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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Nochmal: Galvanische Trennung vs RC-Glied an Eingang


Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Aufgrund von verschiedenen Threads zum Thema Eingangsbeschaltung...

Ich baue eine Rolladensteuerung zentral im Sicherungskasten mit Tastern 
im ganzen Haus. Mir ist klar, dass der Klingeldraht zu den Tastern als 
Antenne wirkt und sich jede Menge Störungen einfängt. Daher denke ich 
über eine adäquate Eingangsbeschaltung nach. Dies habe ich schonmal zur 
Diskussion gestellt (Beitrag "Störsichere Beschaltung der Eingänge einer Rolladensteueru")

Dort wurde mir mehrfach zu einem Optokoppler geraten, der eine 
Galvanische Trennung implementieren würde. Allerdings bin ich nicht der 
Meinung, dass dieses Maßnahme wirklich helfen würde. Zumal sie sehr 
aufwändig zu implementieren ist. Eine Galvanisce Trennung macht auch nur 
Sinn, wenn z.B. die Spannungsversorung der Taster von der der Steuerung 
getrennt ist, was ja in der Regel nicht so ist...

Alternativ könnte ich die Eingänge wie im diesem Thread 
(Beitrag "Taster + sehr sehr langes Kabel") beschreiben mit 
RC-Glied und dioden beschalten.

Mir ist jetzt der Unterschied nicht klar. Ich brauche keine galvanische 
Trennung mit Optokopplern sondern möchte "nur" Störimpulse abblocken. 
Was ist die beste Lösung? Welche Vor/Nachteile hat ein RC-Glied? ein 
Optokoppler ?

Gruß und Danke für Euere Tipps

Andreas

Autor: Lothar (Gast)
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So wie im zweiten Tread beschrieben, entprellen. Dioden nach Massen und 
Ub um Überspannungen abzuschneiden. Dann ein RC 10k und 100nF, Pi mal 
Daumen. Die Entprellung übernimmt den Rest. Ein bisschen probieren und 
dann klappt das schon. Bei heftigen Störungen kannst Du auch einfach 
festlegen, die Taste muss eine Mindestzeit gedrückt sei. Ein 
Optokoppler, bestimmt nicht falsch, bei langen Leitungen kann es auch zu 
Spannungsverschiebungen kommen (Erdschlüsse).
Ich habe es schon erlebt, das ganze Netzwerke gesponnen haben, als im 
Gebäude ein Schweißtrafo im Einsatz war.
Grüße

Autor: Winfried (Gast)
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Wenn galvanisch getrennt, dann musst du natürlich auch die 
Spannungsversorgung für die Schalter getrennt aufbauen. Auf älteren 
Ethernet-Karten nimmt man dafür oft DC/DC-Wandler, genauso kann man auch 
einen zweiten kleinen Netztrafo oder eine weitere Wicklung auf einem 
Netztrafo nehmen.

Vermutlich wird es auch ohne galvanische Trennung in einem typischen 
Einfamilienhaus gehen, sauberer und sicherer ist galvanische Trennung 
aber schon. Selbst der größte Störimpuls wird niemals deinen Prozessor 
zum Absturz bringen, maximal geht irgendwann der Optokoppler kaputt. 
Ohne galvanische Trennung hauen dir die Störimpulse direkt in deine 
Mikrocontrollerschaltung rein, durch kapazitive und induktive Kopplungen 
auch gerne in beliebige Schaltungsbereiche.

RC-Glied und evtl. Schutzdioden ist eine mögliche Lösung, wenn keine 
Optokoppler.

Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Moin,

"Selbst der größte Störimpuls wird niemals deinen Prozessor zum Absturz 
bringen, maximal geht irgendwann der Optokoppler kaputt."

und das ist genau der Punkt den ich nicht verstehe! Wenn der Störimpuls 
nur "stark" genug ist, bringt er die LED im Optokoppler genauso zum 
leuchten wie ein Nutzimpuls. Dies würde dann von Prozessor als 
Nutzimpuls interpretiert werden ... Der Absturz des Atmel kommt doch von 
induzierten Strömen auf irgendwelche (Versorgungs-)Leitungen, die den 
Prozessor dann ins Nirwana schicken ?
Wenn ich meine Taster mit 20mA anfahre und den Eingang des Prozessors 
mit einem RC-Glied dahinter schnalle, sollte ich doch was die 
Stör-/Nutzerkennung angeht den selben Effekt haben?

Daraus ergibt sich die Frage: Warum genau unterdrückt der Opto-Koppler 
Störungen? Es kann m.E. nur der Punkt sein, dass die Störimpulse nicht 
stark genug sind, die LED zum leuchten zu bringen. Den selben Effekt 
sollte man mit einer gut Dimensionierten RC-Beschaltung doch auch 
ereichen können.

Mir geht es hier nicht um eine Haarspalter-Krümelsucher Diskussion 
sondern ich möchte das Thema verstehen ....

Autor: Peter (Gast)
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Optokoppler sind kein Allheilmittel, und größere Störimpulse werden 
keinesfalls sicher geblockt, der Rechner stürzt trotzdem ab. Ist alles 
eine Frage der Frequenzen (aber es steht ja wieder mal nichts drin um 
welche Störungen es geht) und des sauberen Aufbaus oder Layouts.
Für den Einsatzzweck reicht eine einfache R,C und 
Schutzdiodenbeschaltung sicher aus, wichtig ist ein sauberer Aufbau und 
Layout. Wers ganz gut machen will kann ja noch einen Ferritkern um die 
Zuleitungen legen.

