Optokopller Eingang schützen / Schutzbeschaltung

hummer87

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11. Apr. 2011
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Hallo,

ich benötige euren Rat.
Ich möchte gern den Eingang eines µC galvanisch von der Außenwelt beschalten.

Ich haben also eine variable externe Spannung von bis zu 30V.
Dies Spannung "liegt" an dem Optokoppler an.

Ich möchte gern diesen Optokoppler Eingang (IR-LED) schützen.
- Verpolungsschutz
- Überspannungsschutz

anbei habe ich eine kleine Beispielschaltung angefügt, welche über eine Spannungsteiler eine Spannung auf ca. 5V regelt. Der Widerstand regelt den Strom
Der P-Mosfet realisiert den Verpolungsschutz.

Würde dies so funktionieren?
(PS: Bitte nicht die Werte so erst nehmen, es sind nur eine Simulation mit willkürlichen Bauteilen, es geht Hauptsächlich um den Hardwareaufbau)

OptoEingang.PNG

Gibt es Verbesserungen?
- z.B. P-Mosfet gegen N-Mosfet
- Kann der Überspannungsschutz / Verpolungsschutz besser realisiert werden?
- Gibt es bessere alternativen
- Stromsparend / Verlustarmer Aufbau
- Als Optokoppler soll ein 10mA Typ verwendet werden.


Nachtrag:
Kann dem Anwender mitgeteilt werden, dass eine Verpolung vorliegt? Würde dies Sinn machen? Oder ist der Schaltungsaufwand zu groß für den Anwendungsfall.?

Vielen Dank für Hilfe
 
Hi,

ich tippe mal das gehört mit zu den Sachen mit dem Schaltwandler/Linearregler und der Relaiskarte. Also alles zusammen ein Projekt.

In allen Eingängen MOSFETs reinbauen finde ich etwas übertrieben. Ich würde den Überspannungsschutz mit einer Schutzdiode erledigen. Davor kann man sicherheitshalber noch ne Poly-Sicherung setzen oder sogar ne richtige. Eine unipolare Schutzdiode arbeitet ähnlich einer Z-Diode. In einer Richtung schaltet sie ab einer bestimmten Spannung durch und in der anderen ist sie ne normale Diode und leitet bereits bei unter 1V. Bei 1V sollte noch nicht wirklich was kaputt gehen.

Das mit der Z-Diode und den beiden Widerständen für die Spannung und den Strom kann man sich sparen wenn man nur einen bestimmten Spannungsbereich bearbeiten muß. Dann würde ein einzelner Vorwiderstand ausreichen. Wenn der Spannungsbereich unbedingt größer sein muß, dann könnte man es so machen. Man verbrät aber mit der Z-Diode mit dem zugehörigen Vorwiderstand R2 eventuell ziemlich was an Leistung. Soll heißen, der wird gut warm und später braun wenn man es zu gut meint. Da solltest du mal mitteilen was für einen Eingangsbereich du überhaupt benötigst.

Statt dem 4N25 gibt es auch bestimmt Optokoppler die bereits mit 5mA auskommen. Damit sparst du am meißten Strom in der ganzen Eingangsschaltung. Sieh dir mal den 6N137 an. Der hat sogar noch nen Schmitt-Trigger drin und liefert dir ein wirklich sauberes Digitalsignal zum Controller.
- Vishay 6N137, VO2601, VO2611,VO2630, VO2631, VO4661
- Fairchild Single-Channel: 6N138, 6N139 / Dual-Channel: HCPL2730, HCPL2731
- HP 6N139 6N138, HCPL-0701 HCPL-0700 , HCNW139 HCNW138 0,5mA Input Current

Gruß
Dino
 
Hallo hummer87,

Du schreibst
Ich haben also eine variable externe Spannung von bis zu 30V.

WIe hoch ist denn die minimale Spannung ?
Ist das ein statisches Signal ? Wenn nein, wie hoch ist die Frequenz ?

