Massekonzept (PE-GND) Sensor

[Bene (Gast)]

Hallo zusammen,

ich entwickle gerade einen Sensor für Industrieanwendungen, welcher über 
folgende Schnittstellen verfügen muss:

- USB Device: Temporäre Verbindung zu PC, nur für den Service
- USB Host: Temporäre Aufnahme eines USB Sticks, nur für Servicezwecke
- Digital I/O 24 V
- Analog Ausgang 0...20 mA
- Spannungsversorgung 24 V

Aufgrund begrenzten Bauraums bin ich gezwungen, einen Stekverbinder mit 
geringer Pinanzahl zu verwenden. Digital I/O, Analog und 
Spannungsversorgung haben daher eine gemeinsame Masse (GND).
Normalerweise würde ich hier gerne eine galvanische Trennung von Digital 
I/O und/oder Analogausgang zur Spannungsversorgung vorsehen, neben 
fehlenden Pins fehlt aber auch der Platinenplatz hierfür.

PE (Schirm/Gehäuse) und GND hätte ich bis zu diesem Punkt mit einer 
Parallelschaltung von
100 n || (470 n & 4R7) || 1 M
verbunden.


Nun kommen erschwerend die USB Verbindungen hinzu:

Da bei der USB Device Verbindung PE (Schirm) und GND_USB Hostseitig 
verbunden sind, hätte ich das auch bei meinem Gerät gemacht, sprich PE 
(Schirm) und GND_USB verbunden. Allerdings hätte ich eine Isolation der 
USB Schnittstelle zum restlichen Schaltungs-GND vorgesehen, um Schleifen 
zwischen Maschine-Gerät-PC zu unterbinden.


Bei der USB Host Schnittstelle kann ich so jedoch nicht vorgehen, da der 
Bauraum für eine weitere Isolierung nicht ausreicht. Dummerweise 
verbindet ein USB Stick PE (Schirm) mit GND und würde damit mein 
gesamtes Massekonzept zerstören.


Meine Fragen:
1. Seht ihr die gemeinsame Masse von Spannungsversorgung, Analogausgang 
und digitalen I/O kritisch? Wie könnte man es besser machen?
2. Könnte ich auf die Trennung PE zu GND komplett verzichten und eine 
durchgehende Masse verwenden? Das ist bei Industriegeräten jedoch nicht 
üblich.
3. Was würdet ihr empfehlen?

Vielen Dank!

[Viel, viel, viel (Gast)]

Zu wenig Informationen.

[ths (Gast)]

Wenn mann wüsste, wie der Sensor einbauseits angeschlossen ist, wäre das 
hilfreich.

Annahme: Metallisches Gehäuse, durch den Einbau zwangsweise auf PE.

Lösung: Alle GNDs verbinden, zu Gehäuse=PE isoliert, jedoch mit 100 
nF/50 V und parallel dazu einem Varistor ca. 25 V mit PE verbunden.

So machen wir das in vergleichbarer Situation und haben sehr wenig Ärger 
damit.

[Bene (Gast)]

Der Sensor ist in einem metallischen Gehäuse untergebracht, welches mit 
PE verbunden ist.


Die Anlage verfügt üblicherweise über eine zentrale 24 V Versorgung. Die 
digitalen I/O und der Analogausgang sind mit Ein-/Ausgängen der PLC/CNC 
verbunden, welche üblicherweise ihrerseits über eine galvanische 
Trennung verfügen. Allerdings schreibe ich hier bewusst üblicherweise, 
da oft die wildesten Verkabelungen anzutreffen sind. Das Thema 
Massekonzept erscheint den meisten, nach meiner Erfahrung, zu einfach zu 
sein, um sich damit bewusster auseinanderzusetzen. Jedoch rühren die 
meisten Probleme (sporadische Ausfälle, nicht bestehen einer EMV Prüfung 
usw.) daher.

Mich würden einfach eure Erfahrungen und Meinungen zu benanntem 
Massekonzept brennend interessieren.

Vielen Dank.