Autor: Frank aus Köln (Gast)
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Hallo Andreas,

ich habe mich auch vor einiger Zeit mit einer Rollladensteuerung 
auseinandergesetzt und habe die Störimpulsunterdrückung dann 
letztendlich mit rc-glied gelöst (ohne Dioden). Zuerst habe ich es ohne 
zusätzlich Massnahmen am eingang probiert. Auf dem Labortisch ohne den 
angeschlossenen rohrmotor lief auch alles wunderbar, aber nachher im 
voll verkabelten zustand blieben die Eingänge des uC "hängen", d.h. wenn 
man die Taste loslies dann lief der Motor weiter. Ich habe die 
Eingangsbeschaltung dann von einer E.. Bauanleitung "abgekupfert". Dort 
war einfach ein Tiefpass mit 10K + 100nF drin. Der Rohrmotor "saut" so 
heftig, das wenn der Motor läuft, eigentlich nur noch gespratzel an den 
eingängen ist. Eine Diode an Eingängen wäre vieleicht auch nicht 
schlecht, hinter dem Tiefpass, um die Pegel zu begrenzen. Aber wenn es 
dir nicht um die Netztrennung geht, brauchst Du keinen Optokoppler am 
Eingang. Vor allem bräuchtest Du bei der lösung mit dem Optokoppler den 
Tiefpass trotzdem. Ich habe dann zusätzlich in der Software die Eingänge 
öfter abgefragt und dann nach Mittelwertbildung entschieden ob der 
Taster gedrückt war oder nicht.

Gruß aus Köln

Frank

Autor: Mandrake (Gast)
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@Uboot-Stocki
Optokoppler unterdrücken nur GLEICHTAKTSTÖRUNGEN.
Das liegt daran, dass eine eingekoppelte Störung auf beiden Adern 
ungefähr gleichstark vorhanden ist.
Die Spannung über der Opto-Diode ist die Differenz der beiden Potentiale 
der beiden Adern.

U_diode = (U_ader1 + U_stör) - (U_ader2 + U_stör) = U_ader1 - U_ader2

Es wurde also die Gleichtaktstörung kompensiert, weil nur das Nutzsignal 
zur Wandlung in Licht einen Beitrag leistet.

Autor: Winfried (Gast)
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Man muss auch klar unterscheiden zwischen Störungen, die dir ein Signal 
durcheinanderbringen, wo also Information verfälscht wird, gegenüber 
Störungen, die dir den Prozessor abstürzen lassen. Letztere hälst du dir 
mit einem Optokoppler recht gut vom Hals, weil wegen der galvanischen 
Entkopplung energiereiche Störimpulse nicht mehr elektrisch 
durchgeleitet werden.

Ohne Optokoppler wird z.B. ein Glitch von 1000 Volt überall in die 
Schaltung eingekoppelt, weil ja überall kapazitive und induktive 
Koppelwege vorhanden sind. Und sowas kann einen Controller ganz arg zum 
Absturz bringen. Optoentkoppelt bekommst du aber nur falsche 
Information, die man softwaremäßig meist sinnvoll entfernen kann.

Natürlich gehört auch bei Optoentkopplung ein sauberes Design dazu. Wenn 
du 30 cm Kabel quer über deine Platine legst, wo von außen Störimpulse 
auf alle möglichen Schaltungsteile kapazitiv eingekoppelt werden können, 
nützt auch ein Optokoppler nichts.

Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Moin,

"Ohne Optokoppler wird z.B. ein Glitch von 1000 Volt überall in die
Schaltung eingekoppelt,"

Aber werden nicht gerade solche, schnell ansteigenden, kurzen 
Störsignale von Kondensator im RC-Glied kurzgeschlossen ?

Weiter habe ich mir überlegt, dass der Eingangswiderstand eigentlich 
einen entscheidende Rolle spielen müsste? Je kleiner der ist, desto 
weniger Impulse werden überhaupt eine Rolle spielen.
Da ich die Taster (Stichwort Kontaktoxidation, "freibrennen") ja sowieso 
mit einem höheren Strom anfahren möchte, überlege ich mir, den 
Tasterstrom auf z.B. 20mA zu erhöhen und mittels Transistor in 
Emitterschaltung an den Contoller anzukoppeln. Das RC-Glied würde dann 
im Basiszweig der Schaltung sitzen.

Haltet ihr das für sinnvoll? Iche denke so eine Einkopplung ist 
immernoch wesentlich kleiner und einfacher als eine Einkopplung mittels 
Opto-Koppler. Immerhin habe ich in Summe 36 Eingänge ....

Gruß

Andreas

Autor: Gast (Gast)
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Ich verwende für meine Rolladensteuerung Optokoppler (allerdings ist die 
Masse galvanisch verbunden) und lasse 10mA durch die Taster fliessen. 
Das geht seit wenigen Jahren weitgehend problemlos. D.h. ich hatte in 
2Jahren (an genau einem Rolladen) ca. 3..5 µC-Resets wg. Relaisfunken 
von den Motorrelais. Nach Einbau eines VDRs über den Relaiskontakten hat 
sich das Problem erledigt.

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