Hallo Ihr Lieben, ich muss mich mal wieder mit einer Frage an die schlauen Köpfe hier im Forum wenden. Ich habe folgende Problemstellung: Ich entwickle gerade einen Motorcontroller, welcher separat 8 Brushed DC Motoren mittels PWM in beide Drehrichtugnen Ansteuern soll. Die Motoren ziehen im Normalbetrieb etwa 400 bis allerhöchstens 600 mA, bei etwa 32,6V. Die Motorleitung kann bis zu 2 Meter lang sein. Bei dieser handelt es sich um ein 4-adriges Kabel 0,75² - zwei Adern für den Motor und die restlichen beiden Adern (Masse und Singnal) für eine Leerstandskontrolle, dessen Schalter bei Leerstand die Signalleitung auf Masse zieht. Der Signalpegel beträgt 3,3V Bei den angehängten Dateien handelt es sich zum einen um die von mir ausgedachte Eingangsbeschaltung, und zum Anderen um einen Teil des Platinenlayouts (Doppellayer). Meine Fragen an euch lauten: 1. Die 32,6V Versorgungsleitung der Motortreiber (Allegro A4950) schneidet mir beinahe die komplette Massefläche im Bottom-Layer durch. Reicht es, Wenn die Massefläche im Top-Layer diesen Spalt teilweise überdeckt und etwa alle Zentimeter mit Vias zu beiden Masseflächen im Bottom-Layer verbunden ist? Zumindest der Strompfad der Motortreiber verläuft so nicht mehr um den ganzen Spalt herum. Der untere Teil der durchtrennten Massefläche liefert die Masse für die einzelnen Leerstandsschalter. 2. Kann das mit dieser Eingangsbeschaltung störungsfrei funktionieren, oder wird mir der Motor derart hohe Transienten verursachen, dass ich das Leerstandssignal trotz meiner Eingangsbeschaltung nicht mehr ordentlich auswerten kann? 4. Ich habe die Entstörkondensatoren direkt neben den Steckern platziert, wäre eine Platzierung dieser Kondensatoren näher am µC-Eingang besser?? oder reicht es auch so. 3. Und noch eine Frage an jene von Euch mit umfassenden EMV- und ESD-Erfahrungen: Sind meine Eingänge mit der TVS und dem Serienwiderstand ausreichend geschützt bzw. mit dem 1k/100n RC-Glied ausreichend entstört? Die Leitungslänge beträgt jedenfalls unter 2 Meter und es ist keine Verwendung im Automobil- oder Luftfahrtsektor vorgesehen. Vielen Dank schon mal für Eure Meinungen und Ratschläge. Liebe Grüße Christian
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Allenfalls mal an eine 4 lagige Leiterplatte denken.. dann entspannt sich das Ganze.
Christian T. schrieb: > Leerstandskontrolle, dessen Schalter bei Leerstand die Signalleitung auf > Masse zieht. Der Signalpegel beträgt 3,3V > > wird mir der Motor derart hohe Transienten verursachen Mir wäre da ein 10k Pullup deutlich zu hochohmig. Mein EMV-Spezi sagt: alles über 5k ist aus EMV Sicht nicht vorhanden. Ein Pullup mit 10k ist also wie wenn da nichts wäre. Ich würde da schon mal 5..10mA Strom fließen lassen und käme auf einen Pullup mit 680..330R. Entsprechend niederohmiger müssen dann auch die Längswiderstände werden. Und entsprechend mehr Kapazität darf der Filterkondensator haben. > 4. Ich habe die Entstörkondensatoren direkt neben den Steckern platziert Passt schon. Dort am Leiterplatteneingang musst du dafür sorgen, dass es Störungen erst gar nicht auf die Leiterplatte schaffen.
Gibt es einen Grund, den Schaltplan verkehrt rum zu zeichnen? Christian T. schrieb: > 1. Die 32,6V Versorgungsleitung der Motortreiber (Allegro A4950) > schneidet mir beinahe die komplette Massefläche im Bottom-Layer durch. Dann leg sie doch einfach auf Top und setze Durchkontaktierungen für die Signale. Oder nimm 4-lagen, kostet heutzutage kaum mehr.
Lothar M. schrieb: > Mir wäre da ein 10k Pullup deutlich zu hochohmig. Mein EMV-Spezi sagt: > alles über 5k ist aus EMV Sicht nicht vorhanden. Würde ich auch sagen, aber er hat ja zusätzlihch noch Kondensatoren die HF ab blocken. Reicht das nicht?
Stefan ⛄ F. schrieb: > Würde ich auch sagen, aber er hat ja zusätzlihch noch Kondensatoren die > HF ab blocken. Reicht das nicht? Wie gesagt: mir wäre der Klimbim zu hochohmig, wenn das Schaltersignal 2m lang direkt neben der Motor-PWM herfährt, die laufend zwischen 0 und 32V hin- und hergeschaltet wird. Und dann kommt es noch drauf an, was der Schalter für einer ist. Wenn der mechanische Kontakte hat, dann könnte es sein, dass er für langfristig gute Kontaktgabe mindestens 5mA braucht.
