Guten Morgen, erstmal paar Worte zur geplanten Schaltung: Es sollen 32 Digitale Eingänge (Externe Schaltkontakte, die aber von der Platine mit 5-24V getrieben werden) und 4 Ausgänge (Unproblematisch, da Kleinsignalrelais) über einen ATxmega erfasst und gesteuert werden. Angeschlossen ist das ganze an USB (bus powered) über einen FT232 oder Seriell (RS232 mit SP3243EBEY) mit externer Spannungsversorgung. Problem: Sollte nun an den Eingängen (oder auch Ausgängen) dummerweise 230V angeschlossen werden, darf die Platine in Rauch aufgehen, aber weder die Versorgungsspannung noch die Kommunikationsleitungen dürfen diese Fremdspannung weiter reichen. Die 32 externen Schaltkontakte kommen über Optokoppler zum ATxmega, jedoch werden diese ja von der Platine getrieben (Entweder VCC vom Stepup-Regler oder gemeinsames GND) - nicht wirklich entkoppelt. Hinweise: * Bei der USB-Variante gibt es keine extra Versorgung. * Die 230V können auch länger anliegen, also nicht nur ESD-Protection etc * Wenn die Platine dabei kaputt geht spielt das keine Rolle -> Nicht alle I/O schützen sondern eher der Teil der Versorgung und der Datenleitungen * Ein Schaltplan wurde noch nicht entworfen - Planungsphase!! - jedoch ist der Controller und die Anforderungen fix. In anderen Beiträgen hab ich viel über Polyswitch, TVS-Dioden oder Varistoren und dergleichen gelesen, aber ich sehe vermutlich den Wald vor lauter Bäumen nicht. Bin über alle Vorschläge sehr dankbar. Mit freundlichen Grüßen Tobias Gläser
Weshalb sollte Netzspannung da ran kommen? Man kann zB die Stecker so fein machen, dass das gar nicht geht.
Hui schrieb: > Weshalb sollte Netzspannung da ran kommen? Man kann zB die Stecker so > fein machen, dass das gar nicht geht. ein eher sinnfreier Vorschlag... Egal wie der Stecker aussieht, es könnte jemand das Kabel, was da dranhängt am anderen Ende (!) versehentlich auf Netzspannung klemmen... Optokoppler sind doch schonmal gar keine schlechte Idee, nur muß man sie dann auf der "Außenseite" aus einem isolierten DC/DC-Wandler speisen, der die nötige Isolationsspannung aufweist. Nur, wenn die Optokoppler beidseitig an der µC-Versorgung hängen, ist deren Einsatz sinnlos, dann hätten auch Transistoren gereicht.
Hui schrieb: > Weshalb sollte Netzspannung da ran kommen? Weshalb ist ja völlig unwichtig, Fakt ist einfach dass ein Schutz auf der Platine vorgenommen werden soll, da die externe Beschaltung vorgegeben und nicht störsicher ist. Hui schrieb: > Man kann zB die Stecker so fein machen, dass das gar nicht geht. Wäre natürlich sinnvoll, aber auch die Stecker sind bereits vorgegeben. Also noch als ergänzende Hinweise: * Extern soll nichts geändert werden * Fakt ist auch dass es eben möglich ist, dass durch eine externe Fehlbeschaltung 230V anliegen könnten. * Versorgung und USB/RS232 dürfen keinen Schaden erleiden * Platine darf Schaden erleiden Schutzschaltung muss auf Platine in Form von -was auch immer für Bauteilen- erfolgen Mit freundlichen Grüßen Tobias Gläser
Thosch schrieb: > Hui schrieb: >> Weshalb sollte Netzspannung da ran kommen? Man kann zB die Stecker so >> fein machen, dass das gar nicht geht. > ein eher sinnfreier Vorschlag... > Egal wie der Stecker aussieht, es könnte jemand das Kabel, was da > dranhängt am anderen Ende (!) versehentlich auf Netzspannung klemmen... Das ist leider die Realität. Thosch schrieb: > Optokoppler sind doch schonmal gar keine schlechte Idee, nur muß man sie > dann auf der "Außenseite" aus einem isolierten DC/DC-Wandler speisen, > der die nötige Isolationsspannung aufweist. > > Nur, wenn die Optokoppler beidseitig an der µC-Versorgung hängen, > ist deren Einsatz sinnlos, dann hätten auch Transistoren gereicht. Das stimmt, die Optokoppler wären völlig nutzlos wenn die Versorgung nicht entkoppelt ist. Leider ist auch nicht unbegrenz Platz auf der Platine Mit freundlichen Grüßen Tobias Gläser
