Hey,
ich soll ein SPS Signal mithilfe eines digitalen Isolators überwachen. Genutzt werden soll entweder eine induktive oder eine kapazitive, jedoch keine optische Isolation.
Das PCB auf der die Komponente verbaut wird, wird später in einem Schaltschrank eines CNC-Bearbeitungszentrums verbaut. Mir sind die genauen Vorteile der grundsätzlichen Methoden bewusst. Mich würde aber besonders Folgendes interessieren:
Magnetische Felder sind schwerer zu kontrollieren als elektrische und können nicht vollständig abgeschirmt werden. Sie können lediglich durch hochpermeable Materialien umgeleitet werden. Im Gegensatz dazu lassen sich elektrische Felder durch leitfähige Hüllen effizient abschirmen. Elektromagnetische Felder, die aus elektrischen und magnetischen Komponenten bestehen, können bei hohen Frequenzen ebenfalls durch geeignete Abschirmmaterialien kontrolliert werden.
Ist es rational, einen kapazitiven Isolator zu wählen, da durch hohe Ströme in einem Schaltschrank Magnetfelder entstehen, die schwerer abzuschirmen sind, während elektrische Felder, für die kapazitive Isolatoren anfälliger sind, leichter abgeschirmt werden können, oder fällt dieser Unterschied kaum ins Gewicht?
Leider finde ich diesbezüglich keine Quellen. Vielen Dank im Voraus, Filip.
Das PCB auf der die Komponente verbaut wird, wird später in einem
Schaltschrank eines CNC-Bearbeitungszentrums verbaut. Mir sind die
genauen Vorteile der grundsätzlichen Methoden bewusst.
Wirklich? Lass mal hören.
Magnetische Felder sind schwerer zu kontrollieren als elektrische und
können nicht vollständig abgeschirmt werden.
Da stimmt so allgemein nicht. Schon gar nicht, wenn wir über HF reden. Da reicht Weißblech (verzinntes Eisen), um verdammt gute HF-Schirmung auch gegen Magnetfelder zu erreichen. Alu geht auch, wenn gleich mit Einschränkungen.
Sie können lediglich durch
hochpermeable Materialien umgeleitet werden.
Blödsinn! Das betrifft nur sehr niederfrequente Magnetfelder von einigen Dutzend Hz!
Im Gegensatz dazu lassen
sich elektrische Felder durch leitfähige Hüllen effizient abschirmen.
Schon mal was von Wirbelströmen gehört? Denn die bewirken die Abschirmung hochfrequenter Magnetfelder in fast jedem halbwegs gut leitfähigen Material. Es muss KEIN ferromagnetisches sein! Alu und Kupfer gehen auch!
Ist es rational, einen kapazitiven Isolator zu wählen, da durch hohe
Ströme in einem Schaltschrank Magnetfelder entstehen, die schwerer
abzuschirmen sind, während elektrische Felder, für die kapazitive
Isolatoren anfälliger sind, leichter abgeschirmt werden können, oder
fällt dieser Unterschied kaum ins Gewicht?
Der Unterschied dürfte eher schwer nachweisbar sein, denn soooo hohe StromÄNDERUNGEN hast du im Schaltschrank auch wieder nicht! Und es ist das di/dt, welches Spannungen induzieren kann. Aber schau mal ins Datenblatt der magnetischen Koppler bezüglich Störeinflüssen und versuch das mal umzurechnen. Da musst du VERDAMMT viel Strom, verdammt schnell, verdammt nah schalten, damit die gekitzelt werden.
Ohne praktischen Test würde ich bei Maschinen gar nichts sagen. Mein E-Technik-Lehrer hat mir einen Kompass auf den Tisch gelegt und die Nadel pendelte ca. 45 Grad, weil in der nächsten Straße Maschinen arbeiteten. Kapazitiv muss auch nicht viel besser sein, wenn es recht hochohmig konstruiert ist.
Ohne praktischen Test würde ich bei Maschinen gar nichts sagen.
