Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Durchflussmessgerät von 12V auf 5V Auswerteeinheit anpassen


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von Hans (lietnant)


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Hallo Forum,

eine Durchflussmeßgerät (Sika VTH25) mit Hall-Geber wird mit 5V 
Betriebsspanung versorgt und liefert NPN Rechtecksignal. Dieses Meßgerät 
soll erneuert und durch ein induktives Meßgerät ersetzt werden (Sika 
VMZ.2). Leider erwartet der neue Durchflusszähler min. 12V. Die 
Auswerteeinheit kann aber nur die 5V liefern. Beide Geräte liefern das 
NPN Rechtecksignal, quasi den gleichen Takt/Durchflussmenge und werden 
3-polig anschlossen (so wie man es von nem PC Lüfter o. ä. kennt). Eine 
separate 12Versorgung ist nicht das Problem, aber wie können die Signale 
vom neuen Meßgerät "adaptiert" werden?

Danke für Eure Tipps.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Hans schrieb:
> aber wie können die Signale vom neuen Meßgerät "adaptiert" werden?
Wenn beide "NPN open collector" sind, dann muss da gar nichts geändert 
werden, denn ein nach Masse schaltender NPN Open Collector Ausgang sieht 
in beiden Fällen so aus:
1
                                           |
2
                                          Pullup
3
                                           |
4
             .--- Ausgang ------ Eingang --o----
5
           |/  OC
6
 Signal ---|   NPN
7
           |>.
8
             |
9
 GND --------o-----------------------------------

: Bearbeitet durch Moderator
von Harald W. (wilhelms)


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Lothar M. schrieb:

>> aber wie können die Signale vom neuen Meßgerät "adaptiert" werden?
> Wenn beide "NPN open collector" sind, dann muss da gar nichts geändert
> werden, denn ein nach Masse schaltender NPN Open Collector Ausgang sieht
> in beiden Fällen so aus:
>
1
>                                            |
2
>                                           Pullup
3
>                                            |
4
>              .--- Ausgang ------ Eingang --o----
5
>            |/  OC
6
>  Signal ---|   NPN
7
>            |>.
8
>              |
9
>  GND --------o-----------------------------------
10
>

Falls kein "OC" setzt man obige Schaltung, ergänzt um einen Basis-
Vorwiderstand, zwischen "Sendewr" und "Empfänger".

von Hans (lietnant)


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in dieser Art?  -ich denke, das wird so nicht klappen...

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Hans schrieb:
> in dieser Art?
Ja.

> ich denke, das wird so nicht klappen...
Warum denkst du das? Hast du noch weitere Informatioenen als die bisher 
gegebenen? Was ist denn "die Auswerteeinheit"?

: Bearbeitet durch Moderator
von Thomas S. (Firma: Chipwerkstatt) (tom_63)


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Hans schrieb:
> in dieser Art?  -ich denke, das wird so nicht klappen...

Schließe den doch mal an einen Testaufbau an. Versorgung (12V) und den 
'vermeindlichen' Open-Collector-Ausgang an einen z.B 1K Widerstand von 
den 12 V. Und messe was der macht.
So schwer ist das nun auch nicht.

Wenn kein 1 K Widerstand zu Hause ist, dann den nächstbesten in ungefähr 
dieser Größenordnung.

von Hans (lietnant)


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Ok, wahrscheinlich denke ich gerne kompliziert. Ich mache gerne den 
Versuchsaufbau und berichte hier. Die Auswerteeinheit steuert unter 
anderem Wasser-Durchlaufventile und misst dazu die Temperatur in einem 
19" Rack. Die Impulse des Wasserdurchlauf in Liter/min. umzurechnen ist 
eher ein Gimmick. Wird aber trotzdem gebraucht um zu erkennen ob nach 
Kaltwasser strömt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Harald W. schrieb:
> Falls kein "OC" setzt man obige Schaltung, ergänzt um einen Basis-
> Vorwiderstand, zwischen "Sendewr" und "Empfänger".
Fall kein OC, sondern PushPull, dann würde ich es einfach so mit einer 
Schottkydiode ziwschen den Geräten machen:
1
           |/                                |
2
       ----|                               Pullup
3
       |   |>                                |
4
       |     o--- Ausgang ---|<--- Eingang --o----
5
       |   |<             Schottky
6
Signal-o---|  
7
           |\
8
             |
9
 GND --------o-----------------------------------
Vorteil: die Diode invertiert das Signal nicht.

von Rainer W. (rawi)


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Hans schrieb:
> -ich denke, das wird so nicht klappen...

