Hallo,
ich habe mehrere 24V Steuerleitung, welche mir ein HIGH oder LOW (0 oder
24V) Signal geben. Länge der Steuerleitung ist etwa 30m.
Die Steuerleitungen lese ich mit einem Arduino ein, dazu muss die
Spannung der Steuerleitung auf 5V gesenkt werden, sowie vor störenden
Einflüssen auf der Leitung geschützt werden.
Arduino und 24V Steuersignal besitzen die gleiche Masse.
Auf einer Testplatine ich habe eine Z-Diode 5.1V mit einem Vorwiderstand
von 2k2 Ohm.
Funktioniert soweit.
Wie schütze ich das ganze am besten vor äussere Einflüssen, welche von
der 24V Steuerleitung kommen könnten?
Danke!
Ich werde dir jetzt kein Modell raussuchen. Den Vorwiderstand für die
LED so wählen, dass der Betrieb bei 24V sichergestellt ist. Der
Fototransistor/Diode/was auch immer mit Pullup gegen deine VCC vom
Arduino, wenn es ein opencollector sein sollte.
Siehe hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Optokoppler#/media/File:Optokoppler.gif
Hi,
falls die 24V aus dem Feld kommen, sollte man vielleicht 820pF/500V
Kondensatoren gegen PE schalten. Gewisse Störungen werden dadurch
herausgefiltert.
Hast du irgendwelche Normen an denen du dich orientieren musst?
Bei 24V würde ich immer so planen, dass länger anliegende 50V nichts
kaputt machen. Falls du einen Optokoppler verwendest, wähle den
Vorwiderstand so, dass du bei 50V den maximalen Strom nicht
überschreitest. Er sollte aber bei 18V auch schon schalten.
Auf der 5V Arduino-Seite kannst du auch einen Tiefpass-Filter vorsehen,
bspw. für 200kHz Knickfrequenz.
Gruß
Daniel
Thomas schrieb:> Einen Basiswiderstand vor dem Optokoppler, den Arduino gegen GND> schalten und fertig?
Wo vermutest du bei einem Optokoppler eine Basis, an die du einen
Widerstand hängen könntest.
Eingangsseitig besitzt so ein Optokoppler meist eine simple IR-LED mit
Anode und Kathode.
Ich empfehle Reed-Relais 24V - falls die Signale nicht über 1kHz
steigen.
Benutze ich, um mittels Arduino parallel in 8 Kanälen Betriebsdaten aus
der SPS einer Autowaschanlage auszulesen. Läuft seit 3 Jahren 24/7 ohne
Probleme.
Hallo,
danke für eure Tipps!
DanielF schrieb:> Bei 24V würde ich immer so planen, dass länger anliegende 50V nichts> kaputt machen. Falls du einen Optokoppler verwendest, wähle den> Vorwiderstand so, dass du bei 50V den maximalen Strom nicht> überschreitest. Er sollte aber bei 18V auch schon schalten.
Da käme wohl der PC123 in Frage oder?
Hab mir dazu folgendes Datenblatt rausgesucht:
https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Sharp%20PDFs/PC123%20Series.pdf
Wie lese ich da heraus, mit welchem CTR Wert ich da rechnen muss, zur
Berechnung des Arbeitswiderstands?
DanielF schrieb:> falls die 24V aus dem Feld kommen, sollte man vielleicht 820pF/500V> Kondensatoren gegen PE schalten. Gewisse Störungen werden dadurch> herausgefiltert.
Was genau meinst du mit Feld? Die Leitungen verlaufen innerhalb eines
Gebäudes, Unterputz in Elektro Installationsrohre verlegt.
Entprellt wird per Software
Der CTR ist 50% bis 400%. Aber die Dinger altern, deswegen rechne mit
dem geringsten Wert und plane etwas Reserve ein.
Zum Beispiel kannst du mit 1mA Strom durch die LED etwas weniger als
0,5mA Laststrom schalten.
Je mehr Strom du fließen lässt, umso weniger Störanfällig wird es sein.
Ich empfehle, die LED mit 1 bis 10mA zu bestromen.
ich benutze den LM334 als Konstantstrom Treiber im TO92 um einen
optokoppler zu steuern.
Vorteil.. Operates From 1V to 40V.
Für ein Lockeres An/Aus reicht das auch.
Thomas schrieb:> Auf einer Testplatine ich habe eine Z-Diode 5.1V mit einem Vorwiderstand> von 2k2 Ohm.> Funktioniert soweit.
