Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Pegelumsetzer von 5 auf 24V um SPS-Eingang zu schalten


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von Steffen B. (steffen_b645)


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Moin,

ich bin auf der Suche nach einer Möglichkeit ein 5V-Signal von einem mir 
unbekannten Sensor mittels einer SPS abzufragen.
Der Sensor ist so eingebaut, dass ich keine Bezeichnung erkennen kann. 
Über den Sensor kann ich bislang folgendes sagen:
- Sensoren sind auf einer kleinen Platine
- Leitungen sind aus dem Gehäuse in dem die Platine herausgeführt
- 5V Spannungsversorgung an der Platine
- erkennen Endlagen eines Miniaturschlitten aus Aluminium ( Verfahrweg 
ca. 60mm)
- Sensoren schalteen bei Betätigung 5V gegen GND durch an
- Sensor ist Baugröße SOT23
-> ich gehe mal von einem Hall-Sensor aus ?!

Ich möchte das Signal einer SPS auswerten und benötige dazu ein 24V 
Signal. Ich habe bereits ein "ATR OT1-5" ausprobiert, was leider nicht 
geklappt hat. Der Eingangswiderstand des ATR ist anscheinend zu klein, 
da die Spannung von 5V zusammenbricht am Platineneingang. Ich müsste die 
Eingangsspannung auf knapp 10V hochdrehen, dass das ATR das Schalten 
erkennt. Allerdings weiß ich nicht, ob die Platine dauerhaft 10V aushält 
und zum anderen habe ich einen 24/5V Schaltregler von Traco um die 
Platine mit 5V zu versorgen.
Platzmäßig bin ich etwas eingeschränkt, weshalb auch das Traco verbaut 
ist ;)

Kann mir bei dem Problem jemand weiterhelfen mit einer einfachen und 
'kleinen' Schaltung? Schön wäre so eine Lösung wie das ATR OT1-5, bei 
dem die Spannung nicht zusammenbricht.


Danke im Voraus!
Steffen

von TM F. (p_richner)


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Relais?

Oder einen Power-FET?

von Falk B. (falk)


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@Steffen BausKa (steffen_b645)

>ich bin auf der Suche nach einer Möglichkeit ein 5V-Signal von einem mir
>unbekannten Sensor mittels einer SPS abzufragen.

Mit einem Pegelwandler.

>- Sensoren schalteen bei Betätigung 5V gegen GND durch an

Also Open Kollector Ausgang.

>- Sensor ist Baugröße SOT23
>-> ich gehe mal von einem Hall-Sensor aus ?!

Kann sein.

>Ich habe bereits ein "ATR OT1-5" ausprobiert

Was soll das sein? Das hier?

http://www.hannovermesse.de/produkt/schneller-optokoppler-mit-gegentaktausgang-atr-ot1/2332609/H906684

Das ist ja RIESIG!

>erkennt. Allerdings weiß ich nicht, ob die Platine dauerhaft 10V aushält

Lass es.

>Platzmäßig bin ich etwas eingeschränkt, weshalb auch das Traco verbaut
>ist ;)

>Kann mir bei dem Problem jemand weiterhelfen mit einer einfachen und

Siehe Anhang.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Es könnte gut sein, daß deine SPS sich mit 5V Eingangsspannung zufrieden 
gibt. Hast du das mal geprüft?

von Falk B. (falk)


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@ Stefan Us (stefanus)

>Es könnte gut sein, daß deine SPS sich mit 5V Eingangsspannung zufrieden
>gibt. Hast du das mal geprüft?

Das wage ich mal zu bezweifeln, denn dann würde man ORDENTLICH 
Störabstand verschenken.

von Otto (Gast)


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Verfügt die SPS über einen freien Analogeingang?

von Steffen B. (steffen_b645)


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Danke für die sehr schnellen Antworten! Bin erst heute dazu gekommen mit 
dem Projekt weiter zu machen.