Praktische Test allein nützen auch nur bedingt, weil man dann bestenfalls ein geht/geht nicht Ergebnis bekommt. Da weiß man nie, wieviel Reserve der Aufbau hat. Den kann man nur durch einen Labortest mit künstlichen Störquellen rausfinden.
Mein
E-Technik-Lehrer hat mir einen Kompass auf den Tisch gelegt und die
Nadel pendelte ca. 45 Grad, weil in der nächsten Straße Maschinen
arbeiteten. Kapazitiv muss auch nicht viel besser sein, wenn es recht
hochohmig konstruiert ist.
Jaja, alles ganz schlimm. Also doch eher Winksignale?
Magnetische Felder sind schwerer zu kontrollieren als elektrische und
können nicht vollständig abgeschirmt werden. Sie können lediglich durch
hochpermeable Materialien umgeleitet werden. Im Gegensatz dazu lassen
sich elektrische Felder durch leitfähige Hüllen effizient abschirmen.
Wenn du elektromagnetische Wechselfelder im Bereich um 400 THz benutzt, lässt sich das sehr gut abschirmen. Welche Bandbreite möchtest du denn übertragen und warum fragst du nicht im Unterforum für Hf, Funk und Felder?
Bei magnetischen Feldern, die digitale (magnetfeldbasierte) Isolatoren (bei den im Schaltschrank üblichen Abständen) aus dem Takt bringen, hat man sowieso noch ganz andere Probleme.
Hey,
ich soll ein SPS Signal mithilfe eines digitalen Isolators überwachen.
Ohne zu wissen um welche Signale es sich handelt, wie die Einbaubedingungen sind und nach welchen Kriterien überwacht werden soll, macht die ganze Diskussion absolut keinen Sinn.
Mit anderen Worten, erst wenn die Aufgabenstellung klar ist, kann nach einer Lösung gesucht werden, bzw. über verschiedene Lösungsmöglichkeiten diskutiert werden.
... da durch hohe Ströme in einem Schaltschrank Magnetfelder entstehen
Einerseits kannst du Leiter von Hin- und Rückstrom eng beieinander führen, damit gar nicht erst starke weitreichende Felder entstehen (Biot-Savart-Gesetz) und andererseits musst du drauf achten, keine Empfangsschleifen aufzubauen. Magnetfelder werden durch Leiterschleifen eingefangen und die gilt es zu vermeiden. Von was für Feldstärkeänderungen ist hier überhaupt die Rede?
Kapazitive Kopplung ist erst mal schlecht, weil da prinzipbedingt immer Gleichtaktströme über die Barriere fließen. Die Gleichtaktströme müssen irgendwie wieder zurück fließen, und brauchen einige nF in unmittelbarer Nähe, wenn sie nicht irgendwo hin fließen sollen. das will man eigentlich nicht. Magnetische Kopplung hat das Problem nicht, und ist theoretisch unempfindlich gegen dV / dt Änderungen, d.h. das GND Potential der beiden Seiten ist egal.
In der Praxis haben es viele Hersteller geschafft, die Nachteile zu umschiffen. Die kapazitiven brauchen deutlich weniger Strom, und sind trotzdem unempfindlicher gegen dV/dt. Inzwischen gibt es auch magnetoresistive Systeme. Wenn es um HF Abstrahlung geht, dürften optische Systeme am besten sein. Die Isolation ist da auch deutlich dicker.
Kapazitive Kopplung ist erst mal schlecht, weil da prinzipbedingt immer
Gleichtaktströme über die Barriere fließen.
Das kann ich bestätigen.
Mit kapazitiven Kopplern haben wir schlechte Erfahrungen gemacht.
Zu Zeiten der Lieferprobleme hatten wird die ADUM1401 durch ISO6741 ersetzt. Die mußten wir alle wieder runter löten, die funktionierten nur sporadisch.
Man konnte die Fehlfunktion schön mit dem Oszi triggern. Eingang = 0, Ausgang = 1 bzw. umgekehrt.
Ob es nur dieses eine Los betraf und es dazu ein Errata gibt, habe ich nicht weiter verfolgt.
Wir nehmen daher nur noch die induktiven Isolatoren (ADUM1401).