Peter D. schrieb: > Gibt es einen Grund, den Schaltplan verkehrt rum zu zeichnen? Ja, den gibt es. Der Schaltplan soll später in eine Doku. Die Signal IOs wurden quasi um den Controller herumgezeichnet mit möglichst wenigen Abzweigungen und Kreuzungen sodass es vor allem für Leute übersichtlich ist, welche mit dem Lesen von Schaltplänen nix am Hut haben. Diese Maßnahme soll mir später den telefonischen Kundendienst erleichtern > Christian T. schrieb: >> 1. Die 32,6V Versorgungsleitung der Motortreiber (Allegro A4950) >> schneidet mir beinahe die komplette Massefläche im Bottom-Layer durch. > > Dann leg sie doch einfach auf Top und setze Durchkontaktierungen für die > Signale. Keine blöde Idee ... Darauf bin ich nicht gekommen, weil ich es eigentlich so gut es geht vermeide, Sagnalleitungen mit vielen Dukos mehrfach quer durchs Board zu jagen. In diesem Fall, ist es aber egal, da der ungünstige Einfluss von Dukos auf die Impedanz der Leitung bei 5kHz-PWM-Siganlen keine große Rolle spielen sollte. Sehe ich das so richtig?? Dann versuche ich es mal auf die von Dir vorgeschlagene Weise. > Oder nimm 4-lagen, kostet heutzutage kaum mehr. Auch richtig, das board wird auch nicht in unzähligen Mengen aufgelegt, bei 50 Stk pro Jahr, macht das wirklich kaum einen Unterschied. Das wäre dann Plan C Vielen Dank für Eure Antworten ... Bob E. schrieb: > Schöner Schaltplan :) und Dein Kompliment Lothar M. schrieb: > Stefan ⛄ F. schrieb: >> Würde ich auch sagen, aber er hat ja zusätzlihch noch Kondensatoren die >> HF ab blocken. Reicht das nicht? > Wie gesagt: mir wäre der Klimbim zu hochohmig, wenn das Schaltersignal > 2m lang direkt neben der Motor-PWM herfährt, die laufend zwischen 0 und > 32V hin- und hergeschaltet wird. Genau das sind auch meine Bedenken - und was noch dazu kommt sind die Störungen vom Bürstenfeuer und den zerhackten Rücklaufspannungen der Ankerwicklung. > Und dann kommt es noch drauf an, was der Schalter für einer ist. Wenn > der mechanische Kontakte hat, dann könnte es sein, dass er für > langfristig gute Kontaktgabe mindestens 5mA braucht. Daran dacht ich noch garnicht, aber auch das ist ein sehr gutes Argument, zumal tatsächlich um mechanische Mikroschalter verwendet werden. Ich werde mich mit diesem Vorschlag gleich auseinandersetzen, allerdings muss ich vor allem auch die Ökonomie des Boards hinsichtlich Stromverbrauch im Auge behalten. Die Anlagen in welchen die Boards verbaut werden, werden so gut wie nie ausgeschaltet. In Summe Maximal einen Tag pro Jahr für Servicearbeiten. Um bei den Leerständen einen Leitungsbruch mitzuüberwachen, werden diese, wenn NICHT LEER gegen Masse gezogen. Da ein Leerstand nur eine kurze und vorübergehender Zustand ist, vervielfacht sich durch diese Maßnahme der Stromverbrauch. Ich muss mir das mal durchrechnen, villeicht ist der Stromverbrauch eh trotzdem nicht der Rede Wert. Ansonsten fällt mir nur noch ein, die 32V auch als Signalspannung zu verwenden und am Controller mit Vorwiderstand und ZD zu begrenzen. Damit würde der Störabstand bei einem High-Pegel zwar größer werden, aber die Toleranzschwelle für den Low-Pegel bleibt irgendwo bei 0,8V. Das wäre fürs korrekte Funktionieren aber nicht schlimm, denn, solange der Pegel dauerhaft als 0 erkannt wurde, lässt sich die Pumpe nicht starten, und eine ausgeschaltete Pumpe verursacht auch keine Störungen.
Christian T. schrieb: > Ja, den gibt es. Der Schaltplan soll später in eine Doku. Der Signalfluss ist aber bei einem richtig schön lesbaren Schaltplan idR. von links = Eingänge nach rechts = Ausgänge. Aber Schönheit ist Ansichstsache. Wie sagt meine Holde am Samstag morgens nach einer langen Stammtischnacht: "Du siehst mir aber schön aus!" > Stromverbrauch im Auge behalten Dann kannst du den Pullup auch hochohmiger machen und den Filterkondensator als Stromlieferant für das "Freibrennen" der Schaltkontakte nutzen. Der Serienwiderstand begrenzt dann den Strom auf einen ungefährlichen Wert. > Ansonsten fällt mir nur noch ein, die 32V auch als Signalspannung zu > verwenden und am Controller mit Vorwiderstand und ZD zu begrenzen. Damit > würde der Störabstand bei einem High-Pegel zwar größer werden, aber die > Toleranzschwelle für den Low-Pegel bleibt irgendwo bei 0,8V. Nimm einen Spannungsteiler. Damit bekommst du bei passender Auslegung die Schaltschwelle in die Mitte zwischen 0 und 32V.