Wenn die Spannung hoch genug ist (also grösser als Flussspannung der Diode + 2 x 0,7V) und die Frequenz nicht allzu hoch ist, könntest du eine Graetz-brücke (Gleichrichter) davor schalten, dann gibt es keine Verpolung.
Wenn dies nicht möglich ist, könntest du z.B. eine superhelle LED parallel zu IR-Diode, aber in entgegengesetzter Polarität schalten. Dann würde entweder die IR-LED oder die superhelle LED leuchten (Anzeige der Verpolung)
Superhelle LED, da es keine 10 mA LEDs gibt, aber eine superhelle LED sollte bei 10 mA hell genug leuchten.
Evtl. ist auch der Einsatz einer Konstantstromquelle sinnvoll - zur Beurteilung reichen aber deine Angaben nicht aus - siehe oben.

- gp177 -
 
Hallo,

vielen Dank für die Antworten.

Ja dieses Thema gehört zu den oben genannten Themen, ist alles ein Projekt, was so langsam etwas größer wird als geplant.

So zu den Fragen:

Die Eingangsspannung soll bei mindestens 5V liegen. Da viele System heute auch bis zu 24V arbeiten und +24V digitale Signale liefern können, soll der Eingangsbereich bis 30V ausgelegt werden.
Also 5-24V digitale Signale, 30V Sicherheit.

Die Signale sollen Statisch anliegen
Also ist zur Zeit mit keiner Frequenzvariation zu rechnen.
Hängt das Signal in der "Luft" oder unter ca. 4,5V schreiten wird soll dies als digitale "0" gewertet werden.

Verpolungsschutz muss sein.
- hier kann folgendes Angewandt werden:
a) Diode in Reihe (Spannungsfall von bis zu ca. 0,3)
b) Diode parallel, wobei hier im Fehlerfall auf ca. 0,3 bis 0,7V (je nach Typ) begrenzt.
c) Diode Parallel inkl. einer Sicherung in Reihe
- eine feste Sicherung würde ich gern ausschließen wollen, da diese im Fehlerfall getauscht werden müssten.
d) wie in meiner Skizze mit Mosfet.


Ich würde den Überspannungsschutz mit einer Schutzdiode erledigen.

meinst du so was z.B.
http://www.reichelt.de/1-5KE-12A/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=41856&artnr=1%2C5KE+12A&SEARCH=schutzdiode


Der 6N137 ist gut, werde mir ihn mal genauer anschauen. Danke für den Tipp.

Ich würde gern den Strom für den Optokoppler auf maximal 10mA begrenzen wollen. Somit würden alle 20mA Typen rausfallen. Somit kann schon an Leistung gespart werden.

Evtl. ist auch der Einsatz einer Konstantstromquelle sinnvoll
Sowas wie der LM317 als Stromquelle verwendet.
Oder das ganze doch mit OP und Transistor???

So, hoffe es ist etwas klarer geworden, und ihr könnt mir weiter helfen.
Benötigt ihn noch weitere Angaben?

PS: die optische Trennung ist von mir vorgegeben worden. sollte es andere Möglichkeiten geben, wie der µC geschützt werden kann, vor Überspannung und Überstrom würde ich dies ebenfalls berücksichtigen.
Ein Ausfall des gesamten Systems bei Kurzschluss eines Kanals soll verhindert werden.
 
ich habe einmal den Aufbau mit einem LM317 vorgenommen.

opt1.PNG

Hierbei gibt es ein kleines Problem.

- die minimale Spannung soll 5V betragen, 4,5V sollen ebenfalls als logische 1 betrachtet werden können (ggf. Leitungsverluste berücksichtigen).
- um den lm317 als Konstantstromquelle nutzen zu können, errechnet sich die minimale Eingangsspannung folgend:
- Vmin = 3,5V + Flusspannung LED (6N13x beträgt zwischen 1,3 bis 1,5V)
- Vmin ca. 3,5V + 1,4V = 4,9V

somit kann nur min 5V genau ein Strom von 10mA geliefert werden.

OK, es gibt gewisse Toleranzen, welche dies alles begünstigen oder verschlechtern können.