Richtig, da fehlt ein Widerstand nach +5V(oder was die CPU an ihrem 
Eingang erwartet) und du brauchst die Sensorvariante mit dem passenden 
Ausgang.


Hans schrieb:
> Dieses Meßgerät soll erneuert und durch ein induktives Meßgerät ersetzt
> werden (Sika VMZ.2)

Am einfachsten ist es, wenn du die Variante mit Pulsausgang "NPN Open 
collector" einsetzt (S.6 im Datenblatt)

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Rainer W. schrieb:
> Richtig, da fehlt ein Widerstand nach +5V(oder was die CPU an ihrem
> Eingang erwartet)
Mein Gedankengang war etwa folgender: wenn das mit dem bisherigen (von 
mir gescreenshottenen) Sika VTH25 OC-Sensor auch schon geklappt hat, 
dann dürfte das genau gleich mit dem nachfolgenden OC-Sensor auch 
klappen.

Und deshalb habe ich den Pullup in die Eingangsbeschaltung des 
Auswertegeräts reinskizziert.

: Bearbeitet durch Moderator
von Rainer W. (rawi)


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Lothar M. schrieb:
> Und deshalb habe ich den Pullup in die Eingangsbeschaltung des
> Auswertegeräts reinskizziert.

Da hast du schon Recht.
Tote gibt es, wenn der neue Sensor die standardmäßig angebotene 
Push-Pull-Augangsstufe besitzt und die direkt angeschlossen wird. Der 
Leckstrom einer zur Trennung vorgeschlagenen Diode sollte allerdings 
schon definiert irgendwohin abfließen können, ohne das Potential in 
einen unzulässigen Bereich zu verschieben.
Vielleicht gibt es gar Details zur Spezifikation der Eingangsstufe der 
Auswerteeinheit.

Hans schrieb:
> Ich mache gerne den Versuchsaufbau und berichte hier.

Es wäre nur schade, wenn du über das Ableben von Komponenten wegen 
Betrieb außerhalb der Spezifikationen berichten müsstest.

: Bearbeitet durch User
von Hans (lietnant)


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Hallo Lothar,

ich habe das Datenblatt des neuen Gebers anbei gefügt und dort ist auch 
die Variante mit OC vermerkt, die wir bestellt haben. Falls jemanden 
auffällt dass die Impulsraten zu stark abweichen, es gibt eine weitere 
dort nicht vermerkte Version mit 78Pulsen/l  (vorher 65Pulsen/l). Das 
sollte passen, zudem kann man in der Software noch nachjustieren.

Jetzt muss ich noch den Widerstand in die 5V Leitung basteln.

Auszug aus der BEschreibung der Auswerteeinheit

"Der Wasserdurchfluss wird mittels eines Durchflusssensors gemessen. 
Dieser
Sensor ist mit einem Hallsensor ausgestattet. Er wird an die Steckbuchse 
X14
angeschlossen.
Belegung von X14:
1 + 5V
2 Gnd
3 Input signal (TTL Level)"

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Hans schrieb:
> Zwischenablage_10-31-2024_01.jpg

Erstmal muss der 1k-Widerstand raus.

> Jetzt muss ich noch den Widerstand in die 5V Leitung basteln.

Diesbezüglich hat Lothar schon Recht mit seiner Bemerkung. Kontrollieren 
kannst du das, indem du bei nicht angeschlossenem Sensor am 
Auswertegerät die Spannung zwischen Pin 3 (Input) und Pin 2 (Gnd) misst. 
Wenn die etwa 5V beträgt, benötigst du keinen zusätzlichen Widerstand, 
weil der in der Auswerteeinheit bereits enthalten ist. Um zu erfahren, 
wie groß der Widerstand ist, könntest du noch den Strom zwischen den 
Pins 2 und 3 messen.

Lothar M. schrieb:
> Mein Gedankengang war etwa folgender: wenn das mit dem bisherigen (von
> mir gescreenshottenen) Sika VTH25 OC-Sensor auch schon geklappt hat,
> dann dürfte das genau gleich mit dem nachfolgenden OC-Sensor auch
> klappen.