Was spricht gegen einen Spannungsteiler und einen angemessenen
Kondensator, je nach Störumgebung noch mit einer TVS verziert?
Eine Zenerdiode mit Vorwiderstand hat demgegenüber eine wesentlich
geringere "Treiberleistung" für L-Pegel (0V).
Solange die Masse Leitung deines 24V-Signal sowieso mit deinem Arduino
verbunden ist, hast du von der galvanischen Trennung eines Optokopplers
nicht übermäßig viel.
Ich frage mich auch, ob nicht ein einfacher Spannungsteiler reichen
würde.
10k-2,2k dürfte passen. Den Eingang dann noch mit einer Zener 5V und
einem 10k schützen sowie 100nF zum Abblocken.
svensson schrieb:> Ich frage mich auch, ob nicht ein einfacher Spannungsteiler> reichen würde.>> 10k-2,2k dürfte passen. Den Eingang dann noch mit einer Zener 5V und> einem 10k schützen sowie 100nF zum Abblocken.
Das reicht meistens. Bedenke aber, was passiert, wenn viele Eingänge auf
24V liegen während der µC ausgeschaltet (ohne Stromversorgung) ist. Oft
startet der µC dann ungewollt oder er startet später beim Einschalten
der Stromversorgung nicht richtig.
Ein Optokoppler bietet darüber hinaus fast deppen-sicheren Schutz gegen
Überspannung. Schlimmstenfalls geht nur der leicht austauschbare
Optokoppler kaputt.
Stefanus F. schrieb:> Ein Optokoppler bietet darüber hinaus fast deppen-sicheren Schutz gegen> Überspannung. Schlimmstenfalls geht nur der leicht austauschbare> Optokoppler kaputt.
Deswegen: Optokoppler im DIL Gehäuse nehmen, diesen einen DIL-Sockel
spendieren und ein Tütchen mit ein paar Ersatzkopplern mit ins Gehäuse
packen. :) Im Falle das Falles kann man dann beim
Monteur/Servicetechniker feuchte Äuglein vor Glück sehen.. ;)
Curby23523 N. schrieb:> Nimm am besten einen Optokoppler, mehrere Probleme auf einmal gelöst.
Würde ich auch so machen, vorausgesetzt das Steuersignal liefert genug
Strom für den OK.
Für mehrere Steuerleitungen bieten sich OK an von denen mehrere in einem
Gehäuse sind. Beispiel:
https://www.reichelt.de/optokoppler-ltv-847-p76176.html?&trstct=pos_0
Zu beachten ist dass beim Einsatz von OK das Signal invertiert am uC
ankommt.
Jörg R. schrieb:> Zu beachten ist dass beim Einsatz von OK das Signal invertiert am uC> ankommt.
Das hängt davon ab, wie man den Ausgang des OK beschaltet. Da hat man
die freie Wahl ob die Schaltung invertiert oder nicht.
Hi,
Thomas schrieb:> Was genau meinst du mit Feld? Die Leitungen verlaufen innerhalb eines> Gebäudes, Unterputz in Elektro Installationsrohre verlegt.
ich arbeite in einer Firma in der wir sichere Steuerungen für die
Industrie bauen.
Wir haben auch digitale Eingangskarten die mit 24V arbeiten und mit
denen wir auch im EMV-Labor waren.
Bei uns unterscheidet man bspw. zwischen Feldsignalen (mit den großen
Maschinen verbunden) und Bussignalen (mit unserem galvanisch getrenntem
Bus verbunden).
Der Ausdruck "feldseitig" ist in diesem Bereich geläufig. Vom "Feld"
kommen immer die unbekannten Störungen (Störsignale, Überspannungen,
Kurzschlüsse,..).
Gruß
Daniel
In einer quasi-industriellen Umgebung würde ich von einem direkten
Anschluß des Arduino an ein externes System Abstand nehmen. Ich habe
mich monatelang mit nicht erklärlichen Störungen (vermutlich
EMV-induziert) herumgeärgert, die z.B. Zählerstände veränderten oder die
Software zum Neustart veranlassten. Anfangs dachte ich, es ist die
Stromversorgung. Aber als selbst der Testbetrieb mit einer vollständig
isolierten Powerbank die Probleme nicht löste, war klar, der Mist kommt
über die Eingänge.
