Ich habe ein Schaltungstechnisches Problem, bei dem mir keine einfache Lösung einfällt, daher wollte ich euch um Mithilfe bitten.
In der angehängten Schaltungsskizze fehlt mir eine günstige Lösung für den grauen Schaltungsblock. Das Problem ist, dass mein Mikrocontroller an der Schaltungsmasse angeschlossen ist, einer der beiden Schalter-Anschlüsse jedoch unweigerlich am Gehäuse.
-> es ist ein Seilzug mit Metallseil, wenn dieses nicht mehr unter Last ist, wird der Kontakt geschlossen, da das Seil dann nicht mehr straff gespannt ist, so macht das Seil eine Verbindung zwischen meinem Abnehmer und dem Gehäuse.
Leider kann ich nicht sicherstellen, dass Gehäuse und Schaltungsmasse das gleiche Potential haben werden, da können gut und gerne mehrere 10V Potentialunterschied in Positive und Negative Richtung sein. Ich könnte aber via TVS den Spannungsunterschied limitieren, um meine Schaltung zu schützen, da spräche nichts dagegen, eine harte Verbindung darf aber nicht gemacht werden.
Die Einzige Lösung, die ich bisher gefunden habe, wäre relativ teuer, da würde ich mit einem Schaltregler-Modul eine Galvanisch getrennte Speisung machen, mit Chassis als Bezugspunkt, und dann mit einem Optokoppler das Schaltsignal zurückmelden, geht zwar, ist aber teuer wenn ich das mehrere Duzend male einsetze.
-> ebenfalls skizziert
Leider kann ich nicht sicherstellen, dass Gehäuse und Schaltungsmasse
das gleiche Potential haben werden
Mit einem Kabel von der Schaltungsmasse an dieses Gehäuse wäre aber schnell ein definierter Potentialbezug hergestellt. Denn diese Verbindung zum Gehäuse (links unten im Schaltplan) braucht ja auch deine (etwas unnötig aufwendige) Transistorschaltung.
Wenn du zwar auch nicht ganz nachvollziehbaren Gründen da eine Potentialtrennung zwingend nötig ist, dann würde ich das so machen:
Wenn du den Deckel nicht auf GND legen darfst, bleibt nur der Weg mit DCDC und Opto.
Allerdings könntest du evtl. auch nur einen DCDC benutzen, wenn alle Kisten miteinander verbunden (geerdet) sind.
Der Preis ist ein Argument, das andere ist, dass die DCDC-Module nicht
ewig halten.
Eine klare Vorgabe gibt's nicht, ich bin mit meiner Lösung einfach nicht
ganz glücklich und will vermeiden, dass ich vor lauter Bäumen den Wald
nicht sehe.
Vernünftige isolierte Tracos als Platinenmodul machen locker >10 Jahre Duerbetrieb, und auch mehr.
Die Reparaturen die ich sehe sind 90% mechanisch (abgerissen) oder chemisch (korrodiert), und der Rest ist Blitz, Altersschwäche hatte ich noch nie.
Kann der Schalter den OC nicht auch ohne Transistor schalten?
Kann schon, ich will den Stromfluss im Schalter (Seilzug macht Kontakt zu einem Metallstück, also kein richtiger Schalter) auf ein absolutes Minimum begrenzen um elektrochemische Effekte (Oxidation) weitestgehend zu vermeiden.
ich will den Stromfluss ... auf ein absolutes Minimum begrenzen
Aber aufpassen: mit einer unnötig hochohmigen Schaltung fängst du dir ratzfatz auch EMV-Probleme ein.
um elektrochemische Effekte (Oxidation) weitestgehend zu vermeiden.
Ist da auch Wasser im Spiel?
Denn es kann gut sein, dass ein Mindeststrom für eine zuverlässige Kontaktgabe nötig ist. Google mal nach den Stichworten "Frittspannung" und "Frittstrom", die betreffen jeden Schaltkontakt.
Wenn du zwar auch nicht ganz nachvollziehbaren Gründen da eine
Potentialtrennung zwingend nötig ist, dann würde ich das so machen:
Der Grund für die nicht zulässige Verbindung zwischen Chassis und GND ist folgender:
Das ganze wird für einen Fensterladenantrieb (klassische Toggenburger/Appenzeller Zugladen) genutzt, für diese Anwendung gibt es aktuell keine Lösung am Markt. Wir wollen an Häusern im klassischen Stil ermöglichen, die Laden elektrisch zu betreiben, zumal die klassische Betriebsweise einen Lederriemen von aussen in den Innenraum benötigt und was Wärmedämmung betrifft nicht Zeitgemäss ist.