Falk B. schrieb:
>>Ich habe bereits ein "ATR OT1-5" ausprobiert
>
> Was soll das sein? Das hier?
>
> http://www.hannovermesse.de/produkt/schneller-opto...
>
> Das ist ja RIESIG!
>

Ja genau, das ist es https://www.atrie.de/product/optokoppler-ot1-ot2

Stefan U. schrieb:
> Es könnte gut sein, daß deine SPS sich mit 5V Eingangsspannung
> zufrieden
> gibt. Hast du das mal geprüft?

Ich habe eine Siemens Baugruppe und da ist der Eingangspegel für logisch 
high mit +13 bis +30V vorgegeben, logisch low mit -30 bis +5

Otto schrieb:
> Verfügt die SPS über einen freien Analogeingang?

Nein, ein Analogeingang habe ich nicht zur Verfügung.

Falk B. schrieb:
>>Kann mir bei dem Problem jemand weiterhelfen mit einer einfachen und
>
> Siehe Anhang.

Danke für den Schaltungsentwurf, leider hat die Schaltung so nicht das 
gewünschte Ergebnis gebracht.
Mir ist heute noch in den Kopf gekommen einen MOSFet zu nutzen, da der 
ja spannungsabhängig schaltet. Die 24V an source, gate bekommt die 5V 
von meinem endschalter/sensor und an drain würde ich den Eingang der SPS 
schalten. Als GND würde ich eine gemeinsame Masse (also L- der SPS 
nehmen).
Als MOSFet würde in meinen Augen einen selbstleitenden hernehmen, um 
einen öffnenden Kontakt zunrealisieren (ich denke da gerade an einen 
einfachen öffner-kontakt eines schützes ;) )

Gruß
Steffen

von X4U (Gast)


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Steffen B. schrieb:
> Danke für den Schaltungsentwurf, leider hat die Schaltung so nicht das
> gewünschte Ergebnis gebracht.

Könnte es sein das der Vorwiderstand an Q1 fehlt? So kann die B-E 
Strecke ja nie über 0,7V kommen.

Den Sensorausgang volle Pulle über ne Diodenstrecke gegen Masse 
kurzzuschließen halte ich auch für sehr gewagt.

Den Mosfet würde ich auch nicht nehmen, viel zu empfindlich und der 
Pegel ist auch nicht definiert.

Wie wäre es mit einem einstellbaren Komparator mit open collector (o.c.) 
Ausgang (oder o.c. Transistor oder Optokoppler)?

von Retro N. (retronerd)


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X4U schrieb:
> Steffen B. schrieb:
>> Danke für den Schaltungsentwurf, leider hat die Schaltung so nicht das
>> gewünschte Ergebnis gebracht.
>
> Könnte es sein das der Vorwiderstand an Q1 fehlt? So kann die B-E
> Strecke ja nie über 0,7V kommen.
Hä?  Der Pullup hält die Basis von Q1 auf VCC, bis der Sensor diese auf 
GND zieht.

> Den Sensorausgang volle Pulle über ne Diodenstrecke gegen Masse
> kurzzuschließen halte ich auch für sehr gewagt.
> Den Mosfet würde ich auch nicht nehmen, viel zu empfindlich und der
> Pegel ist auch nicht definiert.
Doch, genau so einen z.B. BS170 würde ich nehmen, evtl. 2 wenn der 
Ausgangspegel nicht invertiert zum Eingang sein soll.

> Wie wäre es mit einem einstellbaren Komparator mit open collector (o.c.)
> Ausgang (oder o.c. Transistor oder Optokoppler)?
Optokoppler wäre bei einer unbekannten Quelle mein Mittel der Wahl.
Aber nicht so ein Hutschienen-Teil, sondern diskret.

von Possetitjel (Gast)


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Steffen B. schrieb:

> Danke für den Schaltungsentwurf, leider hat die
> Schaltung so nicht das gewünschte Ergebnis gebracht.

Unglaublich.

