Hallo zusammen, ich nutze einen Port-Expander (MCP23018) an meinem ESP32, um die Anzahl der digitalen Ausgänge zu erhöhen. Der Port-Expander wird über I²C angesteuert und ich versorge ihn mit 3,3V. Das Masse-Potenzial ist mit dem vom ESP32 identisch. Hinter dem Port-Expander nutze ich ein Darlington-Array (UDN2981A), um auch Lasten mit 100mA schalten zu können. Das Darlington-Array wird mit 24V versorgt und liegt derzeit auf dem gleichen Masse-Potenzial wie der Port-Expander und der ESP32. Kurz: ESP32 >> I²C >> MCP23018 >> UDN2981A Alles am gleichen Massen-Potenzial. Um die Störanfalligkeit zu verringern würde ich die Lasten des Darlington-Array über eine separate Stromversorgung schalten (galvanisch getrennt über 2. Netzteil). Dazu müsste ich meiner Ansicht nach die Masse-Potenziale entkoppeln. Jetzt sind mir folgende Lösungen eingefallen: a) Zwischen Port-Expander-Ausgang und Darlington-Eingang Optokoppler setzen. Dann könnte ich die Masse vom Darlington-Array entkoppeln. Schlecht daran ist, dass ich 16 Ausgänge am Port-Expander habe. Das wären eine Menge Optokoppler und ein recht großer Bauraum, den ich bräuchte. b) Schon vor dem Port-Expander das Potenzial vom I²C entkoppeln. Das dürfte mit Optokopplern problematisch ein, da es eine bidirektionale Verbindung ist und Optokoppler vermutlich zu langsam sind. In dem Thread hier wird der ADUM1250 erwähnt: Beitrag "I2C-Bus über Optokoppler ansteuern - geht das?" Nachteilig ist hier der relativ hohe Preis (derzeit über 10 Euro bei Reichelt). Fernerhin muss aber so der Port-Expander und das Darlington-Array nach wie vor an einer gemeinsamen Masse liegen, ich hätte hier lediglich den ESP32 sauber entkoppelt. Ich bin kein Elektrotechniker und komme hier nicht so richtig weiter. Gibt es so was wie Mosfet-Arrays, die ich statt des UDN2981A einsetzen könnte und die mein Entkopplungsproblem lösen? Oder habe ich da das gleiche Problem wie beim Darlington-Array? Andere Lösungsmöglichkeiten? Anbei zur Info auch mal der Schaltungsaufbau
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Hallo, eine Möglichkeit ist auf Seite 12 Fig. 12 beschrieben. https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=A200%2FDS_PCA9600.pdf Ich würde die Trennung weiter Richtung Last setzen. Gruß Carsten
Carsten-Peter C. schrieb: > Hallo, eine Möglichkeit ist auf Seite 12 Fig. 12 beschrieben. Das scheint dann den gleichen Effekt zu haben wie beim ADUM1250. Nur dass es vermutlich günstiger ist. Carsten-Peter C. schrieb: > Ich würde die Trennung weiter Richtung Last setzen. Ja, das wäre definitiv besser. Denn mit der vorgeschlagenen Lösung von Dir hätte ich den MCP23018 und den UDN2981A immer noch auf derselben Masse liegen. Eine Trennung direkt vor dem UDN2981A wäre vermutlich am besten... Gibt es dafür eine Lösung? Vielleicht Digitale Isolatoren? (leider recht teuer...)
Ich nehme gern PhotoMOS, z.B. CPC1002N Die können 60V/700mA und lassen sich mit 3,3V treiben. https://www.mouser.de/ProductDetail/IXYS-Integrated-Circuits/CPC1002N?qs=h2iAtNzNjMSWxW51nm%252BAcA%3D%3D
Hallo, vielleicht ist es eine Lösung, wie ich es bei meinem Dimmer gemacht habe. Projekte & Code /4-fach Dimmer 2Stromstoßschalter Schaltuhr Das ist aufwendiger, aber sehr störungssicher. Gruß Carsten
Sebastian E. schrieb: > die Störanfalligkeit verringern Must Du m.E. nicht. Stabile Masse sollte reichen. Sebastian E. schrieb: > Potenzial vom I²C entkoppeln SPI statt I2C. Da kannst Du mit Optokopplern arbeiten.
Wie sieht es mit einem SPI-Portexpander aus? SPI lässt sich wesentlich einfacher galvanisch trennen als I²C.