Die Masse ist die Masse der Versorgung, die sich alle Antriebe in der Fassade teilen, mit entsprechendem Spannungsabfall. Das Gehäuse ist in der Hölzernen Fassade verschraubt, wenn ich nun die Gehäuse aller Antriebe auf verschiedene Potentiale lege (da Spannungsabfall), dann habe ich Kriechströme, die mir die Schrauben im Holz korrodieren lassen, so dass ich im besten Fall die Schraube nie mehr los bekomme, im schlimmsten Fall ist die Schraube nach 10 Jahren gebrochen und der 15kg schwere Laden knallt runter.
Zudem kann die Holzkonstruktion der Fassade auf einem anderen Potential liegen als meine Schaltung, dann hätte ich da konstant Ausgleichsströme (zB. die Ausgleichsströme am Netzteil, wenn ein Kunde den Ausgang nicht erdet).
Eine Erdung der Gehäuse wäre optional machbar, aber auch da habe ich potentialunterschiede zwischen Chassis und GND.
Ein "shared Wandler" ist nicht machbar, da das zusätzliche Leitungen zwischen den Antrieben benötigt, da läuft mir der Elektriker Amok.
Fazit aus euren Rückmeldungen:
Mit meiner Schaltung bin ich nicht auf dem Holzweg und ich habe (bis jetzt) von keiner besseren Idee gehört, somit scheint es so, als ob ich bei dieser Lösung bleiben muss.
Da wäre jetzt eine Zeichnung nicht schlecht, damit man die Potentialverhältnisse mal nachvollziehen kann.
wenn ich nun die Gehäuse aller Antriebe auf verschiedene Potentiale lege
(da Spannungsabfall)
Aber hier kann ich mir nicht vorstellen, was da bei ordentlicher Verdrahtung nenneswerte Pegelunterschiede bringen sollte.
wenn ein Kunde den Ausgang nicht erdet
Wenn es in der Montageanleitung steht, dass da eine Leitung von A nach B gezogen werden muss, dann muss da eine Leitung von a nach B gezogen werden.
Mit meiner Schaltung bin ich nicht auf dem Holzweg
Du hast meinen Post mit der EMV und der Frittspannung nicht gelesen?
Wenn da tatsächlich Feuchtigkeit oder gar Wasser im Spiel sein kann, dann oxidiert dir das Zeug auch mit niedrigem Gleichstrom und kleiner Gleichspannung weg. Nur eben langsamer. In diesem Fall würde dann nur eine Wechselspannung zuverlässig helfen.
Wenn du es so machen willst, die du es machen willst, dann tu das. Du wirst dann die Erfahrungen aus Punkt 1 und 2 dann im Laufe der Zeit selber machen.
Wenn du dir Sorgen um dem zu hohen Strom und die aus Dauerbestromung auftretende Oxidation machst, dann könntest du diesen Strom für die "Seilfallüberwachung" ja nur dann einschalten, wenn sich der Motor dreht und der "Seilfall" tatsächlich überwacht werden muss:
1
______
2
--------------| |------ ---3V
3
| | DCDC | \ v
4
| GehäuseGND-|______|-. ---
5
| | |
6
| --- '---1k---< µC Ausgang low aktiv "Überwachung ein"
An Industrietoren gibt es oft Seilschalter, die beim Aufsetzen des Tores unten das minimal lose Seil erkennen.
Auch als Notaus an Förderbändern sind oft Seilschalter verbaut, die hier sogar "lose" und "zieht" erkennen.
Evtl. ist das eine Lösung? Ein Hebel mit einer Feder, der einen Schalter betätigt. Das Seil wird durch die Feder nie wirklich lose (wegen Aufwickelproblemen sinnvoll!), aber wenn der Rolladen aufsetzt/klemmt, betätigt das den Schalter und bingo.
Da müsste die Feder aber das Gewicht tragen, oder?
Damit das Seil im Schwebezustand zwischen den Kontakten steht.
Im Prinzip ja. Wenn das Seil sowieso idealerweise "nie wirklich lose" werden soll, dann muss die Feder genauso immer vorgespannt sein. Und gegen Überdehnung bei Überlastung helfen mechanische Endanschläge.
Bei den Fall- oder Zugläden gibt es immer einen Zustand, in dem Zug auf das Seil kommt.
Die Seilschalter könnten je einen kleinen Trafo sekundärseitig kurzschließen. Die Primärseite von allen diesen Trafos würde mit einer gemeinsamen Wechselspannung gespeist. Die Primärströme werden getrennt gemessen, z.B. mit Widerständen am kalten Ende. Oder mit AC-Optokopplern, die liefern zwar direkt ein Digitalsignal, sind aber irgendwie bäh. Mit Netztrafos von der Stange und 50Hz wäre es robust und halbwegs preiswert.
Die Seilschalter könnten je einen kleinen Trafo sekundärseitig
kurzschließen.
