Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Störungssicher Taster über lange Leitung an 74 165 abfragen


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von Thomas Frosch (Gast)


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Hi Leute,

ich möchte für meine Haussteuerung sehr sehr viele Eingänge einlesen 
(Alle Licht und Rollotaster im Haus) und benutze dafür Schieberegister.

Dabei treten über die langen Leitungen natürlich Störungen auf. Mit 
meiner aktuellen Schaltung (siehe Anhang Variante #1) läuft es aktuell, 
es werden aber ab und zu mal "Tastendrücke" erkannt die keine sind.

Nun habe ich zwei weitere Varianten, welche ich zukünftig nutzen möchte.

Variante #2 wäre für mich am "schönsten" umzusetzen hat aber den 
Nachteil, dass der Ruhestrom im Vergleich zu den anderen Varianten sehr 
hoch wäre.

Variante #3 wäre auch eine Möglichkeit.

Welche der Schaltungen wäre EMV technisch gesehen am Störsichersten?
Was kann ich noch daran verbessern?
Gibt es vielleicht noch eine viel bessere Variante?
Am liebsten möchte ich gerne GND Schalten und einen geringen bzw. gar 
keinen Ruhestrom durch die Schaltung erzeugen.

Vielen Dank!

von Horst (Gast)


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Thomas Frosch schrieb:
> Gibt es vielleicht noch eine viel bessere Variante?

Sieh Dir an, wie es die Industrie bei SPSn macht.
24V als Schaltspannung und Optokoppler zwischen Taster und Elektronik.
Durch die höheren Schaltspannungen und -ströme unterscheidet sich Dein 
Nutzsignal deutlicher von den Störungen.

Wenn Du wenig machen willst, nimm #1 und ändere den PullUp in 470Ohm 
oder 1k.

Bei Variante 2 versaut Dir der Spannungsteiler Dein Schaltsignal und 
Deine Idee #3 ist ein reiner Störempfänger, selbst im geschalteten 
Zustand.

von Paul (Gast)


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Ich würde das mit Optokoppler machen. Über den Taster wird die Led im 
Koppler über Vorwiderstand eingeschalten. Die Leitung kann dann auch 
noch länger sein.

von Winne Z. (rugbywinne)


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Schaltung 1
Es fehlt ein Kondensator vom Eingang nach GND.
100nF sollten reichen.

Wir machen das sogar bei 100m Kabel.

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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Thomas Frosch schrieb:
> es werden aber ab und zu mal "Tastendrücke" erkannt die keine sind.

Dann reicht es völlig aus, die Eingänge in Software zu entprellen, z.B. 
mit 4-fach Abtastung alle 2..20ms.

Thomas Frosch schrieb:
> Variante #3 wäre auch eine Möglichkeit.

Völliger Mumpitz.

von udok (Gast)


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RC Tiefpass 10k, 1nF, Esd Zener Diode, lm339 Komparator mit viel 
Hysterese.  Galvanische Trennung mit Optokoppler ist hier unnötig.

von Thomas F. (thomasfischer25)


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Optokoppler wären natürlich die sauberste Variante. Auch zwecks 
galvanischer Trennung.

Kennt jemand von euch "Optokopplernetzwerke".

Also so ähnlich wie Widerstandsnetzwerke. Sodass ich auf meiner Platine 
gleich immer 8 oder mehr Eingänge mit einem Bauteil erschlagen kann. 
Wird sonst ein Platzproblem.

Aktuell umfasst eine Platine 32 Eingänge und ich benötige 7 davon.

Variante #2 versaut tatsächlich das Schaltsignal. Knapp 500mV liegen bei 
nicht geschaltetem Schalter am 165 an. 0,8V ist die Grenze für Low 
Pegel.

Eingänge werden bereits in Software entprellt.

Aus dem Datenblatt (SN74LS165AN siehe Anhang) kann man erkennen, dass 
schon Pullup und Zener Dioden verbaut sind. Reicht das aus? Oder sollte 
man tatsächlich noch mehr außen hinzufügen?

von Horst (Gast)


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udok schrieb:
> Galvanische Trennung mit Optokoppler ist hier unnötig.

Aber deutlich weniger Aufwand als ein Komperator und wirksamer.

von Horst (Gast)


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Thomas F. schrieb:
> Kennt jemand von euch "Optokopplernetzwerke".