Kleiner Nachtrag: Da die Eingänge ja eigentlich über Optokoppler sauber getrennt sind, würde es ja reichen die Masse und die 5-24V an den digitalen Eingängen irgendwie zu Entkoppeln oder irgendwie anderweitig vor der Fremdspannung zu schützen, bzw diese abfangen. Hat dafür jemand Vorschläge? Mit freundlichen Grüßen Tobias Gläser
Hallo, kann mir keiner weiterhelfen oder Tipps geben? Es würde schon ein Tipp reichen wie man eine Spannungsquelle am Ausgang gegen eingehende 230V (an GND und/oder VCC) so schützen kann, dass die Quelle keine 230V nach "hinten" weiterleitet, auch wenn sie dabei selbst kaputt geht. Ich hoffe das ist verständlich, ansonsten bitte nachhaken. Im Internet habe ich schon sehr viel gestöbert, z.B. auch bei Netzteilen etc, aber dort ist meist nur gefordert das Netzteil zu schützen und nicht dessen eigene Versorgung. Und Schutz gegen Blitzschlag oder Spannungs/Stromspitzen im µs-Bereich helfen vermutlich auch nicht, wenn Netzspannung auf den Ausgang einer solchen Spannungsquelle gelegt wird. Bin über jeden hilfreichen Tipp sehr dankbar!!! Mit freundlichen Grüßen Tobias Gläser
Bei Geräte, welche im explosionsgefährdeten Bereich eingesetzt werden kommt diese Anforderung auch regelmäßig vor. Wir haben es wie folgt gelöst: Flinke Feinsicherung mit niedrigem Auslösestrom (bei uns ca. 100mA), danach Z-Diode mit Haltespannung leicht über der normal zu erwartenden auftretenden Spannung. Zusätzlich noch eine Suppressordiode in passender Größe. Um Sicherzugehen evtl. noch eine Kombination aus nicht zu kleinem Serienwiderstand und noch einer Z-Diode, dann dürfte es sogar dein Eingang des µC überstehen. Sobald die Spannung zu groß wird, leitet die Z-Diode und löst die Feinsicherung aus. Danach ist ein sicherer Zustand hergestellt. Die Suppressordiode kann kurzzeitige Spannungsspitzen von >1000V abbekommen. Bis die aber an ihrer Leistungsgrenze ist, sollte die Sicherung schon angesprochen haben. Die Leiterbahnen bis zur Z-Diode/Suppressordiode schön breit ausführen, sonst kommen die der Sicherung zuvor.
Tobias Gläser schrieb: > Sollte nun an den Eingängen (oder auch Ausgängen) dummerweise 230V > angeschlossen werden, darf die Platine in Rauch aufgehen, aber weder die > Versorgungsspannung noch die Kommunikationsleitungen dürfen diese > Fremdspannung weiter reichen. Problem ist nicht neu, und die Lösung wurde hier auch schon skizziert. Optokoppler sind gut. Du brauchst zwei getrennte Masseflächen, eine auf der 230V-Seite, eine auf der USB-Seite. Diese dürfen nicht galvanisch verbunden werden, daher die Optokoppler. Ggf. brauchst du auch Ausfräsungen unter den Optokopplern, um die Isolationsabstände zu gewährleisten. Im Lexikon steht was dazu. Nun fehlt noch die Spannungsversorgung auf der 230V-Seite. Da gibt es zwei Möglichkeiten: 1. Du spendierst einen kleinen Printtrafo (z.B. http://www.reichelt.de/Printtrafos-0-33-0-5VA/152-06-1/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=78587&GROUPID=3312&artnr=152.06-1) und versorgst die 230V-Seite aus 230V. 2. Du versorgst die 230V-Seite aus dem USB über einen isolierenden Wandler, z.B. Sperrwandler. Das ist nicht weiter aufregend, nur die Auswahl der Induktivität ist ggf. ein bisschen aufwändig. Den Takt für den Wandler kann der µC über einen Treiber gleich mit erzeugen. Wo genau du die Trennung zwischen USB-Teil und 230V-Teil machst, ist dir überlassen. Du könntest auch schon USB galvanisch trennen (der µC ist dann auf der 230V-Seite). So muss der geneigte Nutzer schon den USB-Mini-Stecker in die Steckdose bekommen, um Schaden anzurichten ;-) Falls du so weit vorne trennen willst, schaue dir mal die ADUMs von Analog an. Nette Teile, aber teuer. Max
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