Im Normalfall haben kurzschlussfeste Trafos aber einen hohen Streufluss und damit einen recht hohen Leerlaufstrom. Nur wegen "Standbyverbrauch" uswusf...
Ja, leider (oder zum Glück) ist das auf unserem Planeten Omnipräsent.
DAs ganze wird in der Aussenschicht einer hölzernen Fassade verbaut, was den Kontakt mit Wasser unausweichlich macht. Die Gehäuse sind mit feuchtem Holz verbunden.
Denn es kann gut sein, dass ein Mindeststrom für eine zuverlässige
Kontaktgabe nötig ist. Google mal nach den Stichworten "Frittspannung"
und "Frittstrom", die betreffen jeden Schaltkontakt.
Vielen Dank für den Input, ich werde mir das genauer anschauen, ggf kann ich auch die Spannung am Schaltkontakt mit dem entsprechenden Wandler erhöhen :)
Vernünftige isolierte Tracos als Platinenmodul machen locker >10 Jahre
Duerbetrieb, und auch mehr.
Naja, das war die Nummer 1 Ursache für den Ausfall der CAN Schnittstellen an den Geräten vom Lehrbetrieb, da war ein 5V - 5V Wandler drin, der nach 10-20 Jahren den Dienst Quittiert. Folglich bin ich den Wandlern gegenüber eher etwas kritisch eingestellt.
Mir kam aber beim Lesen deiner Antwort die Idee, dass ich den Wandler bei nicht benötigen einfach ausschalten kann, ich hab noch Pins am Controller frei, dann geht das relativ einfach. So ist der Wandler 99% der Zeit inaktiv und ich sollte 30 Jahre Lebensdauer erreichen können (ja, das ist die Anforderung, du willst deine Rolladen ja auch nicht alle 10 Jahre ersetzen, ist ja schliesslich nur ein Motor hust).
An Industrietoren gibt es oft Seilschalter, die beim Aufsetzen des
Tores
unten das minimal lose Seil erkennen.
Auch als Notaus an Förderbändern sind oft Seilschalter verbaut, die hier
sogar "lose" und "zieht" erkennen.
Evtl. ist das eine Lösung? Ein Hebel mit einer Feder, der einen Schalter
betätigt. Das Seil wird durch die Feder nie wirklich lose (wegen
Aufwickelproblemen sinnvoll!), aber wenn der Rolladen aufsetzt/klemmt,
betätigt das den Schalter und bingo.
Wie ist der obere Anschlag gelöst?
Grundsätzlich soll es eine Art Seilschalter werden, aber halt in einigen Dimensionen kleiner.
Dieser "mini Seilschalter" ist der untere Anschlag, der obere Anschlag ist ein Overload vom Motor, bzw ein Anstieg vom Motorstrom über den zulässigen wert, da wird einfach in den mechanischen Endanschlag gefahren.
-> damit das nicht jedesmal passiert, wird der Laden mit einer Initialisierungsfahrt angelernt, dann ist ein Encoder zuständig für die Wegmessung, so dass die Steuerung zu jedem Zeitpunkt die Position kennt.
Mit Netztrafos von der Stange und 50Hz wäre es robust und
halbwegs preiswert.
Ich habe aber kein Netz, da kleines Gehäuse und draussen (kalt/warm). Die Energieversorgung ist mit 48V (SELV) und in der Steuerung werden daraus stabile 24V für den E-Motor gemacht.
Wenn du dir Sorgen um dem zu hohen Strom und die aus Dauerbestromung
auftretende Oxidation machst, dann könntest du diesen Strom für die
"Seilfallüberwachung" ja nur dann einschalten, wenn sich der Motor dreht
und der "Seilfall" tatsächlich überwacht werden muss:
Diese Idee ist mir dank Jens bereits gekommen, das werd ich so umsetzen, dann habe ich weniger Schwierigkeiten mit der von dir erwähnten Frittspannung :)
Mir gings um das grundlegende Prinzip: DCDC und Optokoppler, die genaue Umsetzung ist ein anderes Thema. Für den Frittstrom könnte ich auch eine kleine Kapazität einsetzen, die da kurzgeschlossen wird, so habe ich für eine sehr kurze Zeit einen ordentlichen Strom und dann praktisch nix mehr. Ich weiss, dass ich da aber mit der Ansprechzeit aufpassen muss.
Das dürfte eher an den Elkos liegen. Schön artig gute teure Markenware vom offiziellen Distri kaufen...
Und: willst du nix neues verkaufen? Kein Rollladenantrieb schafft offiziell 20 Jahre. Selbst die Schaltuhren sterben, weil die RTC eine fest verlötete Lithumzelle hat oder die Relais festpappen.
Die meisten tun es länger, ja, aber auch viele keine 5.
Auch da oft (bei den elektronischen) Elkos, Kondensatornetzteile oder klassisch der Motorelko, aber auch Motor/Kupplung/Bremse.