Christian T. schrieb: > 3. Und noch eine Frage an jene von Euch mit umfassenden EMV- und > ESD-Erfahrungen: Sind meine Eingänge mit der TVS und dem > Serienwiderstand ausreichend geschützt bzw. mit dem 1k/100n RC-Glied > ausreichend entstört? Frage am Rande: Auf welchen Spannungsbereich sollen die Signale LEER1 ... LEER8 begrenzt werden?
Christian T. schrieb: > Das wäre fürs korrekte Funktionieren aber nicht schlimm, denn, solange > der Pegel dauerhaft als 0 erkannt wurde, lässt sich die Pumpe nicht > starten Dann ist das mit den Pullups aber keine gute Idee. Default ist dann nämlich der Motor an.
jo schrieb: > Auf welchen Spannungsbereich sollen die Signale LEER1 > ... LEER8 begrenzt werden? Die TVS hab ich aktuell noch nicht genau spezifiziert, allerdings war der Plan, sie so zu bemessen, dass die Spannung welche bei einem ESD-Event hinter der TVS noch übrig bleibt, auf keinen Fall mehr als 5mA fließen lässt. Das ist der maximal zulässige Strom, der außerhalb des Spannungsbereiches von -0.3 bis + 3.3 V fließen darf. Alles darüber würde erst die Clamp-Dioden und dann den Eingang zerschießen. Die TVS selbst hab ich mit den 100R Widerständen geschützt umd deren Strom bei einem ESD-Event zu begrenzen.
Peter D. schrieb: > Christian T. schrieb: >> Das wäre fürs korrekte Funktionieren aber nicht schlimm, denn, solange >> der Pegel dauerhaft als 0 erkannt wurde, lässt sich die Pumpe nicht >> starten > > Dann ist das mit den Pullups aber keine gute Idee. Default ist dann > nämlich der Motor an. RICHTIG!! Mein Fehler - gemeint war natürlich dauerhaft Logisch 1 und das tritt nur auf, wenn der Schalter offen ist. Wenn er geschlossen ist, können Störungen auf der Leitung immer wieder eine 1 bewirken, dauerhaft dürfen die jedoch nicht sein.
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Hab hier nun eine weitere Variante gezeichnet. Immer noch recht hochohmig, aber diesmal mit 32,6Vdc versorgt. Damit komm ich auf 5,1 mA. Der 4k7 Widerstand verbrät in diesem Fall 122mW was sich bei 0805 locker ausgeht. Den Spannungsteiler habe ich bewusst höher angesetzt, da ich beim gleichzeitigen Betrieb mehrerer Motoren (was normalerweise aber nich passieren darf) einen starken Ripple auf den 32,6 V hab. Die 5,1V die vom Spannungsteiler übrig bleiben werden von der 3V3 ZD nochmals begrenzt. So weit so gut, aber richtig gefallen tut mir die Lösung nicht. Ne weitere Möglichkeit wären Optokoppler. Parallel zum Ausgang ein C und den Eingangsstrom mit R begrenzen. Obwohl mit den üblichen OTK produziere ich ja gleich noch mehr Verlustleistung als so. Vielleicht bin ich aber auch nur etwas zu pingelig?? Was wäre denn für so einen Fall die sauberste Lösung??
Christian T. schrieb: > Hab hier nun eine weitere Variante gezeichnet. > Immer noch recht hochohmig, aber diesmal mit 32,6Vdc versorgt. Warum willst du auf einmal den verseuchten 32V-Power-Keis in den Logik-Kreis rein ziehen? Power-Kreis und Logik-Kreis zu trennen halte ich zunächst mal für keine allzu schlechte Idee ... Und - warum leiten die die TVS gegen die 32V-Schiene ab?
Stimmt, das war noch ein fehler, die sollten nach Masse ableiten.
jo schrieb: > Warum willst du auf einmal den verseuchten 32V-Power-Keis in den > Logik-Kreis rein ziehen? Weil ich außer den beiden Kreisen sonst keinen weiteren Spannungskreis habe. Also nur 32,6 V und 3,3 V. Wenn ich nun den Störabstand durch Anhebung der Signalspannung vergrößern möchte hab ich nur diese Möglichkeit, es sei denn ich spendiere der gesamten Steuerung einen zusätzlichen Linearregler für z.B. 24Vdc.
Wäre nicht eine Klammerung mit Schottkydioden gegen 3,3V und GND besser?
Christian T. schrieb: > Hab hier nun eine weitere Variante gezeichnet. Sorry, aber ich denke jetzt hast du die Schaltung vollständig versaut. Da stimmt überhaupt nichts mehr.
Gerald K. schrieb: > Wäre nicht eine Klammerung mit Schottkydioden gegen 3,3V und GND besser? Nicht wirklich, wenn alle Signale auf High sind würde ich damit die Versorgungsspannung hochziehen.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Christian T. schrieb: >> Hab hier nun eine weitere Variante gezeichnet. > > Sorry, aber ich denke jetzt hast du die Schaltung vollständig versaut. > Da stimmt überhaupt nichts mehr. Das kommt halt vom Hudeln :) Ich hatte eh von Annfang an ein schlechtes Gefühl bei der variante
Christian T. schrieb: > die von mir ausgedachte Eingangsbeschaltung Selbst bei 0V am Eingang kommen 0.3V an das IC, das verringert den Storabstand unnötig. Christian T. schrieb: > Hab hier nun eine weitere Variante gezeichnet Besser wenn die Eingangsspannung für high über 17V liegt. Die (schlechten) 3.3V Z-Dioden braucht man nicht, wenn die Transil maximal 20V haben oder aus 4k7 eben 5k6 werden und 24V Transils. Die Platine ... begreif ich nicht. 32V gehen nirgends hin ?