Die völlige Abwesenheit einer qualifizierten Rückmeldung
zeigt, wie sehr Du die Hilfe wertschätzt. Nämlich gar nicht.

von Possetitjel (Gast)


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Retro N. schrieb:

> Doch, genau so einen z.B. BS170 würde ich nehmen, evtl. 2
> wenn der Ausgangspegel nicht invertiert zum Eingang sein soll.

Na klar.

Es genügt ja keinesfalls, Falks Vorschlag einfach sachgerecht
umzusetzen. Da könnte sich ja herausstellen, dass das Problem
auch mit Bipolartransistoren lösbar ist, und DAS darf nun
wirklich nicht sein...

von Retro N. (retronerd)


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Possetitjel schrieb:
> Retro N. schrieb:
>
>> Doch, genau so einen z.B. BS170 würde ich nehmen, evtl. 2
>> wenn der Ausgangspegel nicht invertiert zum Eingang sein soll.
>
> Na klar.
>
> Es genügt ja keinesfalls, Falks Vorschlag einfach sachgerecht
> umzusetzen. Da könnte sich ja herausstellen, dass das Problem
> auch mit Bipolartransistoren lösbar ist, und DAS darf nun
> wirklich nicht sein...

Alles klar bei Dir? Ich dachte, hier wird eine offene Diskussion 
geführt.

Habe ich mit irgendeinem Wort gesagt, dass der Level Shifter von Falk 
eine schlechte Lösung ist oder grundsätzlich nicht funktioniert?

Ich persönlich würde nur bei einer unbekannten Schaltung, wie bei diesen 
Sensoren lieber eine spannungsgesteuerte Schaltstufe bevorzugen.

von W.A. (Gast)


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Steffen B. schrieb:
> Danke für den Schaltungsentwurf, leider hat die Schaltung so nicht das
> gewünschte Ergebnis gebracht.

Ja und - was fehlt ihr?

Welche Spannung misst du am Eingang, wenn dein 5V-Signal keine 5V, 
sondern Low-Pegel liefert?

Hast du vielleicht direkt 5V o.ä. auf den Eingang gegeben und damit den 
Transistor abgeschossen?

Unverwüstlich ist die Schaltung nicht.

von Retro N. (retronerd)


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W.A. schrieb:
> Steffen B. schrieb:
> Hast du vielleicht direkt 5V o.ä. auf den Eingang gegeben und damit den
> Transistor abgeschossen?

Das wär doch mal ein Anfang... Sollte man aber am Geruch erkennen ;-)

Ich hab mal gelernt, daß man die Basis eines Bipolartransistors nie ohne 
Vorwiderstand als Eingang einer Schaltung verwenden soll. Besser ist, 
man hält sich dran.

von Norbert (Gast)


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Retro N. schrieb:
> Ich hab mal gelernt, daß man die Basis eines Bipolartransistors nie ohne
> Vorwiderstand als Eingang einer Schaltung verwenden soll. Besser ist,
> man hält sich dran.

Aha, wieder etwas gelernt!

von Possetitjel (Gast)


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Retro N. schrieb:

> Alles klar bei Dir? Ich dachte, hier wird eine offene
> Diskussion geführt.

Erfahrungsgemäß ist das leider nicht so.

von Falk B. (falk)


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@ Retro Nerd (retronerd)

>Ich hab mal gelernt, daß man die Basis eines Bipolartransistors nie ohne
>Vorwiderstand als Eingang einer Schaltung verwenden soll.

Bis du der Ritter, der NIE sagt?

NIE
PENG und
NIEHA!

Der Op schrieb:

"Sensoren schalteen bei Betätigung 5V gegen GND durch an"

Das ist ein Open Kollektor Ausgang, da funktioniert die Schaltung schon 
so wie sie soll.

@Steffen BausKa (steffen_b645)

Gehst du auch zum Arzt und sagst "Herr Doktor, ich bin krank, ich will 
eine andere Medizin." ?

Man sollte einfach mal MESSEN. So viele Punkte gibt es ja nicht in der 
Schaltung.

