MCP23017 Schaltung mit Optokoppler 5V-48v

[Bastian (Gast)]

Guten Tag zusammen.

Ich habe folgendes Problem bzw. eigentlich auch eine Lösung, finde diese 
aber sehr aufwendig.

Ich möchte über den MCP23017 Eingangssignale erkennen, zb. Taster, 
Impulse von Zählern (meist als open Collector) usw.

Nun habe ich mir folgendes gedacht.
1. Welchen Spannungsbereich -> 5V-48V
2. Welche Arten der Beschaltung-> Pullup Für Open Collector und Taster
jetzt gibt es aber auch Sensoren, die Spannungen ausgeben, welche ich 
auch erfassen möchte.
3. Sicherheit? TVS Diode , Galvanische Trennung??
4. Energieverbrauch

Durch diese Überlegungen bin ich auf folgendes Ergebnis gekommen.
"http://tin yurl.c om/y55ctmeq" (Der Link führt zu einer online 
Schaltungssimulationssoftware Leerzeichen entfernen angeblich spam 
gewesen)
Das angehängte Bild enthält selbige Schaltung.

Bei 1 (markiert im Bild) befindet sich der Fototransistor des 1. 
Optkopplers, mit dem ich die Pullup-Schaltung steuere.
Diese Schaltung gibt über den gesamten Spannungsbereich einen annähernd 
konstanten Strom aus. (3mA)
Zusätzlich schaltet er den unteren Transistor durch und gibt die 
Spannung für den mit 2 markierten Bereich frei.
Dieser steuert die Leuchtdiode des 2. Optkopplers, welcher über den 
Fototransistor den Pullup des MCP Pins auf Ground zieht und so den 
Eingang "schaltet".
Hier wird wieder ein konstanter Strom erzeugt welcher durch die LED 
fließt.
(10mA).
Der 10 Ohm Widerstand soll einfach nur einen Leitungswiderstand 
darstellen.

Die Diode soll die Pullup-Schaltung schützen. Ist diese Ratsam oder kann 
man sie auch weglassen.

Jetzt hat man verschiedene Betriebsmodi.
1. Pullup für Taster und sonstige
2. ohne Pullup einfach Spannungseingang

Und man hat eine Galvanische Trennung.


Meine Frage wie oben schon beschrieben.
Ist das zu viel des Guten?
Wenn ja, wie geht es einfacher und man hat trotzdem das selbe Verhalten.
Hab ich irgendetwas nicht bedacht bei der Schaltung? (vllt ein 
Kondensator zum Entprellen)

Ich habe leider noch nicht so viel Erfahrung um sicher sagen zu können, 
dass diese Schaltung im realen Betrieb auch so funktioniert und hätte 
daher bitte eure Hilfe.

Für Anregungen wäre ich sehr dankbar.

Schönes Wochenende. :)

[Bastian (Gast)]

Aus irgendwelchen Gründen war da eine alte Version der Schaltung als 
Bild hier die Aktuelle.

[Clemens L. (c_l)]

Bastian schrieb:
> Ich möchte über den MCP23017 Eingangssignale erkennen, zb. Taster,
> Impulse von Zählern (meist als open Collector) usw.

In welchen Spannungsbereichen soll die Schaltung "an" oder "aus" 
erkennen? Wie stark können die Eingangssignale belastet werden?

> Sicherheit?

Vor was willst du deine Schaltung schützen?

> Ist das zu viel des Guten?

Drei Taster sind in der Tat zu viel. Diese Schaltung ist völlig 
unverständlich. Siehe auch Schaltplan richtig zeichnen.

[Bastian (Gast)]

Hallo Clemens.
Vielen Dank für die Antwort.

Das ist eine sehr gute Frage mit dem Spannungsbereich für an und aus.
Die Schaltung soll mit 5 bis 48 V betrieben werden können. Wenn man den 
Pullup Betrieb nimmt wird die Spannung über die Versorgungsspannung der 
Pullupschaltung festgelegt. Allerdings hab ich mir noch keine Gedanken 
über die An Aus Spannungsschwelle gemacht. Danke dafür.

Schützen will ich sie vor ESD, dafür die TVS Diode (nicht im Schaltplan)
Ich wollte zudem die Schaltung galvanisch trennen aber finde dies als zu 
viel und eigentlich unnötig wenn man Nutzen und Kosten vergleicht.

Ja die Schaltung ist etwas unübersichtlich.
Der Taster bei 1 soll nur den Optokoppler bzw dessen Transistor 
darstellen.
Die beiden oberen Taster sind nachher zb Wandtaster oder wie gesagt die 
open collector Ausgänge von zb Energiezählern

Ich werde mir über die angesprochenen Dinge mal Gedanken machen und die 
Schaltung überarbeiten.

Schönen Sonntag noch.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Bastian schrieb:
> Die Schaltung soll mit 5 bis 48 V betrieben werden können.

Warum? Dein MCP23017 verträgt maximal 5.5V. Was willst du mit 48V 
betreiben?

> Wenn man den
> Pullup Betrieb nimmt wird die Spannung über die Versorgungsspannung der
> Pullupschaltung festgelegt.

Was auch immer du damit sagen willst. Wahrscheinlich meinst du: wenn du 
einen Kontakt oder open-collector Ausgang abfragen willst, dann geht der 
Pullup vom Eingang zur Betriebsspannung des MCP23017. Und der Kontakt 
liegt zwischen GND und EIngang des MCP. Irgendwelche Schutzmaßnahmen vor 
Überspannung sind dann weitgehend unnötig.

Lediglich bei sehr langen Leitungen oder beim Betrieb in stark gestörten 
Umgebungen würde man nach dem Pullup R1 und vor dem Eingang des MCP 
noch einen Serienwiderstand R2 vorsehen, der den Strom durch die ohnehin 
vorhandenen Eingangsschutzdioden begrenzt. Und optional nach diesem 
Widerstand noch einen Kondensator C1 gegen GND, der evtl. eingestreute 
Wechselspannungen ableitet:

           .------------------*-------> Vcc
           |                  |
          R1               .--x--.
           |               | MCP |
   .--(+)--*---[R2]---*----|     |
   |                  |    |     |
  \  Kontakt         ---       
   |                 ---   `--x--´ 
   `--(-)--.       C1 |       |
           |          |       |
          ===        ===     ===

Ein open-collector Ausgang wird wie ein Kontakt angeschlossen. Nur daß 
diesmal die Polung beachtet werden muß. Der Kollektor geht an den mit 
(+) bezeichneten Anschluß.


> Schützen will ich sie vor ESD, dafür die TVS Diode (nicht im Schaltplan)

Ja, super. Was hast du noch alles nicht im Schaltplan?

> Ich wollte zudem die Schaltung galvanisch trennen aber finde dies
> als zu viel und eigentlich unnötig

Für gewöhnlich entscheidet man das vom anderen Ende her. Wenn eine 
galvanische Trennung benötigt wird, dann baut man sie ein.
Aber auch nur dann.

> Ja die Schaltung ist etwas unübersichtlich.

Ach!