4fach Kombinationen im 16-Pin Gehäuse sind Standard, mehr hab ich noch 
nicht gesehen.

von Peter D. (peda)


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Thomas F. schrieb:
> Eingänge werden bereits in Software entprellt.

Dann taugt diese nichts.

Nimm bewährte Lösungen, z.B.:
Beitrag "Universelle Tastenabfrage"

von Calum (Gast)


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Eingang 74165 -> Widerstand (R1) -> GND.
Eingang 74165 -> Widerstand (R2) -> Taster -> 12 V.

R2 so auslegen, dass bei einem Strom von 10 - 20 mA Highpegel anliegt.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

wenn es wirklich echte TTL 74165 sind und keine 74LS, 74HC 7usw., isrt 
der PullUp unkritisch, weill da die Eingänge bedingt durch die 
Innenschaltung sowieso H erkennen. Zur Störunterdrückung kann man aber 
1k gegen +5V legen, 10 sind dann zu hochohmig. Schaltung 2 geht bei TTL 
sowieso nicht, die wollen recht viel Strom aus dem Eingang fließen 
lassen, um Low zu erkennen. Mehr als ca. 220 Ohm gegen GND sollten es 
incl. Kabel und gedrücktem Taster deshalb nicht werden. Schaltung 3 
ergibt einen guten Verstärker für die Störungen...

1k gegen +, 100n am Eingang gegen GND und 150 Ohm vom Eingang zum Taster 
dürfte gut gehen, der 100n kann durchuas auch noch etwas größer sein.
Alles unter der Voraussetzung, daß es wirklich TTL 74165 sind. Es geht 
so prinzipiell auch bei den aktuelleren Serien, die sind aber generell 
durch ihre höhere Schaltgeschwindigkeit empfindlicher gegen kurze 
Störimpulse.

Gruß aus Berlin
Michael

von Harald (Gast)


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Schalter, die normalerweise höhere Ströme schalten, haben bei sehr 
kleinen Strömen die Neigung zur Korrosion. Kann also nach einiger Zeit 
vorkommen, dass man den Taster drückt, der Kontakt aber nicht betätigt 
wird. Daher würde ich niederohmige Pull-ups verwenden, so dass mal min. 
20..30mA fließen. Das verbessert auch die Störsicherheit.
Grundsätzlich würde ich das auch mit Optokopplern machen. Die gibt es ja 
sehr kompakt, so dass der zusätzliche Platz überschaubar bleibt. Auf die 
30mA kommst du durch eine Kombi aus LED-Strom und Parallelwiderstand.

von Christian K. (christian_rx7) Benutzerseite


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Wenn du normale Tichttaster und Schalter für 230V verwendest, solltet du 
auf deren Mindestspannung /-strom und -leistung achten, ansonsten 
oxidieren dir die Kontakte und du hast du lustigsten Effekte.

Ich verwende diese Schaltung schon seit einiger Zeit:
http://www.kreuzers.home.dic.at/elektronik/images/24V_BWM_Berker_Schaltplan.png
(rechts unten der Trigger) Wobei der Kondensator C11 eigentlich 1µF sein 
sollte und D5 hat 30V.

Christian_RX7

: Bearbeitet durch User
von Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)


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Thomas F. schrieb:
> Kennt jemand von euch "Optokopplernetzwerke".
>
> Also so ähnlich wie Widerstandsnetzwerke. Sodass ich auf meiner Platine
> gleich immer 8 oder mehr Eingänge mit einem Bauteil erschlagen kann.
> Wird sonst ein Platzproblem.

LTV847

Wobei ein LTV816 schon schmal genug ist mit seinen grademal 4 Pins.

von Thomas F. (thomasfischer25)


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Christian K. schrieb:
> Wenn du normale Tichttaster und Schalter für 230V verwendest, solltet du
> auf deren Mindestspannung /-strom und -leistung achten, ansonsten
> oxidieren dir die Kontakte und du hast du lustigsten Effekte.

Danke für den Einblick in deine Schaltung! Bei 1k5 und 10k fließt bei 
12V etwas mehr als 1mA. Ist das genügend als Mindeststrom?