MaWin schrieb: > Besser wenn die Eingangsspannung für high über 17V liegt. Die > (schlechten) 3.3V Z-Dioden braucht man nicht, wenn die Transil maximal > 20V haben oder aus 4k7 eben 5k6 werden und 24V Transils. Abgesehen davon, dass man sich die ZD durch bessere Dimensionierung sparen kann, warum sind die ZD schlecht? Diese Methode wird von vielen verwendet um den Eingangspegel von einfachen Schaltsignalen zu begrenzen. > Die Platine ... begreif ich nicht. 32V gehen nirgends hin ? anbei ein Ausschnitt der Treiberschaltungen, da sieht man, wofür die 32,6 V sind. Im Layout aus meinem ersten Post sieht man's nicht so gut, da der Bottom Layer auf dem Screenshot aktiv war und den Toplayer überdeckt.
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Hab das nun etwas korrigiert. Mit den Werten der Serienwiderstände und den TVS kann ich mich dann eh im Echtbetrieb noch spielen, aber ich werde es mal (wenn auch noch nicht eingezeichnet) mit den vorgeschlagenen 24V TVS und den 5K6 Serienwiderständen versuchen. Theoretisch kann ich dann mit den 680R vor der TVS locker auf 1K5 raufgehen, damit bleibt noch genug Strom für alles hinter der TVS, und die Entstörung wird dadurch auch wirksamer oder??
Christian T. schrieb: > warum sind die ZD schlecht Z-Dioden unter 5V haben eine sehr weiche Kennlinie, lassen schon Strom unterhalb ihrer Z-Spannung durch und begrenzen bei höherem Strom auch auf eine deutlich höhere Spannung. Z-Dioden über 5V haben das Problem nicht, daher ist die Transil vor dem Spsnnungsteilet ok. Unter 2.7V sind Z-Dioden noch schlechter, nur Si-Dioden in Reihe mit Durchlasskennlinie.
Vielen Dank für die Erklärung, das ist gut zu wissen. So sollte es dann aber eh passen. Die 32,6V sind eh recht gut vor Störungen aus den Motortreibern geschützt. Und so groß kann der Ripple, selbst wenn alle Motoren laufen, nun garnicht werden, dass ich damit die 24V der TVS unterschreite. Größer könnte ich den Störabstand nun eh nicht mehr machen. Muss an der Schaltung noch etwas verbessert werden, oder kann man das nun so lassen??
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Die im Schaltplan gezeichnet TVS Diode begrenzt die Spannung zwischen -xx V bis +xx V. Wenn man wirklich auf die -0.3V ... +3,6V begrenzt haben möchte braucht man eine TVS Diode die nicht nur GND als Anschluss sondern auch an 3,3V. Beispiel siehe Bild.
Christian T. schrieb: > Nicht wirklich, wenn alle Signale auf High sind würde ich damit die > Versorgungsspannung hochziehen. Ist doch eine Frage des Laststromes und der Kondensatoren über die Spannungsversorgung. Der Klemmstrom wird durch den Vorwiderstand begrenzt. Die Kennlinien von TVS oder Zenerdioden sind nicht so steil wie Schottkydioden, auch die Ansprechzeit ist größer, oder liege ich da falsch?
Christian T. schrieb: > Hab hier nun eine weitere Variante gezeichnet. Das ist ja ne ganze Menge an Material. In SPSen werden gerne Optokoppler verwendet, z.B. LTV814S. Da brauchts nur noch einen Vorwiderstand für die LED. Auf MC-Seite reicht der interne Pullup. Sind also nur 2 Teile je Kanal.
Z-Dioden <4,7V haben auch eine sehr geringe Steilheit. Z.B. eine 3,3V Z-Diode zieht schon bei 3V deutlich Strom, begrenzt aber effektiv erst ab 4V. Daher gibt es TVS-Dioden auch erst ab 5V. https://www.mouser.de/datasheet/2/240/Littelfuse_TVS_Diode_SMBJ_Datasheet.pdf-1108540.pdf Für kleine Spannungen nimmt man besser Shuntregler, z.B. TL431.
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Peter D. schrieb: > Da brauchts nur noch einen Vorwiderstand für die LED. „Nur“ ist so ne Sache. Der Widerstand müsste mir 30V bei 20mA verheizen, das sind 600mW ... mal 8 ergibt das alleine für die Eingänge knappe 5Watt an Verlustleistung. Ich fahr extra die Motortreiber sofort nach getaner Arbeit in den LowPower Modus um Energie zu sparen. Im Ruhemodus verbraucht die 4-Kanalvariante der aktuell in Entwicklung befindlichen 8-Kanal-Variante gerade mal 23mA bei 24Vac.
