konfiguration funktionieren im Notbetrieb alle Lichtschalter, Bewegungsmelder und Rollobedienungen (rudimentär) auch dann, wenn irgendein Ergeignis die TVS-Dioden, die Relaistreiber, die Status-LEDs, den Mikrocontroller und die Spannungsversorgung des Controllers in Jenseits befördert haben. Ein paar (farbig kodierte) Stecker umzustecken schafft auch eine Urlaubsvertretung per Telefonanleitung. Diesen Rettungsanker möchte ich ungerne aufgeben.
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Bearbeitet durch User
> Wenn ich das recht verstehe, müsste ich die Taster dann pollen!?
nicht nur das, du müsstest vor jedem Poll auch noch die Multiplexer
umschalten. Ich mag das so, weil der Zeitbedarf besser kalkulierbar ist
als bei vielen Interrupt-Quellen. Aber das musst du wissen, da mische
ich mich nicht ein.
Übrigens: wo legst du die Adresse der einzelnen Platinen fest, EEPROM?
Dann kannst du sie nicht einfach vertauschen, z.B. bei der Fehlersuche.
DIL-Schalter wären günstiger. Ideal wäre eine Kodierung über die
Buchsenleisten der Backplane -- eigentlich braucht ja der Steckplatz
eine Adresse.
Schaulus Tiger schrieb: > Übrigens: wo legst du die Adresse der einzelnen Platinen fest, EEPROM? > Dann kannst du sie nicht einfach vertauschen, z.B. bei der Fehlersuche. > DIL-Schalter wären günstiger. Ideal wäre eine Kodierung über die > Buchsenleisten der Backplane -- eigentlich braucht ja der Steckplatz > eine Adresse. Es wird eine Steuerplatine (Master-Controller) geben, die in Software 8 x UART anbietet, in welcher sich auch die Logik für die Zuordnung zwischen Taster und Relais befindet. Die Adressierung erfolgt dann über die Auswahl den Pin-headers. Die Module bleiben dadurch identisch und austauschbar.
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