Noch was anderes, kennt jemand Optokopplerbauteile bei denen die LED 
zusätzlich sichtbar ist? Das wäre auf jeden Fall ein weiterer Pluspunkt 
für Optokoppler. So bekomme ich auch direkt an der Platine ein Feedback 
über den Tastendruck. Hilft bei der Fehlersuche.

von Peter D. (peda)


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Ich würde ja eher die Entprellroutine ordentlich machen.
Das ist viel weniger Aufwand, als eine neue Platine mit 32 
Eingangsschaltungen.

von Michael B. (laberkopp)


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Thomas Frosch schrieb:
> Welche der Schaltungen wäre EMV technisch gesehen am Störsichersten?

Keine.

Ein 74165 hat LOW nur bis 0.8V.

Besorge dir 74HC165. Dessen Eingänge sind störsicherer.

Schalte
1
           +5V
2
            |
3
           1k
4
            |
5
   +---...--+--10k--|74HC
6
   |        |
7
Taster     1nF
8
   |        |
9
   +---...--+-------------GND
Die ... Leitung sollte verdrillt sein. Der 1k führt zu einem Strom von 
1mA, dass verhindert schon mal Probleme mit Mikroampere. Der 1nF putzt 
die Kontakte des Schalters und fängt kurze Störungen.

Besonders schick wär die Schaltung, wenn es erst mal in Schmit Trigger 
74HC14 geht, aber wenn man den 74HC165 nur gepollt ausliest (anders geht 
es ja auch nicht) und in Software einzelne Störimpulse entfernt, dann 
geht das auch so.

von Peter D. (peda)


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Christian K. schrieb:
> Wenn du normale Tichttaster und Schalter für 230V verwendest, solltet du
> auf deren Mindestspannung /-strom und -leistung achten, ansonsten
> oxidieren dir die Kontakte und du hast du lustigsten Effekte.

Der Effekt wären dann fehlende Tastendrücke aber keine zuätzlichen.
Das betrifft aber wirklich nur sehr alte abgenutzte Taster.

von HildeK (Gast)


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Thomas F. schrieb:
> Danke für den Einblick in deine Schaltung! Bei 1k5 und 10k fließt bei
> 12V etwas mehr als 1mA. Ist das genügend als Mindeststrom?
Hängt vom Schalter ab. Für einen gewöhnlichen Schalter/Taster aus der 
Hausinstallation dürfte das (viel) zu wenig sein.

> Noch was anderes, kennt jemand Optokopplerbauteile bei denen die LED
> zusätzlich sichtbar ist? Das wäre auf jeden Fall ein weiterer Pluspunkt
> für Optokoppler. So bekomme ich auch direkt an der Platine ein Feedback
> über den Tastendruck. Hilft bei der Fehlersuche.
Schalte einfach der LED-Seite am OK eine Kontroll-LED in Reihe, bei 5V 
geht das noch (U_LEDs = 1.1V + 2V).
Alternativ bei kleinen Versorgungsspannungen eine parallel 
(einschließlich der Vorwiderstände).

von Peter D. (peda)


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Wie weit ist denn der 74165 vom MC entfernt?
Es können nämlich auch Störungen auf den Datenleitungen sein.
Der langsamere HEF4021 ist dann besser geeignet, da nicht so 
störempfindlich.

von Route_66 H. (route_66)


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Michael B. schrieb:
> Der 1k führt zu einem Strom von
> 1mA, dass verhindert schon mal Probleme

Mathe ist nicht so Deins?

von Udo K. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Thomas Frosch schrieb:
>> Welche der Schaltungen wäre EMV technisch gesehen am Störsichersten?
>
> Keine.
>
> Ein 74165 hat LOW nur bis 0.8V.
>
> Besorge dir 74HC165. Dessen Eingänge sind störsicherer.
>
> Schalte
>
1
>            +5V
2
>             |
3
>            1k
4
>             |
5
>    +---...--+--10k--|74HC
6
>    |        |
7
> Taster     1nF
8
>    |        |
9
>    +---...--+-------------GND
10
>
> Die ... Leitung sollte verdrillt sein. Der 1k führt zu einem Strom von
> 1mA, dass verhindert schon mal Probleme mit Mikroampere. Der 1nF putzt
> die Kontakte des Schalters und fängt kurze Störungen.
>
> Besonders schick wär die Schaltung, wenn es erst mal in Schmit Trigger
> 74HC14 geht, aber wenn man den 74HC165 nur gepollt ausliest (anders geht
> es ja auch nicht) und in Software einzelne Störimpulse entfernt, dann
> geht das auch so.