Erst seitdem ich Mini-Reed-Relais (MEDER SIL24...) dazwischen habe, ist
das Problem gelöst. Die sind wesentlich robuster als Optokoppler, die
Polung ist egal (wenn keine Freilaufdiode drin ist), es werden keinerlei
zusätzliche Bauteile wie Vorwiderständer oder Spannungsregler benötigt.
Relais, auch Reed-Relais, unterliegen als mechanische Bauelemente aber
einem Verschleiß. Wenn der Schaltzustand sich häufig ändert, kann die
Lebensdauer aber schnell erreicht sein.
svensson schrieb:> Relais, auch Reed-Relais, unterliegen als mechanische Bauelemente aber> einem Verschleiß. Wenn der Schaltzustand sich häufig ändert, kann die> Lebensdauer aber schnell erreicht sein.
Schnell erreicht.. Na klar... Je nach Kontaktausführung eines R-Relais
zwischen 100*10⁶ und 1000*10⁶ Schaltspiele.
Macht bei einer Frequenz von 1Hz eine Haltbarkeit zwischen ~30 und ~300
Jahren.
Das sollte auch für die Bedürfnisse von Bedenkenträgern und Schlaumeiern
ausreichen.
BTW: OKs degradieren auch.
Okay, wenn das so ist, umso besser.
Ich hatte im Kopf, daß mein Kollege meinte, die Reedkontakte, die vir
verbaut haben, hätten nur eine Lebensdauer von 10.000 Schaltspielen.
Daher haben wir sie nur als wasserfeste Eingabetaster benutzt und für
die Messungen extra Hallsensoren beschafft.
Frank E. schrieb:> (vermutlich EMV-induziert)
Ja, ja. Nicht wissen was "EMV" bedeutet, aber ihr die Schuld geben.
Wenn elektomagnetische Verträglichkeit gegeben ist, gibt es keine
Störungen.
svensson schrieb:> Okay, wenn das so ist, umso besser.
Es wird sogar noch besser: Die Angabe zu möglichen Schaltspielen bei
RRelais beziehen sich darauf 5V bei 10mA zu schalten, das ist grade so
an der Lichtbogen-Grenze. Betreibt man den Schaltkreis mit 3,3V und nur
1 mA, dann kann man noch eine Zehnerpotenz auf die möglichen
Schaltspiele draufsatteln.
Hallo,
könnte man mir eventuell noch bei der Berechnung des Arbeitswiderstandes
des Optokopplers helfen?
Wenn am Optokoppler 24V anliegen, sollen am Arduino GND anliegen.
Wenn 0V am Optokoppler anliegen, sollen am Arduino 5V anliegen.
Verwenden würde ich den Optokoppler PC123, 50-600% CTR.
Berechnung mit Sicherheitsfaktor 3:
(5V * 3) / (2mA * 50%) = 15k Ohm
Ist das so richtig, mir kommt der Widerstand sehr hoch vor?
Durch R2 fließen 0,5mA. Da der Optokoppler im worst case 50% übeträgt,
sind Eingangsseitig also 1mA nötig. Wir legen noch etwas Reserve drauf
und rechnen mit 2mA.
Von den 24V ziehen wir die Betriebsspannung der LED ab:
24V - 1,5V = 22,5V
Nun durch den Strom teilen:
22,5V / 0,002A = 11,25k Ohm
Auf ein bisschen mehr oder weniger kommt es nicht an, wir haben ja
reichlich Reserve eingeplant.
Macht es sinn, auf der 24V Seite noch einen 100nF Kondensator vor dem
Arbeitswiderstand einzufügen?
24V Leitungen verlaufen alle Unterputz in eigene Installationsrohre im
Heimbereich, Störungen erwarte ich daher nicht viel (bis auf Gewitter
von draussen oder ähnliches).
Entprellung erfolgt per Software.
Thomas schrieb:> Macht es sinn, auf der 24V Seite noch einen 100nF Kondensator vor dem> Arbeitswiderstand einzufügen?
Der würde die Signalquelle zusätzlich belasten.
Wenn du kurze Peaks wegfiltern möchtest, dann mache das besser am
Ausgang des Optokopplers (100nF parallel zu dessen Ausgang).
svensson schrieb:> Relais, auch Reed-Relais, unterliegen als mechanische Bauelemente aber> einem Verschleiß. Wenn der Schaltzustand sich häufig ändert, kann die> Lebensdauer aber schnell erreicht sein.
Optokoppler unterliegen auch einem Verschleiss. Welches
Bauelement da schneller verschleisst, ist schwer zu sagen.