Markus M. schrieb: > Die im Schaltplan gezeichnet TVS Diode begrenzt die Spannung zwischen > -xx V bis +xx V. > Wenn man wirklich auf die -0.3V ... +3,6V begrenzt haben möchte braucht > man eine TVS Diode die nicht nur GND als Anschluss sondern auch an 3,3V. > Beispiel siehe Bild. Ich wiederhole mich, aber baher kam "meine Frage am Rande": Auf welchen Spannungsbereich sollen die Signale LEER1 ... LEER8 begrenzt werden? (Siehe: Beitrag "Re: Ausreichende Eingangsbeschaltung??") Bidirektionale TVS taugen da nichts, begrenzen laut 32Vin_02.PNG auf +-24V, im dümmsten Fall (vgl. LittleFuse SMBJ24CA) auf +-39V. Ob das so soll?
Christian T schrieb: > Der Widerstand müsste mir 30V bei 20mA verheizen Sagt wer? Ich nehme ~1mA (3,3k an 5V) für die LED.
Christian T. schrieb: > Vielen Dank für die Erklärung, das ist gut zu wissen. > > So sollte es dann aber eh passen. > Die 32,6V sind eh recht gut vor Störungen aus den Motortreibern > geschützt. > Und so groß kann der Ripple, selbst wenn alle Motoren laufen, nun > garnicht > werden, dass ich damit die 24V der TVS unterschreite. > Größer könnte ich den Störabstand nun eh nicht mehr machen. > > Muss an der Schaltung noch etwas verbessert werden, oder kann man das > nun so lassen?? Stell doch dein Layout rein. 2 Lagen, zerschnittene GND Plane? Ein Via auf einer 1.6mm dicken Leiterplatte hat über den dicken Daumen 1nH/mm Induktivität. Du brauchst reale ESB um abschätzen zu können ob deine Schutzbeschaltung wirkt. D.h. die Störung nicht in/über die Leiterplatte laufen lassen sondern am Eingang absorbieren (nicht reflektieren). Über 100 kHz sind es dann eh Felder, warum also die GND-Plane zerstückeln. Das ist eine der gröbsten Fehler die du überhaubt begehen kannst.
jo schrieb: > Markus M. schrieb: > Ich wiederhole mich, aber baher kam "meine Frage am Rande": > Auf welchen Spannungsbereich sollen die Signale LEER1 ... LEER8 begrenzt > werden? Macht nix, wenn ich den Hintergrund der Frage nicht verstanden hab ist das eh notwendig :) Die Kurzfassung der Antwort vorweg: Signalspannung 32,6V (Spitzenwert mit maximal 20% Ripple) in die Platine. 3,3V maximale Eingangsspannung des Controllers Und nun die Langfassung: Um einen Ausreichend hohen Störabstand zu erreichen habe ich letztendlich beschlossen, mit den 32,6 V (Also die Versorgung der Allegros) zu arbeiten. 32,6V sind also meine Singalspannung. Die Eingänge des Controllers (dsPIC33CK256MP506-I/PT) vertragen Prinzipell 3,3 V, es gibt auch etliche 5V tolerante, allerdings haben die erstens keine interne Schutzbeschaltung und zweitens sind nicht alle welche ich noch zur Verfügung habe 5V tolerant. Folgenden Anforderungen muss ich nun gerecht werden: 1.) Ich muss von den 32.6V Eingangsspannung (Spitzenwert - allerdings im schlimmsten Fall mit etwa 20% Ripple*)) und mit überlagerten Transienten**) auf möglichst konstante, maximale 3,3 V für High und idelaerweise 0V für Low kommen. 2.) Ein Leitungsbruch sollte mitüberwacht, also ebenfalls als LEER erkannt werden. 3.) Das ganze sollte auch noch ausreichend entstört sein, sodass High und Low zwar nicht zeitkritisch (eine Verzögerung von 1 Sekunde ist maximal tragbar) jedoch eindeutig erkannt werden. 4.) Letztendlich muss die Platine ein CE-Zertifikat erhalten, sodass ich jedenfalls einen Burst idealerweise aber auch einen Surge-Test bestehe. *) RIPPLE: Für die Funktion der Motoren spielt dies keine Rolle. Dies tritt nur dann auf, wenn mehrere Motoren gleichzeitig laufen. Für einen solchen Betrieb ist das Modul aber ausdrücklich nicht vorgesehen und für den konkreten Anwendugsbereich ist das auch nicht sinnvoll, weshalb bei der Glättung der 32,6V gespart wird. Ansteuerungstechnisch wäre es aber möglich. **) PRIMÄRE TRANSIENTENQUELLE: Die 32,6V (Signalspannung) laufen auf 2 Adern parallel zu den Motorleitungen im selben Kabel mit einem Querschnitt von 0,75mm². Die Motoren werden aktuell mit einem 5kHz PWM-Signal betrieben - das dies hörbar ist, spielt keine Rolle. Die Motoren ziehen bei 100% Duty Cycle maximal 600mA > Bidirektionale TVS taugen da nichts, begrenzen laut 32Vin_02.PNG auf > +-24V, im dümmsten Fall (vgl. LittleFuse SMBJ24CA) auf +-39V. Also wenn dann eher unidirektional aber eine ausreichend "harte" Begrenzung wäre