Der laberkopp ist wieder mal am labern.

Die 1nF machen kurzzeitig schon mal 1 Ampere Stromspitze.
Da werden Kontakte von hochwertigeren Schaltern
nicht geputzt, sonder ruiniert (Gold als Oxidationsschutz ist da ganz 
schnell hinüber).

von freitag (Gast)


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Peter D. schrieb:
> Ich würde ja eher die Entprellroutine ordentlich machen.
> Das ist viel weniger Aufwand, als eine neue Platine mit 32
> Eingangsschaltungen.

Aber selbstverständlich, endlich ein vernünftiger Vorschlag!
Und auch den Überspannungsschutz für die Eingänge sollte man natürlich 
softwaremäßig implementieren... :-)

von Karl B. (gustav)


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Thomas F. schrieb:
> Kennt jemand von euch "Optokopplernetzwerke".
>
> Also so ähnlich wie Widerstandsnetzwerke. Sodass ich auf meiner Platine
> gleich immer 8 oder mehr Eingänge mit einem Bauteil erschlagen kann.
> Wird sonst ein Platzproblem.

Hi,
für Hex-Tastatur und Centronics-Druckerschnittstelle hatte ich mal

2 Stück 4-fach DIL Optokoppler verwendet.

https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/ILQ1_VIS.pdf

Man sollte eventuell die Invertierung beachten.
Bei meiner Schaltung wird "high" am Eingang der Pegel am 
Schalttransistor am Ausgang "low", vorausgesetzt, er wird mit 
Pullup-Widerstand am Kollektor gegen +Vcc des Druckers betrieben.

ciao
gustav

von Route_66 H. (route_66)


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Udo K. schrieb:
> Die 1nF machen kurzzeitig schon mal 1 Ampere Stromspitze.
> Da werden Kontakte von hochwertigeren Schaltern
> nicht geputzt, sonder ruiniert

Aber nicht mit der Energiemenge von 12 Nanowattsekunden!

von Peter D. (peda)


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freitag schrieb:
> Und auch den Überspannungsschutz für die Eingänge sollte man natürlich
> softwaremäßig implementieren... :-)

Ich nehme da 10k in Reihe zum Eingangspin des IC, also hinter dem 1..10k 
Pullup. Geht natürlich nur bei CMOS (74HC165 oder HEF4021).
Kondensatoren sind überflüssig, das macht die Entprellsoftware.
Optokoppler nehme ich nur für Industrieanwendungen in gestörter 
Umgebung.

von Christian K. (christian_rx7) Benutzerseite


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Meine Schaltung ist für 24V ausgelegt.
Von den Schalterherstellern bekommt man leider keine Daten, aber von 
Finder und deren 16A Relaiskontakten mit identischen Material habe ich 
folgendes:
Mindeststrom: 5mA
Mindestspannung: 5V
Mindestleistung: 300mW
Würde bei 24V etwa 12,5mA bedeuten und bei meiner Schaltung fließen 
durzzeitig bis zu 16mA, sollte also passen.

Das Problem mit oxidierten Kontakten ist gar nicht so selten, ich 
arbeite seit 15 Jahren in der Gebäudeautomatisierung, da stolpert man 
regelmäßig darüber.

Christian_RX7

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Udo K. schrieb:
> Die 1nF machen kurzzeitig schon mal 1 Ampere Stromspitze.
> Da werden Kontakte von hochwertigeren Schaltern
> nicht geputzt, sonder ruiniert (Gold als Oxidationsschutz ist da ganz
> schnell hinüber).

stimmt. Passiert mir bei meinen vergoldeten Licht- und Klingeltastern 
auch ständig...

Gruß aus Berlin
Michael

von Otto (Gast)


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> bei meinen vergoldeten Licht- und Klingeltastern

Ach ich armes Schwein..

von Wolfgang (Gast)


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Thomas Frosch schrieb:
> Dabei treten über die langen Leitungen natürlich Störungen auf.

Reduziere die langen Leitung indem du Datenknoten, z.B. raumweise 
verwendest.

Ansonsten: Tiefpass vor dem Eingang, TVS vor dem Tiefpass und genügend 
Strom durch den Schalter.

Peter D. schrieb:
> Kondensatoren sind überflüssig, das macht die Entprellsoftware.

Kondensator nicht zum Entprellen, sondern zum Abflachen von ESD.

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