PV_LM317=I_out * (V_in-U_f,LED-1,25V)
PV-LM317 = 0,01A * (30V - 1,4 - 1,25)
PV_LM315 = 0,273W

Probleme:
- Überschwingen bei einschalten

Hat jemand eine andere Idee

Viele Grüße
 
Warum denn unbedingt den Verpolschutz am Eingang? ist mir nicht klar...
Das Eingangssignal hat 0..irgendwo (OK sperrt), alles darüber (OK leitet).
Wenn die Eingänge am OK vertauscht werden, sperrt der immer.
Warum da nicht einfach 'n Optokoppler mit 2 antiparallelen IR-Dioden drin?
 
Hallo zusammen,

Warum denn unbedingt den Verpolschutz am Eingang? ist mir nicht klar...
Damit der ganze Eingangskram geschützt ist. Damit nicht alles abraucht sollte man eine Polysicherung oder richtige Sicherung einsetzen wenn mal Überspannung da ist.
Ne Polysicherung begrenzt den Strom auf 1/10tel de eingesetzten Wertes. Also Polysicherung für 100mA ergibt im Fehlerfall maximal 10mA.

Wenn die Eingänge am OK vertauscht werden, sperrt der immer.
Warum da nicht einfach 'n Optokoppler mit 2 antiparallelen IR-Dioden drin?
OK mit antiparalleleln IR-LEDs muß man schon echt suchen.

Eingang -> Polysicherung -> unipolare Schutzdiode -> 1. Vorwiderstand -> ZDiode auf zB 12V -> 2. Vorwiderstand -> OK-IR-LED

Beide Vorwiderstände so auslegen das bei 5V (oder 4,5V) mindestens der minimale OK-LED-Strom zum Durchschalten fließt.
Beide Vorwiderstände so auslegen das bei 12V am Eingang maximal 5mA fließen können (aus dem Gefühl).
Den 1. Vorwiderstand so auslegen das maximal 10mA bei 30V durch die ZDiode fließen kann (aus dem Gefühl).
Damit hat man ne geknickte Stromkennlinie für den Eingang.

Gruß
Dino
 
Hallo,

danke wieder für eure Rückmeldung.

Ich weiß jetzt nicht ob ich falsch liege, aber bei der variablen Spannungsversorgung ist die Wahl des Vorwiderstandes bei folgender Schaltung etwas schwerer.


----------
|
|
----
| | Rv
| |
----
|
|------------
|
|___
/\ |
/ \ D
----
|
----------


Folgende Daten werden angenommen:
Betriebsspannung: 5V
Spannung Z-Diode: 4.7V
Ausgangsstrom: 0.01A
Leistung Z-Diode: 0.5W
Widerstand: 30R

Betriebsspannung: 15V
Spannung Z-Diode: 4.7V
Ausgangsstrom: 0.01A
Leistung Z-Diode: 0.5W
Widerstand: 1K

Betriebsspannung: 24V
Spannung Z-Diode: 4.7V
Ausgangsstrom: 0.01A
Leistung Z-Diode: 0.5W
Widerstand: 2K

=> alles Schätzwerte
opt2.PNG


Liege ich total falsch?
oder habe ich einen falschen Ansatz gewählt?

Einen OP für diese Schaltung zu nehmen, wäre bestimmt zu Overkill oder?
oder sollte man lieber auf eine Spannungsregler LM317 zurückgreifen, welcher eine feste Ausgangsspannung generiert mit anschließendem Spannungsteiler, oder den LM317 als Konstantspannungsquelle beschalten

Wenn jemand ein kurzes Schaltungsbeispiel für mich hätte, wie er dies Realisieren würde wäre ich dankbar.