Was machen die Spannungen

Q1 Basis
Q1 Kollektor und
Q2 Basis

wenn der Sensor schaltet. Das sollte einen der Fehlerursache näher 
bringen.

von Retro N. (retronerd)


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Norbert schrieb:
> Retro N. schrieb:
>> Ich hab mal gelernt, daß man die Basis eines Bipolartransistors nie ohne
>> Vorwiderstand als Eingang einer Schaltung verwenden soll. Besser ist,
>> man hält sich dran.
>
> Aha, wieder etwas gelernt!

Was bist Du doch für ein Spassvogel, fast habe ich gelacht.

Die von Falk vorgeschlagene Schaltung war am Eingang eine 
Emitterschaltung.

Als jemand der Norbert heisst und als Gast postet, dafür aber LTSpice 
bedienen kann solltest Du ja wissen, daß es einen Unterschied zur 
Kollektorschaltung gibt.

Und jetzt leg mal auf den Eingang eine Rechteckspannung zwischen 0 und 5 
V und schau was passiert ;-)

von Retro N. (retronerd)


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Falk B. schrieb:
> @ Retro Nerd (retronerd)
>
>>Ich hab mal gelernt, daß man die Basis eines Bipolartransistors nie ohne
>>Vorwiderstand als Eingang einer Schaltung verwenden soll.
>
> Bis du der Ritter, der NIE sagt?
>
> NIE
> PENG und
> NIEHA!

Das war der Ritter der NIE NIE sagt - nein ich glaube nicht.

von Konstantin (Gast)


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R1, R3 und R5 auf 10k ändern. Da wo 12V steht, können dann 24V 
angeschlossen werden. Der Schalter S1 wird durch den Sensorausgang 
ersetzt. Die LED kann überbrückt werden (bzw. dadurch entfallen). Das 
Ausgangssignal kann jetzt am Kollektor von Q2 abgegriffen werden.

von Retro N. (retronerd)


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Konstantin schrieb:
> R1, R3 und R5 auf 10k ändern. Da wo 12V steht, können dann 24V
> angeschlossen werden. Der Schalter S1 wird durch den Sensorausgang
> ersetzt. Die LED kann überbrückt werden (bzw. dadurch entfallen). Das
> Ausgangssignal kann jetzt am Kollektor von Q2 abgegriffen werden.

So wird endlich ein Schuh daraus.

Allerdings hatte ich den TE so verstanden, dass der Sensor einen Pullup 
gegen GND schaltet. Dann müsste in deinem Bild S1 mit R2 vertauscht 
werden, ändert aber nix an deinem Prinzip.

von Wolfgang (Gast)


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Konstantin schrieb:
> R1, R3 und R5 auf 10k ändern. Da wo 12V steht, können dann 24V
> angeschlossen werden. Der Schalter S1 wird durch den Sensorausgang
> ersetzt.

Dann hoffen wir mal, dass der Sensorausgang zweipolig ist und 
potentialfrei schaltet. Zumindest würde ich mir lezteres schriftlich 
geben lassen. Aus der bisherigen, allerdings etwas sparsamen 
Beschreibung lese ich das jedenfalls nicht ...
Der Sensor wird wohl kaum die Versorgungsspannung kurzschließen, auch 
wenn sich die Beschreibung so anhört. Zumindest tät ihm das nicht 
sonderlich gut.

Steffen B. schrieb:
> - Sensoren schalteen bei Betätigung 5V gegen GND durch an

von Possetitjel (Gast)


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Retro N. schrieb:

> Konstantin schrieb:
>> R1, R3 und R5 auf 10k ändern. Da wo 12V steht, können
>> dann 24V angeschlossen werden. Der Schalter S1 wird
>> durch den Sensorausgang ersetzt. Die LED kann überbrückt
>> werden (bzw. dadurch entfallen). Das Ausgangssignal
>> kann jetzt am Kollektor von Q2 abgegriffen werden.
>
> So wird endlich ein Schuh daraus.

Ich kann mich nur wiederholen: Unglaublich.

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