damit noch imme nicht erreicht, wenn ich das richtig verstehe?? > Ob das so soll? Nö, eigentlich nicht. Peter D. schrieb: > Sagt wer? > Ich nehme ~1mA (3,3k an 5V) für die LED. Hab mir das Datenblat des LTV814S und auch andere wie z.B. Everlight EL3H4-G, etc. nochmals genauer angesehen, für 5VCE würde bei vielen davon tatsächlich schon ein IF von 1mA ausreichen, damit sie zuverlässig schalten. Dadurch wird diese Lösung hochinteressant!! Wie immun sind diese Dinger eigentlich gegen ESD-Events? Brauch ich zu deren Schutz eine TVS oder reicht da schon der hohe Vorwiderstand alleine?? Peter D. schrieb: > Auf MC-Seite reicht der > interne Pullup. Und was ist mit den Störungen?? Ich fürchte der OTK ist schnell genug, dass er auch die durchschaltet, oder nicht?? goc911 schrieb: > Stell doch dein Layout rein. 2 Lagen, zerschnittene GND Plane? Ein Via > auf einer 1.6mm dicken Leiterplatte hat über den dicken Daumen 1nH/mm > Induktivität. Du brauchst reale ESB um abschätzen zu können ob deine > Schutzbeschaltung wirkt. Mach ich sehr gerne, sobald ich meine aktuelle Idee umgesetzt hab - siehe ganz unten. > D.h. die Störung nicht in/über die Leiterplatte > laufen lassen sondern am Eingang absorbieren Genau das versuche ich eh zu vermeiden, bzw will ich erreichen. Ich bin halt leider auf dem Gebiet der Störungsunterdrückung und was EMV/ESD anbelangt noch ganz am Anfang meiner persönlichen Entwicklung. Bisher bin ich bei dieser Sache immer empirisch rangegangen und es hat oft, aber halt nicht immer ausreichend gut funktioniert. Als seriöser Elektronikentwickler der ich werden möchte, möchte ich mich in Zukunft aber proaktiv mit dieser Thematik auseinandersetzen anstatt nur zu Raten und zu Hoffen. > (nicht reflektieren). der Unterschied zwischen Reflektieren und Absorbieren ist mir klar, aber welche technische Maßnahmen bewirken was davon?? > ... warum also die GND-Plane zerstückeln. > Das ist eine der gröbsten Fehler die du überhaubt begehen kannst. Das hab ich auch schon gelernt, allerdings hab ich im double layer Speziell bei Versorgungsleitungen quer über die Platine kaum Alternativen oder?? Mein Idee ist nun, die Kondensatoren zu drehen, damit ich die Masseanschlüsse der Bulk-Elkos auf die andere Seite der 32,6V Leitung bekomme, also direkt dorthin, wo sie benötigt werden. Um die 32,6V Leitung dann vom Steuerkreis zu isolieren grenzt daran dann gleich die GND-Plane des Steuerkreises an. D.h. ich mache am Bottom Layer eine GND-Plane für den Lastkreis und eine GND Plane für den Steuerkreis. Diese hänge ich dann bei der Versorgungseinheit sternförmig zusammen. Sollte eigentlich so richtig sein, oder?? JEDNFALLS AN DIESER STELLE MAL EIN GROßES DANKE AN ALLE FÜR EURE BEMÜHUNGEN UND DIE TOLLEN RATSCHLÄGE!! GlG Christian
Christian T. schrieb: > Wie immun sind diese Dinger eigentlich gegen ESD-Events? > reicht da schon der hohe Vorwiderstand alleine?? Nein. > Brauch ich zu deren Schutz eine TVS oder Du brauchst noch mehr. Auf jeden Fall auch eine "Rückwärtsdiode" und einen Kondensator. Ich würde sowas wie dort in der Mitte (mit entsprechend ausgelegten Widerständen) nehmen und einen 100nF Kondesator parallel zur Z-Diode schalten: https://electronics.stackexchange.com/questions/91878/how-to-wire-up-optocoupler-for-digitally-controlled-uv-under-voltage-input-pro > Hab mir das Datenblat des LTV814S und auch andere wie z.B. Everlight > EL3H4-G, etc. nochmals genauer angesehen, für 5VCE Du willst aber Vce=0V, wenn der eingeschaltet ist. > würde bei vielen davon tatsächlich schon ein IF von 1mA ausreichen Dann hättest du bei einem garantierten CTR von 20% Controllereitig gerade mal 200µA und müsstest die so hochohmig gestalten (Pullup>15k), dass es dich beim Burst garantiert aus der Kurve wirft (es geht nichts kaputt, aber dein Signal ist korrupt). Du musst dir bewusst sein, dass so ein OK ein zutiefst analoges Bauteil ist, das extreme Fertigungstoleranzen hat. Z.B. schwankt der CTR min. 20% bis 300% also um das 15-fache, un ddu musst deine Schaltung so auslegen, dass die auch mit 20% funktioniert. Dazu kommen noch Alterungseffekte, die das Ganze noch verschlechtern. Aber wie schon gesagt: du hast hier keine Potentialtrennung, deshalb brauchst du auch keine Optokoppler.