Viele Grüße
 
Hi,

Eingang -> Polysicherung -> unipolare Schutzdiode -> 1. Vorwiderstand -> ZDiode auf zB 12V -> 2. Vorwiderstand -> OK-IR-LED

Beide Vorwiderstände so auslegen das bei 5V (oder 4,5V) mindestens der minimale OK-LED-Strom zum Durchschalten fließt.
Beide Vorwiderstände so auslegen das bei 12V am Eingang maximal 5mA fließen können (aus dem Gefühl).
Den 1. Vorwiderstand so auslegen das maximal 10mA bei 30V durch die ZDiode fließen kann (aus dem Gefühl).
Damit hat man ne geknickte Stromkennlinie für den Eingang.

ich meinte das beim 6N137 (Datenblatt: Anhang anzeigen 6N137vo2.pdf )folgendermaßen:

Der 6N137 benötigt mindestens 5mA und maximal 15mA für die LED.
Bei 5V am Eingang müssen also mindestens 5mA fließen.
Die Durchlaßspannung der LED liegt bei typisch 1,4V (max. 1,7V).
Also 5V - 1,7V = 3,3V ... 3,3V / 5mA = 660 Ohm.
Also dürfen R1 und R2 maximal 660 Ohm haben. (man ist das wenig :p)
Der kleine Gesamtvorwiderstand wird einem bei 30V wegen der Verlustleistung das Genick brechen :(

Also nen anderer Optokoppler mit weniger Strom ...
6N139: Anhang anzeigen 6N138-139_HCPL2730-2731_Darlington-Optokoppler.pdf
Durchlaßspannung ist vergleichbar. Absolut maximaler Strom für die LED ist 20mA. Bei 0,5mA LED-Strom geht es los.
Also 5V - 1,7V = 3,3V ... 3,3V / 0,5mA = 6600 Ohm. => Mit 5,6k wären das 0,58mA
Bei 12V ... 12V - 1,7V = 10,3V ... 10,3V / 5,6k = 1,8mA :cool: Noch weit unter dem Maximal zulässigen Strom !
Bei 30V ... 30V - 1,7V = 28,3V ... 28,3V / 5,6k = 5,1mA :cool: :cool: :cool:
Das ist doch mal ne Maßnahme :p Du könntest den Widerstand noch so weit verkleinern.
Zum Beispiel 4,7k als Vorwiderstand. Dann bist du bei 30V bei 6mA und bei 5V bei 0,7mA.
Damit kannst du dir das ganze Konstantstromgedöns sparen. Einfach ne 33V Schutzdiode mit 200mA Polysicherung (das ist die kleinste) an den Eingang. Fertig.
Wenn du ganz sicher sein willst das alles durchschaltet, kannst du nun den Vorwiderstand sogar noch auf 3,9k verringern.

Also ...
Polymersicherung mit 200mA am Eingang vor den ganzen Rest.
Dann ne 33V Schutzdiode (P6KE 33A) parallel.
Nun den 4,7k oder 3,9k Vorwiderstand in Reihe zur Optokoppler-LED.
Fertig.

Da die Schutzdiode unipolar ist schließt sie in Durchlaßrichtung so wie eine Z-Diode bereits bei 0,6V kurz. Du hast also auch einen Verpolungsschutz. Die Sicherung begrenzt den Strom auf 1/10 des Auslösestroms (ist bei denen so).
Wenn es ganz blöd kommt fliegt einem die Sicherung evtl um die Ohren. Die soll aber nur für den "Brandschutz" im Fehlerfall da sein (Kurzschlußgekokel).

Wenn die Sicherung möglichst auch noch heil bleiben soll, dann teilst du den Vorwiderstand einfach und machst es folgendermaßen ...
Polysicherung an den Eingang.
2,2k in Reihe.
18V Schutzdiode parallel.
2,2k in Reihe.
Dann die OK-LED.
Damit begrenzt der eine 2,2k Vorwiderstand den Strom bei Überspannung und Verpolung so weit das eigentlich nix passieren dürfte. Die Polysicherung ist dann für den Fall das da jemand Netz dran legt :p

Gruß
Dino
 
Hallo,

Danke für den Hinweis.

ich habe einmal eine Skizze gemacht.
opt3.PNG

anbei folgende Rechnung:
ausgegangen wird von einer nominalen Diodenspannung von 1,4V
zzgl. wird ein davon ausgegangen das ein Widerstand mit 1% Abweichung verwendet wird
4,5V...4.5V - 1,4V = 3,2V ... (3,2V / 0,5mA) + 1% = 7040 Ohm. ~ 7K
12V ... 12V - 1,4V = 10,6V ... 10,6V / 7K = 1,52mA
24V ... 24V - 1,4V = 22,6V ... 22,6V / 7K = 3,2mA
30V ... 30V - 1,4V = 28,6V ... (28,6V / 8K) + 1% = 4,5mA

der maximale zulässige Strom des OK beträgt 20mA
nominal von 0,5mA , 1,6mA.