Und für besonders hohe Isolation die optischen (OPI1268), da sieht man schön die lange Isolationsbarriere. Kosten natürlich auch.
Magnetische Felder sind schwerer zu kontrollieren als elektrische ...
Ist es rational, einen kapazitiven Isolator zu wählen
Sicher nicht aus diesem Grund. Denn das Magnetfeld, das nötig ist, um diese mikroskopischen Magnetfelder im z.B. ADUM zu stören, ist extrem hoch. Da würden sich vermutlich eher die Bleche des Schaltschranks verbiegen, als dass die Übertragung innerhalb des Chips gestört wird.
ich soll ein SPS Signal mithilfe eines digitalen Isolators überwachen.
Was für ein Signal ist es, das du da "überwachen" sollst? Und aus welchem "rationalen" Grund werden für diese Überwachuhng Optokoppler von vorn herein ausgeschlossen? Grade bei "SPS-Signalen" sind ja meist keine hohen Frequenzen im MHz-Bereich unterwegs. Und genau für solche schnellen Signale sind diese schnellen (magnetischen und kapazitiven) Koppler ausgelegt.
Wahrscheinlich einfach keine echten.
Damals war jeder froh über jedes stängchen, das vom LKW viel.
Egal ob magnetisch oder kapazitiv. Solange du dU/dt, Isolation Spannung,... einhältst siehst du keine großen Unterschiede. Nur von der ursprünglichen ADUM Serie würde ich die Finger lassen. Die produziert(t)en doch einiges an Störungen. Die neueren sind da tendenziell auch etwas anspruchsvoller beim Layout als die gängigen kapazitiven.
Funktionell habe ich aber noch nie wirklich Probleme gesehen.
Natürlich kann man mit einem schlechten Layout und Massekonzept alles schlecht machen... Aber auch dazu steht einiges in den Datenblätter - die sollte man auch genau lesen und verstehen!
Kapazitive Kopplung ist erst mal schlecht, weil da prinzipbedingt immer
Gleichtaktströme über die Barriere fließen.
Das kann ich bestätigen.
Mit kapazitiven Kopplern haben wir schlechte Erfahrungen gemacht.
Und nie verstanden warum. Damit kann man wenig anfangen und schon gar nicht verallgemeinern.
Zu Zeiten der Lieferprobleme hatten wird die ADUM1401 durch ISO6741
ersetzt. Die mußten wir alle wieder runter löten, die funktionierten nur
sporadisch.
Unsinn. Wenn das nur ansatzweise stimmen würde, wären die unverkäuflich. Irgend etwas in euerem Anwendungsumfeld muss SEHR besonders sein. Oder ihr habe einen grundsätzlichen Fehler gemacht.
Die kapazitiven ISO-Koppler haben typisch 2pF Koppelkapazität für die Daten. Soviel haben die meisten Optokoppler auch. Die ISO-Koppler von TI sind mit 25-50kV/us Gleichtaktimmunität spezifiziert. Es gibt auch andere Typen von anderen Herstellern, die 100kV/us und mehr schaffen!
So wie bei Software der Fehler oft vor der Tastatur sitzt, so hält er bei Hardware oft den Lötkolben ;-)
Die haben digitale Isolatoren und auch EMI Messwerte dazu.
Was mich an diesem Thread wundert, das wichtiges an diesen Teilen
ist doch was die an VDE und sonstigen Zertifikaten mitbringen
damit man sie ueberhaubt einsetzen darf. Da sollte man auch
mal dran denken. .-)
Zertifikate sind schön, aber der Einbau sollte trotzdem fachgerecht erfolgen. Bis jetzt habe den Verdacht, dass der Fragesteller Flip sich eher einen Überblick verschaffen möchte, um später die richtigen Fragen stellen zu können.
Bis jetzt habe den Verdacht, dass der Fragesteller Flip sich eher einen
Überblick verschaffen möchte, um später die richtigen Fragen stellen zu
können.
Unbegründeter Ausschluss von optischen Isolatoren, keine Reaktion auf Rückfragen und Glanz durch Abwesenheit sprechen nicht für ein besonderes Interesse an dem Thema.