Sebastian E. schrieb: > Um die Störanfalligkeit zu verringern würde ich die Lasten des > Darlington-Array über eine separate Stromversorgung schalten (galvanisch > getrennt über 2. Netzteil). Dazu müsste ich meiner Ansicht nach die > Masse-Potenziale entkoppeln. Hast du schon einmal darüber nachgedacht, einen geeigneten Aufbau zu wählen, so dass Schwankungen der Stromaufnahme nicht zu Potentialverschiebungen der Signale führen (Stichwort: Sternpunkt). Gegen welche Störungen genau willst du schützen? Normalerweise ist es günstiger, die Entstehung von Störungen direkt an der Quelle zu unterbinden.
Peter D. schrieb: > Ich nehme gern PhotoMOS, z.B. CPC1002N > Die können 60V/700mA und lassen sich mit 3,3V treiben. > > https://www.mouser.de/ProductDetail/IXYS-Integrated-Circuits/CPC1002N?qs=h2iAtNzNjMSWxW51nm%252BAcA%3D%3D Im Prinzip eine gute Sache. Konnte allerdings keine Varianten finden, wo mehrere PhotoMOS in einem Gehäuse sind (oder maximal 2 davon). Und ich habe weiterhin das Problem, dass ich den Port-Expander und das Darlington-Array nicht entkoppelt habe... Max M. schrieb: > Stabile Masse sollte reichen. Was meinst Du mit "stabil"? Sternform statt Masseschleife? DerEgon schrieb: > Wie sieht es mit einem SPI-Portexpander aus? Leider nur I²C möglich. Aber das Problem der Bidirektionalität lässt sich ja hier lösen. Das ist kein "Killer" für I²C. Wolfgang schrieb: > Gegen welche Störungen genau willst du schützen? Ich schalte mehrere induktive Lasten (Schütze/Relais). Die sind alle mit Freilaufdioden abgesichert. Jeder Schütz zieht ca. 100mA (bei 24V). Ich habe mehrere Netzteile im Einsatz, die von der Leistung her locker den 3-fachen Bedarf abdecken können. Das dürfte eine simple Maßnahme sein, um Schwankungen in der Spannung zu minimieren. Das sind Netzteile, die vermutlich ordentliche Elkos zur Stabilisierung drin haben. Leider läuft über dieselbe Masse auch die Versorgung einer relativ empfindliche Messschaltung für Thermoelemente (MAX11410). Deshalb wollte ich hier alle möglichen Störquellen ausschalten und alles weitestgehend entkoppeln. (Thermoelemente selbst liegen natürlich nicht direkt auf der Masse...). Max M. schrieb: >> die Störanfalligkeit verringern > Must Du m.E. nicht. Kann ich mir den Aufwand wirklich sparen? Ich möchte nur nicht, dass ich ein Design wähle, das später nicht funktioniert. Gleich richtig machen ist sicherlich einfacher. Habe ich also schätzungsweise überhaupt ein Problem oder bewerte ich das komplett über?
Sebastian E. schrieb: > bewerte ich das > komplett über? Keine Ahnung. Was für ein Ereigniss könnte denn dazu führen das GND MCU von GND Portexpander unterschiedlich ist? Denn deswegen willst Du ja trennen. Sebastian E. schrieb: > Max M. schrieb: >> Stabile Masse sollte reichen. > Was meinst Du mit "stabil"? Sternform statt Masseschleife? Eine Form der Masseführung die sicherstellt das es keine Potentialunterschiede gibt die größer sind als der max. Spannungspegel um noch sicher Low zu Erkennen. Was schaltest Du denn damit und wie weit sind MCU und Expander auseinander? Sebastian E. schrieb: > Leider läuft über dieselbe Masse auch die Versorgung einer relativ > empfindliche Messschaltung für Thermoelemente SPI Kram auf der Digitalseite ist unempfindlich. Mehr als 10-12Bit ENOB bekommst Du eh nicht raus ohne einiges an Erfahrung. Differentiel Messen.
Max M. schrieb: > Eine Form der Masseführung die sicherstellt das es keine > Potentialunterschiede gibt die größer sind als der max. Spannungspegel > um noch sicher Low zu Erkennen. Hatte noch nicht erwähnt, dass ich denselben GND auch dazu verwende, Analogsignale (0-10V) zu messen. Und das über einen ADC, mit dem ich single-ended, nicht differenziell messe. Auch deshalb ist es wichtig, dass ich eine stabile Masse habe Max M. schrieb: > Was schaltest Du denn damit und wie weit sind MCU und Expander > auseinander? Strecke zwischen Expander und µC ist denke ich recht unkritisch. Das mögliche Problem kommt hinter dem Darlington-Array. Dort schalte ich anschließend nämlich mehrere induktive Lasten (Relais mit Freilaufdiode) mit 100mA pro Relais. Also müsste ich meiner Ansicht nach das am besten das Darlington-Array entkoppeln. Damit ich den jedoch ansteuern kann, brauche ich zwischen Port Expander und Darlington-Array dasselbe Potenzial. Und es sind wie gesagt leider 16 Eingänge -- recht viel. Würdest Du die Situation mit den Relais als unkritisch sehen? Notfalls muss ich es einfach ausprobieren, ob es stört oder nicht...