Die Frage die sich mir nun stellt, wie lange kann ich den OK bei 5mA betreiben, ohne das dieser kaputt geht.
im Datenblatt gibt es auch ein Bespiel mit 12mA, hat dieser OK wirklich einen Eingangsbereich von 0,5mA bis 12mA für die IR Diode??
Ist es eventuell sinnvoll die Spannung doch auf 12V zu begrenzen und / oder eine "Umschaltung" auf einen anderen Optokoppler mit 5mA zu realisieren? oder sogar zwei getrennte Eingänge?


Vielen Dank
 
Hi,

der maximale zulässige Strom des OK beträgt 20mA
nominal von 0,5mA , 1,6mA.

Die Frage die sich mir nun stellt, wie lange kann ich den OK bei 5mA betreiben, ohne das dieser kaputt geht.
im Datenblatt gibt es auch ein Bespiel mit 12mA, hat dieser OK wirklich einen Eingangsbereich von 0,5mA bis 12mA für die IR Diode??
sieh doch mal bei meinem Beitrag ins angeheftete Datenblatt.

Seite 1: ganz oben bei den Feature-Punkten:
- Low current – 0.5mA (das reicht für die LED sonst würden die das nicht werbewirksam da hinschreiben)
- Superior CTR-2000% (das ist der maximale Kopplungsgrad - normale liegen bei 200-400%)

Seite 2: Absolute Maximum Ratings
IF(avg) DC/Average Forward Input Current Each Channel 20 mA (kurz danach gibts Rauchzeichen)
IF(pk) Peak Forward Input Current (50% duty cycle, 1 ms P.W.) Each Channel 40 mA
VR Reverse Input Voltage Each Channel 5 V (das ist die maximale Sperrspannung der LED. Danach Schrott)

Seite 3: Transfer Characteristics - (IF= 0.5mA, VO= 0.4 V, VCC= 4.5V) 6N139 400 1100
Seite 4: Switching Characteristics - (RL= 4.7Ω, IF= 0.5mA) 6N139
Wenn das da drin steht,dann wird der das wohl können.

Sieh dir mal auf Seite 1 die Innenschaltung an. Da ist eine Darlingtonstufe an der Fotodiode dran. Das Ding ist extra auf hohe Geschwindigkeit und hohen Kopplunksfaktor gezüchtet.

Ist es eventuell sinnvoll die Spannung doch auf 12V zu begrenzen und / oder eine "Umschaltung" auf einen anderen Optokoppler mit 5mA zu realisieren? oder sogar zwei getrennte Eingänge?
:confused: :p :confused: :p Man kann es aber auch super kompliziert machen :rolleyes: :p

Deine Schaltung die du da gezeichnet hast solltest du einfach mal testen. Die sieht so aus wie ich das gemeint habe. Besorg dir mal so 2-3 Stück, steck einen auf nen Steckbrett und teste das mal durch. Die anderen 1-2 als Reserve ;) )

Dein Widerstand mit 3,5k ist allerdings :p . Warum nimmst du keine E12-Werte? (... 3,3k 3,9k 4,7k ...) Die sind einfacher und günstiger zu bekommen.

Wenn du die LED allerdings wieder auf 12mA bringst, dann hast du bei der Eingangsschaltung nicht wirklich was gewonnen. Diesen Optokoppler habe ich aus dem Grund vorgeschlagen weil du bei den anderen mit mehr LED-Strom mächtig was an Leistung in der Eingangsschaltung verbrätst und einen zu kleinen Kopplungsfaktor hast um damit über den ganzen Eingangsspannungsbereich sauber zu arbeiten.

