Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Galvanische Trennung 200kHz


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von Paul P. (Firma: Privat) (nevskro)


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Hallo Zusammen,

ich stehe zum ersten Mal vor so einem Problem daher bitte ich schon mal 
im Vorfeld um Entschuldigung bei unzureichenden Grundkenntnissen. Ich 
möchte das Signal eines Inkrementalen Gebers galvanisch Trennen und dann 
auf den Eingang diverser Mikrocontroller und einer SPS geben. 24VDC high 
0VDC low (halt digital) und mit einer Frequenz von bis zu 200 kHz. Wie 
ich das sehe kann ich die Galvanische Trennung nur über einen 
Optokoppler machen. Ich habe mich ein bisschen fit gelesen in 
Optokopplern und mir scheint das 24V bei 200kHz schon ziemlich heftig 
ist für die Collector Spannung. Habe bis jetzt nur welche gefunden die 
max 5V bei der Frequenz mitgemacht hätten.
Wenn da aber jemand einen Optokoppler kennt würde ich mich freuen.
Oder vielleicht hat jemand noch eine andere Idee für die Trennung.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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icoupler, Analog Devices, ADUMxxxx

von Paul P. (Firma: Privat) (nevskro)


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erstmal danke für deine ganzen Alternativen

Aber icoupler bieten auch keine Ausgangsspannungen von 24V. Oder ??? 
Beim
ADUM 1301 BRWZ liegt die beispielsweise bei nur 5V. Darauf reagiert kein 
SPS Eigang

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von Wolfgang (Gast)


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Paul P. schrieb:
> Ich habe mich ein bisschen fit gelesen in Optokopplern und mir scheint
> das 24V bei 200kHz schon ziemlich heftig ist für die Collector Spannung.

Es gibt Pegelwandler, die durchaus das 5V-Signal vom Ausgang eines 
Optokopplers mit Digitalausgang in ein 24V-Signal wandeln können.

von Falk B. (falk)


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@Paul Panzer (Firma: Privat) (nevskro)

>möchte das Signal eines Inkrementalen Gebers galvanisch Trennen

Warum? Ist das WIRKLICH nötig oder nur durch Angst begründet?

> und dann
>auf den Eingang diverser Mikrocontroller und einer SPS geben. 24VDC high
>0VDC low (halt digital) und mit einer Frequenz von bis zu 200 kHz.

Machbar, aber bei 200kHz arbeitet man sinnvollerweise nicht mehr mit 24V 
Pegeln.

> Wie
>ich das sehe kann ich die Galvanische Trennung nur über einen
>Optokoppler machen. Ich habe mich ein bisschen fit gelesen in
>Optokopplern und mir scheint das 24V bei 200kHz schon ziemlich heftig
>ist für die Collector Spannung.

In der Tat.

>Wenn da aber jemand einen Optokoppler kennt würde ich mich freuen.
>Oder vielleicht hat jemand noch eine andere Idee für die Trennung.

Du musst es mehrstufig machen. Trennung mit den normalen Bauteilen und 
5V, dann ein Pegelwandler auf 24V.

von Bernd G. (Firma: Bannerträger des Fortschritts) (berndg)


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Meine Fanboys aus der Automatisierungstechnik nehmen das hier:
http://gansert.eu/lwl-flex-inkremental.html

Sorry für die Selbstdarstellung.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Die 24V sind fuer eine SPS ? Kann die ueberhaupt 200kHz ? Eher nicht.

von Bernd G. (Firma: Bannerträger des Fortschritts) (berndg)


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> Die 24V sind fuer eine SPS ? Kann die ueberhaupt 200kHz ? Eher nicht.

Absolut nichts ungewöhnliches.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Ich würde mal prüfen, ob die SPS wirklich 24V benötigt. Oft ist es 
nämlich 5-24V.

von Hans L. (holzwurm56)


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Hallo,
ich hatte mal ein ähnliches Vorhaben. Ein Forumsuser hat mir erklärt das 
ein Inkrementalencoder ja schon ein Optokoppler ist und die Leistung 
kaum ausreicht um einen weiteren Optokoppler anzusteuern. Es würde ein 
Pegelwandler z. B. einen mehrkanaligen ADUMxxx oder einen Transistor pro 
Kanal ausreichen.

MfG

Hans

von Georg (Gast)


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Hans L. schrieb:
> Ein Forumsuser hat mir erklärt das
> ein Inkrementalencoder ja schon ein Optokoppler ist

Richtig ist, dass so ein Encoder potentialfrei ist und daher eine 
galvanische Trennung im Prinzip überflüssig. Allerdings braucht der 
Encoder eine Stromversorgung, wenn er nicht gerade rein mechanisch 
arbeitet, was ich bei 200 kHz für wenig wahrscheinlich halte. Es kommt 
also darauf an, woher diese Stromversorgung kommt - zweckmässig ist es, 
den Encoder aus der gleichen Quelle zu versorgen wie die Auswertung. 
Normalerweise hat ja das Anschlusskabel 3 x 2 Leitungen für die 
Encoder-Signale plus GND plus Versorgung, meistens 5V.

