Pegelwandler Bidirektional 24V <-> 3,3V

Dominik schrieb:
> Hallo Zusammen,
> möchte einen Raspberry Pi mit einer SPS-Elektronik welche 24V I/O
> besitzt zusammenschalten. Leider finde ich keine fertigen Pegelwandler
> welche Bidirektional für die beiden Spannungen funktionieren gefunden.
> Wollte nun ein Shield selber bauen, komme aber nicht vorwärts.
> Von 24V gehts ja noch mit einfachen Sachen wie Spannungsteiler aber
> andersrum wirds schwieriger, hatte schon an Mosfets bzw. Optokoppler
> gedacht finde aber da nicht das passende.
> Jemand eine Idee wie man es am einfachsten umsetzen kann?
> Danke & Grüße
> Dominik

Spannungsdopplerschaltung.

Gott segne dich und behüte dich. Er lasse sein Angesicht über dich 
walten und er erquicket deine Seele mit reinem Wein.

Dominik schrieb:
> Jemand eine Idee wie man es am einfachsten umsetzen kann?

Wende dich an Perpetuum mobile Bauer.

Bidirektional kann nicht funktionieren.

Woher soll der Wandler wissen, welcher Anschluss Eingang und welcher 
Ausgang ist.

Der Eingang bestimmt die Spannung vom Ausgang, aber wenn der nun 
eigentlich ein Eingang ist der auf die Spannung von aussen hören soll, 
was soll er tun, woher weiss er dass er nicht aktiv gegen die Spannung 
von aussen ankämpfen soll, bis der stärkere Kurzschlussstrom gewinnt ?

Es gibt nur eine Schaltung, den beidseitigen open drain mit pull ups, 
der einen symmetrischen MOSFET erfordert, also einen MOSFET mit 
herausgeführtem Bulk wie BSS83,215

1

+24V   +3.3V

2

  |       |

3

  |   +---+

4

  |   |   |

5

  R   |   R

6

  |  _|_  |

7

--+--   --+--

8

   NMOSFET

wenn hier ein Anschluss, links oder rechts, auf eine Spannung niedriger 
als 3.3V-UGS(on) des MOSFETs gezogen wird, verbindet der MOSFET und die 
Leitung zieht auch die Gegenseite runter, ergibt dort logic low.

Fertig (aber nicht für 24V) gibt es das als QuickSwitch QS3244.

Auf logic high zieht nur der pull up R, also ggf. langsam.

Wenn es sich Daten über ein Busprotokoll handelt, das Bitstopfen (bit 
stuffing) oder zero insertion anwendet. Dies bedeutet, dass innerhalb 
des Rahmens nach fünfmaligem Auftauchen der '1' eine '0' eingefügt wird 
oder umgekehrt für eine Kette von '1' eine '0' einfügt, dann reicht ein 
ganz simpler Übertrager (Trafo).

MaWin schrieb:
> Woher soll der Wandler wissen, welcher Anschluss Eingang und welcher
> Ausgang ist.

Das frage ich mich bei der gängigen Pegelwandlerschaltung mit N-MOSFET 
für I2C auch immer ;-)
Der Preis ist die Unsymmetrie durch Open-Drain/Open-Kollektor.
Bei 24V wird es mit MOSFETs allerdings wegen UGS eng.

MaWin schrieb:
> Bidirektional kann nicht funktionieren.
>
> Woher soll der Wandler wissen, welcher Anschluss Eingang und welcher
> Ausgang ist.

Wer zuerst kommt malt zuerst. Schau dir die Architektur eines Texas 
Instruments TXB0102 an. Allerdings, das ist mir bewusst, ist der weit 
davon entfernt von und nach 24V zu wandeln.

> woher weiss er dass er nicht aktiv gegen die Spannung
> von aussen ankämpfen soll, bis der stärkere Kurzschlussstrom gewinnt ?

Weil er nicht dagegen kämpfen kann. Zitat TXB0102

"In a DC state, the output drivers of the TXB0102 can maintain a high or 
low, but are designed to be weak, so that the drivers can be overdriven 
by an external driver when data on the bus starts flowing the opposite 
direction."

Bevor man da was mit MOSFET bastelt sollte man mal die Logikpegel 
klären.

In einem 24V System wäre 2V noch eindeutig LOW, aber nicht in einem 3,3V 
System.

Matthias S. schrieb:
> Welche SPS hat denn bidirektionale Anschlüsse? Das sind entweder
> Ausgänge oder Eingänge aber nicht beides.
> Und wenn man schon eine SPS hat, was soll denn der RPi da noch tun?

Die SPS ist in einem Roboter eingebaut, spezielle Anfertigung des 
Roboterherstellers, diese besitzt Bidirektionale I/O´s.
Wir möchten hier den Pi verbinden weil er extern von der 
Robotersteuerung Aufgaben abarbeitet mit angeschlossener Hardware und 
dann Rückmeldung gibt.

Ich habe mir die Variante aus der 2. Antwort mit dem ULN2803 angeschaut 
- würde auch gehen dann verwenden wir nicht 1 Pin sondern 2, einer Input 
der andere Output das würde für uns auch reichen ;)


Grüße
Dominik