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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik konventionell Taster über 24V einlesen


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Autor: Snash (Gast)
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Hallo!

Das Thema ist wohl schon über die Jahre mehrmals durch aber ich bräuchte 
doch nochmals eure Erfahrung zu momentan aktuellen Möglichkeiten 
konventionell Taster (230V) über 24V mittels µC (SMT32) einzulesen.
Zum Hintergrund: Ich hatte mir beim Hausbau auch ein EIB Kabel auch 
durch die einzelnen Schalter legen lassen, da ich damals keinen Kopf und 
Zeit hatte mich mit dem Thmea Bussystem zu Beschäftigen (Hausbau, 
zusätzlich Kind, ...). Jetzt möchte ich jedoch die aktuelle Anlage 
Umbauen und in jede Schalter-Unterputzdose einen Controller mit 
CAN-Anbindung integreiren. Mit CAN und STM32 habe ich bereits Erfahrung, 
jedoch bin ich mir nicht sicher, welchen Weg ich für das einlesen der 
Lichtschalter einschlagen soll. Natürlich suche ich eine einfache und 
kostengünstige Lösung. Das Entprellen wir wohl softwareseitig 
stattfinden (der µC braucht ja auch was zu tun). 24V habe ich auf Grund 
des Spannungsabfalls und Ströme gewählt, und ich hier bereits einige 
Komponenten dafür besitze.

Wie würde man denn die Beschaltung für den Taster an vernünftigesten 
(Kosten, Platz, ..) mit der heutigen Technik lösen.

Naturlich wäre der Freibrennstrom zu beachten. Ich gehe hier 
sicherheitshalber mal von etwa 20 mA aus.
Ich denke mein aktueller Plan (siehe Anhang) ist hier wohl etwas too 
much ??? Zumal ich wohl pro Controller bis zu 8 Tastpunkte habe.

MfG

Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
> Snash schrieb:
> 24V habe ich auf Grund des Spannungsabfalls und Ströme gewählt,
> und ich hier bereits einige Komponenten dafür besitze.
24V ist eine gute Wahl, die kann man auch gut als lokale Stromversorgung 
für diverse Beleuchtungen benutzen.

> Naturlich wäre der Freibrennstrom zu beachten. Ich gehe hier
> sicherheitshalber mal von etwa 20 mA aus.
Wenn die Taster schon mit 230V benutzt wurden und stark abgerbannt sind, 
kann es evtl. Kontaktprobleme geben. Aber auch da sind 24V und mind. 
10mA ganz ordentlich.

> Ich denke mein aktueller Plan (siehe Anhang) ist hier wohl etwas too
> much ??? Zumal ich wohl pro Controller bis zu 8 Tastpunkte habe.
Wenn die 24V stabil sind, brauchst doch keine Stromquellenschaltung.
Ein ordentlicher Vorwiderstand wird sicher reichen.
Allerdings werden über 400mW in Wärme umgesetzt. Ein Strom von ca. 10mA 
wird aber auch ausreichdend sein.

Bleibt noch die Frage des Überspannungsschutzes.
Wenn da mal energiereicher EMP (durch Blitzschlag in der Nähe) einwirkt, 
fliegt die Verpolschutzdiode wahrscheinlich zuerst weg.
Die Überspannungsschutzdiode sollte dann robuste sein (z.B. SMCJ24).
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/SMCJ9V0CA-D.pdf

Die gibt es auch extra leistungsfähig:
http://pdf.datasheet.live/datasheets-1/lite-on_semiconductor/5.0SMCJ24.pdf

Wenn du aber einen robusten Vorwiderstand vor dem Überspannungsschutz 
hättest, dann kann die Suppressordiode auch etwas kleiner ausfallen.
Dann könntest du z.B. einen robusten Drahtwiderstand mit 100 Ohm als 
Vorwiderstand einsetzen, danach die Überspannungsschutzdiode und dann 
z.B. ca. 2kOhm als Vorwiderstand zum Optokoppler.
Die Schutzdiode kann dann auch unidirektional sein. Dann brauchst du 
auch keine Verpolschutzdiode mehr.