Ein normaler Spannungsteiler unterliegt dagegen praktisch
keinem Verschleiss. Wenns wirklich grobe Störungen gibt,
könnte man zusätzlich einen TVS verbauen. Zur Störunter-
drückung sollte der Spannungsteiler nicht zu hochohmig
sein. Ich halte Werte im Kiloohmbereich für sinnvoll.
Stefanus F. schrieb:> Der würde die Signalquelle zusätzlich belasten.>> Wenn du kurze Peaks wegfiltern möchtest, dann mache das besser am> Ausgang des Optokopplers (100nF parallel zu dessen Ausgang).
Mit Ausgang meinst du die 5V Seite? Oder die Kathode?
Noch zur info:
Zu 99,9% liegt auf der 24V Leitung GND an, 3-4 am Tag liegt für etwa 1
Sekunde HIGH an.
Wenn das Signal ein paar Millisekunden durch den Optokoppler verzögert
wird, ist egal.
Entkoppeln tut der Arduino. Alles, was kürzer als 200ms HIGH ist, wird
vom Arduino ignoriert und verworfen.
Was für eine Wirkung hätte da der 100nF Kondensator? Hat der überhaupt
Sinn, was genau würde der Filtern?
Eine Frage noch zu den Kondensatoren, als Beispiel PC815:
https://www.bucek.name/pdf/pc815,825,835,845.pdf
Wo finde ich im Datenblatt, wie viel Spannung bei der Anode / Kathode
angelegt werden darf? Darf dieser mit 40V betrieben werden?
Ich finde nur bei Output Collector - Emitter 35V, aber das betrifft ja
die Seite, wo der Arduino angeschlossen ist.
Thomas schrieb:> Oder die Kathode?
Das Wort assoziiere mit mit Elektronenröhren.
Der Ausgang eines Optokoppler ist die rechte Seite: Kollektor und
Emitter.
Stefanus F. schrieb:> Der Ausgang eines Optokoppler ist die rechte Seite: Kollektor und> Emitter.
Am Ausgang gibt es aber keine Kathode.
Die liegt auf der Eingangsseite.
Thomas schrieb:> Wo finde ich im Datenblatt, wie viel Spannung bei der Anode / Kathode> angelegt werden darf?
Wie meinst du das? Der Eingang des Optokoppler ist vom Rest der
Schaltung isoliert, so dass es auf die absolute Spannung nicht an kommt
(solange sich das im Rahmen der Isolationsspannung von den 5000V
bewegt). Da bekommst du eher Probleme auf deiner Platine als mit dem
Optokoppler selbst.
Hallo,
nur um sicher zu gehen:
Den 100nF Kondensator kann ich mir ersparen, da dieser maximal kurze
Störsignale von <1ms auffängt oder?
Die Software am Arduino ignoriert alle LOWs (24v liegt an), welcher
kürzer als 200ms anliegen.
Thomas schrieb:> Den 100nF Kondensator kann ich mir ersparen, da dieser maximal kurze> Störsignale von <1ms auffängt oder?
Hi,
die Eingänge und Ausgänge werden vor unerwünschter HF-Einstreuung gerne
so mit RC-Gliedern geschützt, ohne dass das sogar bei 9k6 8N1 überhaupt
irgendeinen negativen Einfluss auf die eigentliche Funktion hätte.
Aber, stelle ich ein UKW/FM Radio daneben, sind ohne RC-Glied kurze
Chirps hörbar.
Bei einem meiner Thermostate konnte ich mit Betätigung der Sendetaste
der CB-Handfunke gerade im kippeligen Umschaltmoment den Schaltvorgang
auslösen.
Ein 22nF Kondensator direkt am OPV-Eingang brachte Abhilfe.
Diese Konds. dienen also einmal passiver oder sogar aktiver
"Entstörung".
Also, ich würde sie einbauen.
ciao
gustav
Karl B. schrieb:> die Eingänge und Ausgänge werden vor unerwünschter HF-Einstreuung gerne> so mit RC-Gliedern geschützt, ohne dass das sogar bei 9k6 8N1 überhaupt> irgendeinen negativen Einfluss auf die eigentliche Funktion hätte.> Aber, stelle ich ein UKW/FM Radio daneben, sind ohne RC-Glied kurze> Chirps hörbar.
Sowohl die Anordnung der Bauteile als auch die Situationsbeschreibung
sprechen eher für Filter gegen ausgehendes Übel als gegen einstreuendes.