Sebastian E. schrieb: > Gibt es so was wie Mosfet-Arrays, die ich statt des UDN2981A einsetzen > könnte und die mein Entkopplungsproblem lösen? Gibt es, z.B. TBD62003A und TBD62004A, nützt hier aber nichts.
Carsten-Peter C. schrieb: > Hallo, vielleicht ist es eine Lösung, wie ich es bei meinem Dimmer > gemacht habe. > Projekte & Code /4-fach Dimmer 2Stromstoßschalter Schaltuhr Vielen Dank für den "Link"
Sebastian E. schrieb: > Leider läuft über dieselbe Masse auch die Versorgung einer relativ > empfindliche Messschaltung für Thermoelemente (MAX11410). Üblicherweise trennt man dann Analog- und Digitalmasse. Der MAX11410 hat nicht ohne Grund differentielle Eingänge.
Oh Mann, galvanische Trennung für die Ansteuerung von Relais - nur gut, dass keine Relais zur galvanischen Trennung vorgeschlagen hat ... Halte im Layout die 5V- und 24V-GND schön getrennt (nicht nur elektrisch, auch räumlich), verbinde sie an einer Stelle und gut ist.
Sebastian E. schrieb: > Das sind Netzteile, die vermutlich ordentliche Elkos zur Stabilisierung > drin haben. Du solltest ordentliche Elkos so nah wie möglich bei den Relais haben. > Alles am gleichen Massen-Potenzial. N × 100 mA führt zu einem Spannungsabfall. Du solltest die Massen für Relais und den Rest als getrennte Potenziale betrachten und routen, auch wenn du sie am Netzteil zusammenführst. (Ebenso für empfindliche Analogsignale.)
Forist schrieb: > Der MAX11410 hat nicht ohne Grund differentielle Eingänge. Ich spreche nur von der Versorgungsspannung. Messungen werden natürlich differenziell an den Eingängen durchgeführt. Clemens L. schrieb: > Du solltest ordentliche Elkos so nah wie möglich bei den Relais haben. Die Relais werden über das Darlington-Array geschaltet. Also müsste ich einen ordentlichen Elko direkt vor die Spannungsversorgung des Darlington-Arrays schalten. Die Relais sind dann relativ nahe am Array dran und der Weg ist kurz. Clemens L. schrieb: > N × 100 mA führt zu einem Spannungsabfall. Du solltest die Massen für > Relais und den Rest als getrennte Potenziale betrachten und routen, auch > wenn du sie am Netzteil zusammenführst. Die Zuleitung auf der Platine habe ich mit 1mm Breite bei 35µm Dicke schon dicker ausgeführt. Führt bei fiktiven 1A über 300mm Strecke in der Zuleitung ungefähr zu einem Spannungsabfall von 0,15V, was hoffentlich OK ist (der Port-Expander läuft ohnehin über eine getrennte Zuleitung). Masse führt dann von den Relais sternförmig direkt zum Netzteil (nicht über andere Bauteile). Dann gibt es hoffentlich keine Probleme und ich spare mir erst mal den ganzen Aufwand mit galvanischer Trennung.
Sebastian E. schrieb: > Um die Störanfalligkeit zu verringern würde ich die Lasten des > Darlington-Array über eine separate Stromversorgung schalten (galvanisch > getrennt über 2. Netzteil). Das ist Unsinn. Die allermeisten Schaltungen dieser Art brauchen keine galvanische Trennung.
Sebastian E. schrieb: > Hatte noch nicht erwähnt, dass ich denselben GND auch dazu verwende, > Analogsignale (0-10V) zu messen. Und das über einen ADC, mit dem ich > single-ended, nicht differenziell messe. Auch deshalb ist es wichtig, > dass ich eine stabile Masse habe Ja und? das schafft man auch ohne galvanische Trennung, Stichwort sternförmige Masseverdrahtung. > Strecke zwischen Expander und µC ist denke ich recht unkritisch. Das > mögliche Problem kommt hinter dem Darlington-Array. Dort schalte ich > anschließend nämlich mehrere induktive Lasten (Relais mit Freilaufdiode) > mit 100mA pro Relais. Oh wie schrecklich!!! Das ist ja fast so anspruchsvoll wie Kernfusion! > Also müsste ich meiner Ansicht nach das am besten > das Darlington-Array entkoppeln. Nö. > Würdest Du die Situation mit den Relais als unkritisch sehen? JA!
Falk B. schrieb: >> Würdest Du die Situation mit den Relais als unkritisch sehen? > > JA! Umso besser. Wenn's Probleme geben sollte, melde ich mich gerne wieder.
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