Damit das Konzept Sinn macht, muß der Optokoppler natürlich in die Dose.
Aber wegen der langen Leitung zum uC brauchst du auch dort immer noch 
einen wirksamen Überspannungsschutz. Der kann natürlich schwächer 
ausfallen, weil der Eingang deutlich hochohmiger sein kann (z.B. 
10kOhm).

Kommt auch auf die Leitungen an. Geschirmte Kabel mit Twisted-Pair-Adern 
kann man anders schützen als einfache Verlegekabl vom 230V-Netz.

Wenn der Optokopller aber nahe dem uC kommen soll, lohnt der Aufwand eh 
nicht. Dann könnte man auch einen ordentlichen Überspannungsschutz vor 
den uC setzen und braucht keinen Koppler. Innerhalb eines Hause wird es 
ja keine merklichen Potentialunterschiede geben.
Dann brauchst du in der Dose nur den Taster und den 
Strombergrenzungswiderstand irgend wo (am NT oder in der Dose).

Am Ende bedeutet weniger Aufwand mehr Zuverlässigkeit. Der Optokoppler 
bringt da nicht wirklich mehr Sicherheit.
Gruß Öletronika

Autor: Wolfgang (Gast)
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U. M. schrieb:
> Allerdings werden über 400mW in Wärme umgesetzt. Ein Strom von ca. 10mA
> wird aber auch ausreichdend sein.

Die Wärme muss aber erst abgegeben werden, nachdem sich der Widerstand 
erwärmt hat. Normalerweise ist das Tastverhältnis bei einem Taster sehr 
klein, so dass der Widerstand ruhig belastet werden darf, ohne das die 
verheizte Energie sich in der Stromabrechnung bemerkbar macht.

Autor: Mani W. (e-doc)
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Snash schrieb:
> Ich denke mein aktueller Plan (siehe Anhang) ist hier wohl etwas too
> much ???

No!

Unnötig...

U. M. schrieb:
> Wenn die 24V stabil sind, brauchst doch keine Stromquellenschaltung.
> Ein ordentlicher Vorwiderstand wird sicher reichen.

Und selbst wenn sie bis 30 Volt gehen würde, wäre ein Vorwiderstand
immer noch die erste Wahl...

Sonst, sinnloser Bauteileaufwand...

Und normalerweise schaltet man Masse (Ground, GND) nicht...

: Bearbeitet durch User
Autor: Christian K. (christian_rx7) Benutzerseite
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Sieh dir mal bei dem Schaltplan rechts unten den Trigger Eingang an.
http://www.kreuzers.home.dic.at/elektronik/images/24V_BWM_Merten_Schaltplan.png
Es fließen nur kurzzeitig 16mA, somit weniger Verlustleistung.
Hinter R9 kannst du dann deinen Controller Eingang klemmen. Eventuell 
kannst du auch bei R9 auf 100k gehen.

Christian_RX7

Autor: Snash (Gast)
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Danke für eure Beiträge und Hilfe! Werde alle Vorschläge nochmals 
genauer durchdenken.

Zum aktuellen Projekt noch folgendes:
Aktuell sind wie gesagt konfenzinoelle Taster von Berker verbaut und ich 
hatte vor 4 Jahren anfangs nur zusätzlich ein EIB Kabel durchs Haus 
schleifen lasse - eingenes Leerrohr. Die Taaster schalten aktuell noch 
über Stromstoßrelais (Eltako; bekam ich damals geschenkt, daher auch 
kein langes überlegen wegen späteren möglichen Umbau) im Verteiler das 
Licht. Umklemmen bzw. Abklemmen der 230V bei den Tastern ist ohne 
größeren Aufwand zu realisieren über die div. Verteilerdosen in den 
Räumen zu realisieren; das wurde damals schon für ein einfaches Umrüsten 
berücksichtig.