jo schrieb: > Auf welchen Spannungsbereich sollen die Signale LEER1 > ... LEER8 begrenzt werden? Christian T. schrieb: > Ich muss von den 32.6V Eingangsspannung (Spitzenwert - allerdings im > schlimmsten Fall mit etwa 20% Ripple*)) und mit überlagerten > Transienten**) auf möglichst konstante, maximale 3,3 V für High und > idelaerweise 0V für Low kommen. Christian, hier fehlt eine ganz wichtige Angabe. Welche Spannung am Eingang soll als LOW interpretiert werden? Für einen 3,3V Mikrocontroller gilt typischerweise: LOW = 0 bis 1 Volt HIGH = 2,4 bis 3,3 Volt. Welcher Bereich von deinen 32.6V soll als LOW und welcher als HIGH interpretiert werden? Du willst doch sicher nicht, dass nur der kleine Bereich von 0 bis 1 Volt als LOW gilt. Ich schlage vor: LOW = 0 bis 10 Volt HIGH alles => 20 Volt Der "verbotene" Bereich dazwischen (10 bis 20V) wird durch einen Schmitt Trigger mit Tiefpass ignoriert. Viele (aber nicht alle) Mikrocontroller enthalten bereits Schmitt Trigger an ihren Eingängen. An die hohen Spannungen für HIGH denkt man immer, aber der LOW Pegel und der "verbotene" Bereich dazwischen wird oft vergessen. Ob mein Vorschlag für deine Anwendung gut ist, kann ich nicht wissen. Ich wollte dir nur einen Denkanstoß geben.
Lothar M. schrieb: > du hast hier keine Potentialtrennung, deshalb > brauchst du auch keine Optokoppler. Es ist ein Irrglaube, daß Optokoppler nur bei Potentialtrennung sinnvoll sind. Sie bewirken eine hervorragende Entkopplung von Störungen. Die Koppelkapazität ist <1pF. Vorzugsweise verbindet man GND des Fototransistors mit dem MC und GND der LED mit der Stromversorgung. Damit fließen dann keine Störungen über GND des MCs (Erdschleife). Die Reversdiode im LTV814 übernimmt den Schutz in Sperrichtung. Man kann aber auch eine externe Diode antiparallel schalten (TS4148 RYG). Die Strombegrenzung macht der Vorwiderstand. Weitere Schutzschaltungen sind nicht notwendig. Lothar M. schrieb: > dass es dich beim Burst garantiert aus der Kurve wirft (es geht nichts > kaputt, aber dein Signal ist korrupt). Es ist gute Programmierpraxis, daß alle Daten von außen per se als gestört anzusehen sind. Signale von Kontakten sind nicht brandeilig. Die kann (und sollte) man daher in Software entprellen (z.B. 1ms Timerinterrupt). Der Worst Case ist, ein Signal, was über eine längere Leitung kommt, per Flankeninterrupt einzulesen. Dann kann man sich den EMV-Test gleich ganz sparen.
Peter D. schrieb: > Es ist ein Irrglaube Naja, das ist ja kein Glaubensbekenntnis, sondern lediglich eine Abwägung von Notwendigkeiten... ;-) > daß Optokoppler nur bei Potentialtrennung sinnvoll sind. Ich denke aber trotzdem, das man mit den hier gegebenen Rahmenbedingungen das Ding ohne OK problemlos ans Laufen bekommt. > Es ist gute Programmierpraxis, daß alle Daten von außen per se als > gestört anzusehen sind. Das Entprellen der Schaltereingänge in der SW ist natürlich eine Grundvoraussetzung für eine zuverlässige Funktion. > Vorzugsweise verbindet man GND des Fototransistors mit dem MC und GND > der LED mit der Stromversorgung. Damit fließen dann keine Störungen über > GND des MCs (Erdschleife). Im Screenshot oben liegt eine Massefläche flächig drunter. EMV-Störungen können direkt am Pin abgehandelt werden und finden nicht den Weg zum µC. > Es ist ein Irrglaube, daß Optokoppler nur bei Potentialtrennung sinnvoll > sind. Sie bewirken eine hervorragende Entkopplung von Störungen. Unbestritten (wenn das Layout passt). Aber sie sind eben auch bei weitem nicht so unkritisch, dass man sie "einfach so" einsetzen kann. Auch eine LED ist ein Bauteil, das gestört werden und kaputt gehen kann. > Die Reversdiode im LTV814 Stimmt, hab ich übersehen.
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Ich mag es, möglichst wenig Bauteile einzusetzen, daher die Lösung mit dem Optokoppler. Das vereinfacht das Layout und viele Teile (Lötstellen) erhöhen ja auch nicht gerade die Zuverlässigkeit.