Also versuch es erstmal mit realen Bauteilen. Auf Seite 5 im Datenblatt findest du Beispielschaltungen. Laut der Tabelle schlagen die für R2 bei 5V CMOS-Logik (wie bei den Atmels) einen 1k-Widerstand vor. Könnte man evtl auch noch etwas vergrößern. Einfach mal mit 1,5k versuchen. Dann muß da auch etwas weniger Strom fließen. Spiel mal mit den Widerstandswerten auf der LED-Seite und auf der Ausgangsseite rum. Bei den LEDs beide Widerstände mal zwischen 3,3k und 5,6k verändern. Auf der Ausgangsseite R2 mal zwischen 1k und 2,2k verändern. Wenn du dann mit verschiedenen Spannungen die LED ansteuerst siehst du ja wo er noch sauber arbeitet und wann die optische Kopplung zusammenbricht.

Gruß
Dino
 
Hallo,

vielen Dank,
ich werde mir am Montag gleich einmal ein paar Bauteile zukommen lassen.

anbei habe ich mich schon einmal mit dem Layout beschäftigt, um den Platzbedarf besser einschätzen zu können.

Anbei habe ich einmal eine meiner Favorisierten Lösungen beigefügt um nach eurer Meinung zu fragen, ob die überhaupt funktionieren würde, oder ob sehr große Fehler bestehen und das Konzept überarbeitet werden muss.
In erster Linie geht es mir um die Bauteilanordnung, ob diese so realisiert werden können, ob unter dem OK Widerstände sitzen dürfen, sowie Leitungen des oberen und unteren OK mit 30V geführt werden dürfen. Abstände, eventuell auch Leiterbahnbreite

Des weiteren habe ich die Überspannungsschutzdiode auf die Unterseite des Platine gelegt, welche durch eine DK die Überspannung abgeführt wird, sollte dies anders realisiert werden?

Über Hilfestellung wäre ich sehr dankbar.
Leiterbahnbreite: 0,9 und 0,4

Layout_1_2_Top.PNG
Layout_1_2_Botton.PNG
Layout_1_1.PNG

Viele Grüße
 
Hallo,

überhaupt funktionieren würde, oder ob sehr große Fehler bestehen und das Konzept überarbeitet werden muss.
In erster Linie geht es mir um die Bauteilanordnung, ob diese so realisiert werden können, ob unter dem OK Widerstände sitzen dürfen, sowie Leitungen des oberen und unteren OK mit 30V geführt werden dürfen. Abstände, eventuell auch Leiterbahnbreite

wenn du die angegebene Isolationsspannung haben möchtest, dann sollten keine Leitungen unter dem Optokoppler liegen. Es gibt da Abstände die einzuhalten sind. Wenn du die Leitungen unter dem OK lang legst, dann kannst du die Isolationsspannung bei einem Produkt nicht mehr als gegeben annehmen. Dann sind die quasi so anzusehen wie elektrisch direkt verbunden.

google: platine abstand isolationsspannung
- http://www.electronicprint.eu/files/rund%20um%20die%20leiterplatte/spannungsfestigkeit.pdf
- http://www.bunbury.de/Technik/leiterplatten.htm
- http://www.mikrocontroller.net/topic/53176

Dreh die zweite Reihe mal. Leg die Optokoppler so das bei zwei benachbarten Reihen immer entweder die LEDs zueinander zeigen oder die Ausgangsseite. Dann hast du das selbe Potential zueinander ud kannst die Isolationsspannung besser einhalten. Außerdem kannst du bei einer doppelseitigen Platine das eine Potential oben und das andere unten langführen. Das gibt zusätzliche Isolation.

Gruß
Dino
 
Hallo,

vielen Dank für den Hinweis.
ich habe mein Layout überarbeitet, und bitte nun noch einmal um Überarbeitung und Hilfestellung.
Die Bauteile sind bereits bestellt und werden nächste Woche den ersten Test unterzogen.

anbei die Dateien für das Layout.
Es ist nun noch auf der TOP Seite geroutet. Dies bietet die Möglichkeit die OK auch als SMD auszuführen. Dies aber als zweiten Schritt.