Bei meinen NC-Karten werden die Encoder mit den gleichen 5V versorgt wie 
die Auswerteschaltung und die Zähler, gibt seit Jahrzehnten keine 
Probleme.

Im vorliegenden Fall wird also eine Versorgung mit 24 und 5 V benötigt, 
Empfängerbausteine für die Differentialsignale des Encoders (RS422) und 
Levelschifter auf 24V.

Georg

von Paul P. (Firma: Privat) (nevskro)


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Hallo Zusammen,
Zuerst mal danke für die ganzen und vor allen schnellen Antworten. Auf 
meiner Suche bin ich auf den FOD3148 gestoßen, welcher nach meinem 
jetzigen Kenntnisstand ausreichend sein müsste.  Mit entsprechenden 
Vorwiderstand einen IF von 25mA und eine Vf von 1,43V einstellen. Dann 
müsste ich nur noch an VDD auf 24V anschließen VSS auf 0V setzen und 
könnte dann an den beiden V0 meine 24V abrufen. Das Ganze sollte bis 
250kHz funktionieren. Liege ich soweit Richtig ???

Die Große Vorrausetzung bei dem Ganzen ist natürlich, dass der 
Inkrementalgeber die nötige Leistung bringt um die Led zum Leuchten zu 
bringen.

Wie genau der Inkrementalgeber arbeitet und ob nicht sowieso bereits 
eine galvanische Trennung vorliegt versuch ich mal morgen in Erfahrung 
zu bringen.

Dataenblatt vom FOD3148
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1200000-1299999/001265609-da-01-en-OPTOCOUPLER_GATE_DVR_FOD3184TV_DIP_8_FSC.pdf

von void (Gast)


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Paul P. schrieb:
> Mit entsprechenden
> Vorwiderstand einen IF von 25mA und eine Vf von 1,43V einstellen.

Abs. max. ratings sind immer eine schlechte Empfehlung als Arbeitspunkt 
deiner Auslegung. IF von 10 bis 16mA ist besser. Siehe "recommended 
operating conditions".
VF liegt dann bei ca. 1,3 bis 1,5V (in Fig 18 fälschlich als VR 
benannt).


Paul P. schrieb:
> Das Ganze sollte bis 250kHz funktionieren. Liege ich soweit Richtig?

Ja. Dafür gibts zwei gute Hinweise im Datenblatt.
Erstens tPLH, tPHL, tr und tf @VDD=30V sind hinreichend klein 
(verglichen mit 1/200kHHz = 5us) und zweitens die ganzen Testbedingungen 
mit 250kHz. ;-)


Paul P. schrieb:
> Die Große Voraussetzung bei dem Ganzen ist natürlich, dass der
> Inkrementalgeber die nötige Leistung bringt um die Led zum Leuchten zu
> bringen.

Ja, wäre gut zu wissen!

von Paul P. (Firma: Privat) (nevskro)


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So laut Datenballt müsste der Inkrementalgeber mit 5-24VDC betrieben 
werden können und einen Strom von 50mA liefern. Dem Sinnhalber würde ich 
dann mit einen 7805 den Inkrementalgeber mit 5V betreiben und hätte dann 
nicht so eine hohe Verlustleistung an meinem Vorwiderstand. Hoffe das 
klappt. Und laut Datenblatt schein mein schwächstes Glied der 
Inkrementalgeber zu sein, da er nur 160 kHz macht.
Verwundert mich allerdings ein bisschen das der Inkrementalgeber 50mA 
liefert da dieser auch maximal mit 50mA aufnimmt. Ist der Wirkungsgrad 
von diesen Inkrementalgebern annähernd 100%?
Seite mit Datenblatt vom Inkrementalgeber
https://www.kuebler.com/k2014/j/de/produkte/details/drehgeber/Inkremental//2400

: Bearbeitet durch User
von void (Gast)


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Paul P. schrieb:
> Verwundert mich allerdings ein bisschen das der Inkrementalgeber 50mA
> liefert da dieser auch maximal mit 50mA aufnimmt.

Der nimmt 50mA auf OHNE Last.
Mit 50mA Last kommst du also auf 100mA Stromaufnahme für Last + 
Eigenversorgung.


Paul P. schrieb:
> Dem Sinnhalber würde ich
> dann mit einen 7805 den Inkrementalgeber mit 5V betreiben und hätte dann
> nicht so eine hohe Verlustleistung an meinem Vorwiderstand.

Sinnhalber läßt du jetzt den Optokoppler weg.
Und dann schließt du V+, GND und Signal des Inkrementalgeber direkt an 
24VDC, GND und Zähleingang der SPS an. Fertig.

von Paul P. (Firma: Privat) (nevskro)


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void schrieb
> Sinnhalber läßt du jetzt den Optokoppler weg.

Jab würde ich auch gerne machen. Liegt aber nicht in meiner Hand.

von X4U (Gast)


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Paul P. schrieb:
> mir scheint das 24V bei 200kHz schon ziemlich heftig
> ist für die Collector Spannung.

Gibt welche die 30V bei 1 MHz machen.

von Optischer Isolierer (Gast)


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von Optischer Isolierer (Gast)


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