Peter D. schrieb: > Ich mag es, möglichst wenig Bauteile einzusetzen, daher die Lösung mit > dem Optokoppler. Das vereinfacht das Layout und viele Teile (Lötstellen) > erhöhen ja auch nicht gerade die Zuverlässigkeit. Da bin ich voll bei Dir!! Allerdings bin ich nun aufgrund der vielen, allesamt plausibel klingenden Antworten etwas darüber verunsichert, was nun von den funktionstüchtigen Lösungen die richtige für meinen Anwendungsfall ist. Bei richtiger Dimensionierung wahrscheinliche jede davon ... Ich hab mich mittlerweile sehr gut mit dem Vorschlag, OTKs zu verwenden angefreundet und preislich spielt es keine Rolle, ob die Eingangsbeschaltung ein paar Cent mehr oder weniger kostet, dafür sind die Stückzahlen viel zu gering. Und ehrlich gesagt ... ein Tag im Labor kostet mich etwa 800€ wenn ich ein zweites Mal hin muss nur weil ich irgendwo 50 Cent einsparen wollte ... so viele Platinen werde ich von dieser Serie bestimmt nicht herstellen, um mit der Materialersparnis die eine unnötige Iterration zu kompensieren. Stefan ⛄ F. schrieb: > LOW = 0 bis 10 Volt > HIGH alles => 20 Volt Stimmt, das hatte ich vergessen zu erwähnen - genau solche Schwellenwerte hatte ich auch im Sinn. Stefan ⛄ F. schrieb: > Der "verbotene" Bereich dazwischen (10 bis 20V) wird durch einen Schmitt > Trigger mit Tiefpass ignoriert. Viele (aber nicht alle) Mikrocontroller > enthalten bereits Schmitt Trigger an ihren Eingängen. Auch das stimmt. Aber mir is noch kein MC untergekommen, der das auch noch bei 30V macht. Oder Spielst Du darauf an, dass sich zumindest das Pegelproblem durch einen einfachen Spannungsteiler lösen ließe?? Die zweite Diode im 814er ist ne zweite LED, das Teil is für AC. Ich mach mal folgendes: Nun hab ich mehrere Variante durchgedacht und bald schon auch einige davon im Schaltplan gezeichnet. Da ich sowieso einen Prototypen herstellen werde, der garantiert nicht in Umlauf gerät, hab ich insgesamt 8 Eingangskanäle um mich auszutoben und alle Varianten testweise auf dem Modul aufzubauen. Die Eingänge werde ich dann mit den schlimmsten Sörquellen die ich hier finden kann penetrieren. Und ich versuchs dann am besten auch gleich mit nem aufgerollten 100 Meter-Bund als Motorkabel. Der Gewinner wird dann in der Serie umgesetzt.
Ich werd übrigens auch gleich mal ne Siemens Logo für 230V zerlegen. Was dort funktioniert müsste doch, entsprechend nachdimensioniert auch für mich passen. Irgendwo müsste ich auch noch alte B&R Midicontroll-Karten für 24VAC rumliegen haben. Als nächstes hätt ich auch noch Zugang zu geschrotteten BLDC Motorkontrollern aus E-Quads. Die haben für sämtliche Signale (Licht, Blinker, Bremsleuchte, etc) auch normale Eingänge, und sind teilweise bis zur Akkuspannung (rund 60V) tolerant. Am Automobilsektor sind die Richtlinien noch viel strenger, wenn ich diese Lösungen als Grundlage hernehme bin ich ganz bestimmt auf der sicheren Seite. Außerdem haben wir erst kürzlich das CAN-Protokoll eines solchen Controllers ausgelesen und entschlüsselt, bei laufendem Motor war das nicht machbar, da waren die Störungen auf dem Bus so derbe, dass es für den Analyzer nicht mehr lesbar war. Wenn die Eingangsbeschaltung am Controller also diese Störungen handlen kann, dann reicht sie für mich doch vollkommen aus.
Christian T. schrieb: > Spielst Du darauf an, dass sich zumindest das > Pegelproblem durch einen einfachen Spannungsteiler lösen ließe?? Ja, in Kombination mit einer Zenerdiode.
1 | 33V o---+ |
2 | | |
3 | |~| Optional Pull-Up 10k? |
4 | |_| |
5 | | |
6 | | 10kΩ 22kΩ |
7 | Eingang o---[===]---+-----+-----+----[===]---o µC Eingang 3,3V |
8 | 0-33V | | | |
9 | |~| | | |
10 | |_| === ZD |
11 | | | | |
12 | GND o---------------+-----+-----+------------o GND |
13 | 1kΩ 100nF 3,3V |
Der Spannungsteiler sorgt ungefähr für die genannten Spannungsbereiche. Der Kondensator blockt kurze Störimpulse und HF-Einstreuung ab. Die Zenerdiode begrenzt Überspannung. Selbst wenn sie schon bei deutlich weniger als 3,3V leitend wird, stört das die Funktion der Schaltung nicht (HIGH bleibt HIGH). Der 22kΩ Widerstand beschützt die ESD Dioden des µC wenn außen Spannung angelegt wird während der µC keine Stromversorgung hat. Mache die 10kΩ Widerstände und die Pull-Ups gut zugänglich und nicht allzu klein, dann kann man das Gerät leicht reparieren falls da mal ein Depp 230V anlegt. Den Pull-Up brauchst du, wenn der Schaltkontakt zwischen Eingang und GND liegt. Denke daran, dass Schaltkontakte meist einen gewissen Mindest-Strom brauchen um langfristig gut zu funktionieren. Diesen sollte der Pull-Up Widerstand liefern, wenn keine andere Last (z.B. eine Kontroll-Leuchte) bereits dafür sorgt. Wenn der Schaltkontakt hingegen zwischen 33V und dem Eingang liegt, sorgt der Spannungsteiler für ca 3mA Last. ich hoffe das reicht, sonst nimmst du halt andere Widerstandswerte. Die 100nF sind vielleicht ein bisschen zu klein. Das kannst nur du ermitteln.
Wenn man keine Optokoppler verwenden will, kann man auch Pegelwandler benutzen. Z.B. der 74HC4050 erkennt 3,3V als high, kann aber bis 15V ab. Die 15V gelten auch bei VCC = 0V. Dann kann man eine TVS-Diode für z.B. 5V als Schutz nehmen.
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