Und du willst das mechanisch-elektronische Dings draußen an/in die Fassade pappen und 30 Jahre vergessen?
Kann schon, ich will den Stromfluss im Schalter (Seilzug macht Kontakt
zu einem Metallstück, also kein richtiger Schalter) auf ein absolutes
Minimum begrenzen um elektrochemische Effekte (Oxidation) weitestgehend
zu vermeiden.
Fast jeder andere Schalter legt Wert auf einen soliden Strom (Frittstrom), um die Kontakte sauber zu halten. Wenn du elektrochemische Effekte vermeiden willst, ist Gleichstromfreiheit das Mittel der Wahl.
Wenig Strom macht außerdem viel anfällig für Störungen.
Naja, das war die Nummer 1 Ursache für den Ausfall der CAN
Schnittstellen an den Geräten vom Lehrbetrieb, da war ein 5V - 5V
Wandler drin, der nach 10-20 Jahren den Dienst Quittiert.
Hoffentlich war das kein Lehrbetrieb für Elektroniker. Die sollten irgendwann über die Diagnose "Dienst quittiert" hinweg kommen, die Fehlerursache erkennen und nachhaltig Abhilfe schaffen.
Ich lese hier immmer "Seilschalter",
aber mir ist unklar ob hier ein Seil zwingend einen elektrischen Schalter "primärseitig" bedienen muß. Womit zwecks Isolierung der DC/DC erforderlich wird.
Anderer Ansatz:
Das Seil bewegt einen Dauermagneten!
Abfrage damit mit Reedkontakt möglich.
Isolierung intrinsisch.
Dieser "mini Seilschalter" ist der untere Anschlag, der obere Anschlag
ist ein Overload vom Motor, bzw ein Anstieg vom Motorstrom über den
zulässigen wert, da wird einfach in den mechanischen Endanschlag
gefahren.
-> damit das nicht jedesmal passiert, wird der Laden mit einer
Initialisierungsfahrt angelernt, dann ist ein Encoder zuständig für die
Wegmessung, so dass die Steuerung zu jedem Zeitpunkt die Position kennt.
Und das ist für die untere Position nicht möglich? Mir war nicht bewusst, das es Rollladenantriebe gibt, die nicht "oben" und "unten" begrenzen. Wenn es darum geht, den Zustand zu erfassen, es gibt nicht nur Optokoppler, es gibt auch Gabellichtschranken. Wenn es schon eine Bastellösung sein muss, warum nicht den Rollladen mit einer Gabellichtschranke abfragen. Die sind gar nicht so teuer, liefern auch ein Signal, das ein Controller erkennen kann und die entsprechende Mechanik dazu sollte sich auch relativ leicht umsetzen lassen. Und du bist völlig Kontaktfrei, d. h. du brauchst dich nicht um Korrosion kümmern. Und wenn du Bedenken wegen des Stromverbrauches hast, na, dann schalt halt die LED nur ein, wenn du den Zustand wissen willst. Es muss ja nicht permanent und in Echtzeit der Zustand erfasst werden und wenn doch, dann sollte dich der Stromverbrauch nicht kümmern. Grob überschlagen je LED 20mA *5V sind 0,1W....
Gruß oldmax
Mir war nicht
bewusst, das es Rollladenantriebe gibt, die nicht "oben" und "unten"
begrenzen.
Kommerzielle Antriebe tun das.
Hier wird ein kommerzieller Antrieb gebaut.
Klemm/Aufsitzschutz und Überlasterkennung (gegen festfrieren z.B.) muss also genau in dieses Projekt.
Der ist nicht per Se ein Problem, ich hab mir den Kopf zerbrochen, ob das irgendwie mit einer kapazitiven Kopplung einfach lösbar ist. Mittlerweile kam mir noch die Idee vom kapazitiven Touch-Schalter, da hab ich aber wider Probleme mit Schmutz, was dem wider entgegen steht.
Ich werde mir das anschauen mit ausschalten (bzw. nur bei Bedarf einschalten) vom DCDC Wandler und die Idee mit dem Magneten der vom Seil bewegt wird und per HALL erkannt wird.
Es braucht nicht zwingend einen DCDC und Optokopler.
Man kann einen kleinen Trafo bzw. Übertrager (Leistung < 0,5W) einsetzen dessen Ausgang vom Schaltkontakt kurzgeschlossen wird. Die Primärwicklung wird durch einen Transistor der mit einigen kHz ein und auschaltet getrieben. Der Strom wird durch einen Widerstand begrenzt und vom Mikrocontroller ausgewertet.
Das wird in Stückzahl sehr günstig und zuverlässig sein. Trafo und Hünerfutter hält quasi ewig.
Schreib mir gerne wenn Du Hilfe bei der Umsetzung brauchen kannst.