: Bearbeitet durch User
von Hans (lietnant)


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Rainer W. schrieb:
> Diesbezüglich hat Lothar schon Recht mit seiner Bemerkung. Kontrollieren
> kannst du das, indem du bei nicht angeschlossenem Sensor am
> Auswertegerät die Spannung zwischen Pin 3 (Input) und Pin 2 (Gnd) misst.
> Wenn die etwa 5V beträgt, benötigst du keinen zusätzlichen Widerstand,
> weil der in der Auswerteeinheit bereits enthalten ist. Um zu erfahren,
> wie groß der Widerstand ist, könntest du noch den Strom zwischen den
> Pins 2 und 3 messen.

das bekomme ich sicher hin - könnte nicht auch das alte mechanische 
Meßgerät mit Hall Geber zwischen 5V und grd auf Widerstand ausgemessen 
werden?

zur Anmerkung (TTL-Pegel)  - sollte der nicht so um die 5V sein? Klar 
O-Volt ist der eine Zustand und alles über ~2,4 ist der andere Zustand, 
aber heisst das auch bei TTL ist 12 oder 24V als logisch "ON" erlaubt?

von Rainer W. (rawi)


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Hans schrieb:
> könnte nicht auch das alte mechanische
> Meßgerät mit Hall Geber zwischen 5V und grd auf Widerstand ausgemessen
> werden?

Hall Geber hat mit mechanisch nichts zu tun. Der misst das Magnetfeld 
eines mitrotierenden Magneten. Und nein, bei einem Open-Kollektor 
Ausgang kannst du nicht sinnvoll so etwas wie einen Widerstand messen. 
Miss einfach, wie beschrieben am Eingang des Auswertegeräts und 
berichte.

> zur Anmerkung (TTL-Pegel)  - sollte der nicht so um die 5V sein? Klar
> O-Volt ist der eine Zustand und alles über ~2,4 ist der andere Zustand,
> aber heisst das auch bei TTL ist 12 oder 24V als logisch "ON" erlaubt?

TTL hat mit 12V oder 24V nichts zu tun, weil solche Spannungen über den 
am Eingang zulässigen Grenzwerten liegen. Im Rahmen der Grenzwerte 
wertet TTL normalerweise alles über 2.0V als High, alles unter 0.8V als 
Low. Der Zwischenbereich ist verboten und zügig zu passieren.
https://de.wikipedia.org/wiki/Logikpegel#Standardwerte

: Bearbeitet durch User
von Dietrich L. (dietrichl)


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Rainer W. schrieb:
> TTL hat mit 12V oder 24V nichts zu tun. TTL wertet alles über 2.0V als
> High.

... und kann bei mehr als +5,5V kaputt gehen.

von Rainer W. (rawi)


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Dietrich L. schrieb:
> ... und kann bei mehr als +5,5V kaputt gehen.

Das meinte ich mit "zulässigen Grenzwerten".
Es wird bei 12 oder 24V kaputt gehen, wenn die Quelle liefert.

von Harald W. (wilhelms)


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Dietrich L. schrieb:

>> TTL hat mit 12V oder 24V nichts zu tun. TTL wertet alles über 2.0V als
>> High.
>
> ... und kann bei mehr als +5,5V kaputt gehen.

Die Grenze liegt wohl eher bei 7V, aber 12V ist eindeutig zu viel.
Anstatt von Transistoren könnte man natürlich auch Treiber aus der
4000er Reihe nehmen. Die haben mit 12V keine Probleme.

von Rainer W. (rawi)


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Harald W. schrieb:
> Anstatt von Transistoren könnte man natürlich auch Treiber aus der
> 4000er Reihe nehmen. Die haben mit 12V keine Probleme.

Der Transistor ist die Ausgangsstufe des Hall-Gebers. Hall-Geber und 
Transistor sind untrennbar verbunden. Keiner soll irgendetwas 
zusätzliches nehmen.

Ein Open-Kollektor Ausgang ist wunderbar geeignet, um einen TTL-Eingang 
zu bedienen. Von den 12V, mit denen der Geber versorgt wird, weiß ein 
echter Open-Kollektor Ausgang überhaupt nichts. Um die Echtheit sicher 
zu stellen und zu kontrollieren, ob dort nicht noch irgendetwas darüber 
hinausgehendes eingebaut ist, ist es sinnvoll, die Spannung am 
Sensorausgang in beiden Schaltzuständen zu kontrollieren, solange der 
Ausgang noch nicht an der Auswerteeinheit angeschlossen ist.

: Bearbeitet durch User
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