Aktuell läuft bei mir bereits ein Testaufbau mit insg. 4 Demoboards über 
knapp 80-100m EIB Kabel. Dabei sind 3 Boards unter den Tastern über das 
Haus Verteilt, soweits auch noch der WAF erlaubt, und ein Board schaltet 
Relais im Verteiler. Da ich hier zum schnellen Aufbau die Billigen "blue 
boards" SMT32f103C8T6 verwendet habe, fahre ich aktuell nur mit 5VDC - 
nicht schön, aber funktioniert ohne Probleme. Die Boards unter den 
Taster lesen nicht nur die Taster ein, sondern liefern auch noch 
Temparatur und Luftfeuchtigkeit über den Bus. Ebenfalls mit an Board ein 
Buzzer. Zusätzlich möchte ich im weiteren Schritt noch die Reedkontakte 
der Fenster und Türen über nen Treiberbaustein (Interrupt bei Änderung 
-> auslesen der Zustände) realisieren - aktuell liegen die 
entsprechenden Kabel noch lose in den Verteilerboxen in den Räumen. 
Geplant wäre auch eine Art Orientierungslicht Abends, bzw. farbliche 
Rückmeldung bei div. Ereignissen (alles mit Abgleich der BWM; nur 
lokal). Auch diese Aufbauten sind schon testweise realisiert.
@Christian_RX7, im Prinzip hab ich mein Konzept so ähnlich wie dein 
CANopen aufgesetzt - gefällt mir sehr gut. Ebenfalls überlege ich als 
Head eventuell nen Loxone Miniserver mit einzubinden, da mit wirklich 
weniger Zeit pro Woche bleibt als fürher gedacht. Wie läuft dein Porjekt 
denn? Welchen CAN Treiber verwendest du?

Ich möchte nun schrittweise den Testaufbau umsetzen, daher gehe ich 
nochmals alle Punkte einzeln durch um diese auch sinnvoll umzusetzen. 
Somit zurück zum eigentlichen Thema - sry für das lange Ausholen.

Für den SMT32 benötige ich 3.3V. Dachte daran die 24V über nen 
Abwärtswandler zu schicken, wobei ich mir noch nicht sicher bin, ob ich 
hier nicht noch auf 5V gehe und dann nen LDO für die 3.3V nehme.
Natürlich würde ich die 24V zuerst betreffend Überspannungsschutz und 
Verpolung absichern. Dachte mir danach nen Zweig inkl. Kondensator für 
die Taster und Reedkontakte zu verwenden, um es für den µC und Sensoren 
angenehmer zu gestalten. Die einfache Lösung über Widerstände fahre ich 
aktuell beim Testaufbau - fand ich aber immer nicht ganz schön. Wobei 
mir nun immer mehr klar wird, weshalb viele Eigenlösungen oft nur mit 
12V betireben werden ... . Möchte aber eigentlich bei den 24V betreiben. 
Da ich betreffend Schalter/Taser und Freibrennstrom nicht wirklich 
Erfahrung habe, wie verhält sich das eigentlich betreffend der Spannung? 
Weiß hier jemand von euch mehr dazu?

Autor: Christian K. (christian_rx7) Benutzerseite
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Freut mich, dass dir mein Projekt gefällt.
Die Platinen laufen mittlerweile schon in mehreren Häusern, meist in 
Verbindung mit einem Loxone Miniserver, aber auch auf Beckhoff SPSen.
Als Transceiver verwende ich den MCP2562.
Controller: LPC11C24
Stromversorgung 5V: BD9G101, früher den TPS62175
Stromversorgung 3,3V: AP2127K-3.3

Angaben zu den Mindestlasten von Schaltern sind schwer bis garnicht zu 
erhalten. Ich wurde dann bei Finder im Datenblatt eines Relais fündig. 
Es ist ein 16A Relais (46.61) mit AgNi-Kontakten und sollte sich somit 
sehr ähnlich wie ein Installationsschalter verhalten. Da steht 
mindestens 300mW, 5V, 5mA und somit bin ich mit meinen 24V 16mA im 
grünen Bereich.

Christian_RX7

Autor: georg (Gast)
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Mani W. schrieb:
> Und selbst wenn sie bis 30 Volt gehen würde, wäre ein Vorwiderstand
> immer noch die erste Wahl...
>
> Sonst, sinnloser Bauteileaufwand...

Die Verlustleistung wird bestimmt durch die Eingangsspannung und den 
(gewünschten) Strom, es ist daher bei JEDER Spannung egal, ob sie mit 
einem Widerstand oder einem Transistor verbraten wird, die 
Transistorschaltung kostet bloss mehr und ist weniger robust.

Eine Konstantstromquelle ist nur sinnvoll bei stark schwankender 
Eingangsspannung.

Georg

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