24V Eingang an GPIO

[Markus W. (markus_w314)]

Hallo zusammen,

bin gerade an einer Schaltung um 24V digital Eingänge (wie bei einer 
SPS) an den GPIO-Pins eines RPI vernünftig und einigermaßen "sicher" 
einzulesen.

Da geht es um keine hochfrequenten Signale sondern eher um ein paar 
Taster die Aufgrund des restlichen Aufbaus mit 24V Potential arbeiten 
und max. ein bisschen entprellt werden müssen.

Aus den diversen Beiträgen hier im Forum hab ich schon einiges an Info's 
rausbekommen und es waren echt viele hilfreiche Tipps dabei. Bei der 
Dimensionierung der Bauteile (Widerstandswerte usw.) bin ich mir aber 
nicht ganz sicher ob ich nicht nen Denkfehler drinnen habe und bin ein 
bisschen auf Schwarmwissen angewiesen.

Im Anhang die Schaltung mit den groben Gedanken die ich mir bei der 
Dimensionierung gemacht habe.

Danke schon mal im Voraus!

[Harald A. (embedded)]

Da das 24V Signal oft aus einem anderen Bereich stammt ist der 
Optokoppler keine schlechte Idee. Mittlerweile setze ich gerne die 
Optokoppler mit 2 antiparallel verschalteten LEDs ein. Nicht teurer, 
spart die externe Diode und der Eingang wird polungsunabhängig. In SMD 
z.B. TLP292

[ArnoNym (bergler)]

Der OK ist schon mal gut, der macht das ganze robust. Ganz besonders 
gegen Fälle wie "die 24V sind da, die µC-Versorgung nicht".
Die 5mA bei 24V sind ein sinnvoller Wert, das machen die SPSler auch so 
in etwa.

Was mir dazu noch einfällt:
Ich persönlich würde die Schaltschwelle auf einen Wert auf typisch 12V 
legen. Also Pi*Daumen - irgenwas zwischen 5 und 15V sollte gut sein. 
Dazu kann man den OK mit einem Spannungsteiler speisen (d.h. einen 
Widerstand parallel zur Diode schalten).
Das machen die SPSler auch so.

Der Hintergrund ist, dass das dann mit minimalem Aufwand störfester ist:
Eine Störung am Eingang muss dann ordentlich Strom aufbringen, um das 
ungewollt zu schalten. Das hilft gegen Einkopplung von Störungen und 
gegen Leckströme.

Wenn dein OK 1,2V hat, könnte der Wert z.B. 470 Ohm oder 680 Ohm 
parallel zu D601 sein.

[Bauform B. (bauformb)]

R601 ist sehr hochohmig. Wenn die Schaltung sehr warm wird, könnten auch 
bei 0mA LED-Strom 100µA Kollektorstrom fließen (Dark Current).

Optokoppler mit CMOS-Ausgang regeln das intern und liefern ein sauberes 
Digitalsignal - auch, wenn C601 auf die LED-Seite verschoben wird. Auf 
der Seite dämpft er auch HF-Einstreuungen.

[ArnoNym (bergler)]

Bauform B. schrieb:
> R601 ist sehr hochohmig. Wenn die Schaltung sehr warm wird, könnten auch
> bei 0mA LED-Strom 100µA Kollektorstrom fließen (Dark Current).

Das stimmt, andererseits ist der dark current ist für 20V angegeben. Bei 
3V3 sind die 70µA schon ok, besonders wenn das nicht bei 100° betrieben 
wird.
Man kann aber sicherheitshalber 22k hineintun.

Bauform B. schrieb:
> Optokoppler mit CMOS-Ausgang regeln das intern und liefern ein sauberes
> Digitalsignal - auch, wenn C601 auf die LED-Seite verschoben wird. Auf
> der Seite dämpft er auch HF-Einstreuungen.

Der Bipolare ist schon ok, wenn die Auslegung stimmt. Man muss schon 
schaun, dass man die nötigen Pegel für die µC-Eingänge erreicht.
Aber der EL817 hat 0,2V Sättigungsspannung. Bei den Stromverhältnissen 
hier wird man das auch erreichen.
Losgehen wird min Low TH beim µC vermutlich bei 0,4V oder mehr, da ist 
mehr als genug Luft. Wer will, kanns ja genau nachrechnen, das steht im 
Datenblatt des µC.

[Markus W. (markus_w314)]

Vielen Dank für die ganzen Infos!!!