Die Leiterbahnabstände zueinander sind 0,63mm, die Leiterbahnbreite sind Hauptsächlich 0,3mm.

Der TTL Ausgang des OK sowie die V+ und GND werden dann nach oben rausgeführt.

Frage:
Würde dies so gehen?
Welche Leiterbahnbreite und Abstände müssten denn eingehalten werden? => gerechnet wurde mit maximal 1A
Würde eine Kreuzung von GND und +5V auf der BOTTOM Seite Einschränkungen geben, wenn ich die OK-Spannungsversorgung untereinander verbinden würde? (nicht eingezeichnet)

Layout_2_1.PNG

Layout_2_2_Botton.PNG

Viele Grüße
 
Guten Morgen,

das schaut ja richtig Gut aus, wofür brauchst du diese Eingänge?

Ich hab hier noch ein paar Karten rumliegen aus Industriellen Anwendungen ABB REF542 Ein/Ausgabe-Karten

bei denen müsste vllt nur ein wenig geändert werden, siehe Daten auf dem Foto.


gruss Matthias

IMG_0491.jpg
IMG_0492.jpg
IMG_0493.jpg
IMG_0494.JPG
 
Hallo,

vielen Dank für die Rückmeldung,
ich bin über jegliche Rückmeldung Dankbar.

Wir wollen in großen Zügen weg, von gekaufter Hardware, welche a) zu teuer ist, b) wir selber produzieren können c) genau unseren Anforderungen entspricht.

Bisher sind geplant
- Digitale IN optische getrennt / Isoliert
- Digital Out mit Relais
- Analog IN
- analog Out

- Hutschienenmontage
- variables Anschlusssystem mittels CAN / ETH / USB
- Kommunikation der einzelnen Teilnehmer untereinander um externe Schnittstellen einsparen zu können (ansprechen über einprogrammierte ID)

Bisher stehe ich am Anfang des Projektes (2. Woche) und plane so einiges und bin auf eure Hilfe angewiesen.

Als erstes wird es folgende Karten geben
- Digitale IN optische getrennt / Isoliert
- Digital Out mit Relais
- Ansteuerung über CAN

Viele Grüße
 
Hallo Hummer87,

sieh dir mal das Foto genauer an ...

Ich hab hier noch ein paar Karten rumliegen aus Industriellen Anwendungen ABB REF542 Ein/Ausgabe-Karten
bei denen müsste vllt nur ein wenig geändert werden, siehe Daten auf dem Foto.
gruss Matthias
Anhang anzeigen 6616

dann vergleich es mal mit deinem Entwurf ...

Frage:
Würde dies so gehen?
Welche Leiterbahnbreite und Abstände müssten denn eingehalten werden? => gerechnet wurde mit maximal 1A
Würde eine Kreuzung von GND und +5V auf der BOTTOM Seite Einschränkungen geben, wenn ich die OK-Spannungsversorgung untereinander verbinden würde? (nicht eingezeichnet)

Anhang anzeigen 6613

Deins ist zwar super kompakt aber wegen der Isolationsspannung ist da nicht viel zu sehen.

Wir wollen in großen Zügen weg, von gekaufter Hardware, welche a) zu teuer ist, b) wir selber produzieren können c) genau unseren Anforderungen entspricht.

Also industrieller Einsatz oder wenigstens an andere verkaufen. Also nichts privates.
Dann solltest du dich ganz genau an Vorgaben wegen Isolationsabstände, Überspannungssicherheit, usw halten. Wenn da was abfackelt dann stehen auf einmal Fragen wegen eingehaltenen Vorschriften im Raum.
Sieh dir mal bei der ABB-Platine den etwas hellgrüneren Bereich unter dem Optokoppler und um die Eingangsschaltungen an. Das sind Isolationsbereiche wegen Einhaltung von Isolationsspannungen. Da sehe ich bei dir bis jetzt nichts von. Da mußt du noch ne ganze Menge ändern. Die anderen Hersteller haben die Preise nicht nur aus Spaß sondern auch wegen der Einhaltung von allen möglichen DIN/ISO/... Vorgaben. Bei einigen wird auch noch nen guter Schluck für den Namen herhalten müssen :p aber diese Vorgaben mußt du auch einhalten. Da solltest du dich auf jeden Fall vorher mal schlaumachen was da auf euch zukommt.

Gruß
Dino
 
Hallo,

Danke für den Tipp mit den Normen, dass dies nicht ganz leicht ist, war mir schon klar,
natürlich bezahlt man den Namen einer Firma immer mit, aber es geht hier um ein einfaches Auswerten einer Schutzkleinspannung von bis zu 24V.
Das Konzept hat eine Reserve von bis zu 30VDC Eingangsspannung.
ich habe halt den Auftrag bekommen dies umzusetzen und nicht auf eine fertige Lösung zurückzugreifen. :(


Auf der Platine von ABB können Spannungen von 265VDC und Ströme von 12A anliegen.
Dies ist etwas Overkill für mein Projekt.

Welche Isolationsspannungen muss ich denn bei 30VDC und 1A einhalten.
Gemäß den obengenannten Links konnte ich folgendes entnehmen.
http://www.bunbury.de/Technik/leiterplatten.htm

Leiterbahnbreite 0,2mm=> verwendet 0,3mm eventuell bis 0,5mm ... 1mm
Leiterbahnabstand ohne Lötstopplack bis 50VDC = 0,68 => verwendet wurde 0,86mm später wird Lötstopplack verwendet, sodass genug Reserve da sein sollte.

Sieh dir mal bei der ABB-Platine den etwas hellgrüneren Bereich unter dem Optokoppler und um die Eingangsschaltungen an. Das sind Isolationsbereiche wegen Einhaltung von Isolationsspannungen

Ja, mein Layout steht erst ganz am Anfang, Ebenfalls scheint die Platine auch Lackiert zu sein, Aber je Höher die Spannung, desto höher die Abstände.
in meinem 3D Druck habe ich solch Bereich nicht eingezeichnet, sondern nur die Signalleitungen.


ich hoffe ihr könnt mir weitere Tipps geben.
- Anordnung Bauteile Platine
- Leiterbahnbreite für Anschlusssignalleitung
- Abstände zu den Leitungen
- Abstände von ersten Digitaleingang zu zweiten Digitaleingang
uvm.




Viele Grüße
 
Hallo,

Achso ich dachte du brauchst mal schnell eben was für daheim, weil bei mir liegen die nur rum, hab auch noch Analogkarten und irgendwas mit Lichtleiter.

Die Platinen sind nicht Lackiert, des Glänzt nur so im Licht, glaube das ist Glasfaser.
Kannst ja die Anordnung so übernehmen ist eh nicht sehr gross, aber da du ja sagst du bleibst im 30V 1A Bereich würde ich mich einfach an Siemens Siematic orientieren, kann morgen auf Arbeit gern mal ein Foto machen.

lg Matthias
 
Achso ich dachte du brauchst mal schnell eben was für daheim, weil bei mir liegen die nur rum, hab auch noch Analogkarten und irgendwas mit Lichtleiter.

Nein leider nicht so ganz. Also kurz zusammengefasst.
- Hutschienengehäuse
- Digitaler Eingang von 5-24VDC (Sicherheit: 4,5V bis 30VDC)

Ich habe mich auch in meinem letzten POST einen Fehler geschrieben.
Da durch den OK und die Vorwiderstände der Strom ja begrenzt wird, benötige ich keinen Strom bis 1A, sondern es sind in Wirklichkeit ja maximal nur 20mA.
Die Leiterbahnbreite und die Leiterbahnabstände habe ich nur auf eine Isolierspannung von 1A ausgelegt.

Kannst ja die Anordnung so übernehmen ist eh nicht sehr gross, aber da du ja sagst du bleibst im 30V 1A Bereich würde ich mich einfach an Siemens Siematic orientieren, kann morgen auf Arbeit gern mal ein Foto machen.

Wenn du mir ein paar Fotos machen kannst würde mir das sehr weiterhelfen.

Viele Grüße
 

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