Hallo, ich möchte in meinem Haus Taster auswerten. Diese Taster sollen an mehrere Schieberegister (74HC165) angeschlossen werden. Leitungslänge zum Taster 10 m. Ich bin nun nach Recherchen bei der Lösung gelandet, den Ihr im Anhang findet. Ziel ist eine Störungssicherheit der CMOS Eingänge zu erreichen. Nach meinem Verständnis arbeitet die Schaltung folgendermaßen: - BAT54S: Sie sollen vor positiven und negativen Spannungsspitzen schützen. - R1 (4k7): Durch den Taster soll bei ca. 24V ca 5 mA fließen. 1.) Niederohmiger Pullup soll Störungen vermeiden 2.) Um für den Taster eine Mindestlast darzustellen / diese zu reinigen - C1(10nF) oder C2(10nF): Tiefpass - R2(220k) und R3(47k): Spannungsteiler 24V -> 4,1 V Manchmal wird noch empfohlen, direkt an den Taster 100nF anzuhängen, damit der Funke beim Schließen den Kontakt reinigt. Gibt es an der Schaltung, abgesehen von der Komplexität, etwas auszusetzen? :-) Über konstruktive Kritik würde ich mich sehr freuen. Besten Dank. Georg Q. u.a.: "Störsichere Gate-Eingangsschaltung eines CMOS-IC" http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pullr.htm
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Hi Georg, wie wär's wenn Du die Taster über Optokoppler auf das Schieberegister meldest. Für gewöhnlich liegt die Tasterleitung nicht allein, sondern mit einem Bündel anderer Leitungen, die auch mal einen höheren Strom leiten. Über induktive Einkopplung könnte es zu Fehlschaltungen kommen . (Du Schatz, warum geht inner Küche das Licht an und aus, wenn ich im Schlafzimmer staubsauge..) Zudem würde der Strom in den OK (10..20mA) nur dann benötigt, wenn der Taster gedrückt wird. Und mit 20mA Schaltstrom sollte auch die "minimale Schaltleistung" für den Taster erreicht werden.
Hallo BirgerT, >wie wär's wenn Du die Taster über Optokoppler auf das Schieberegister >meldest. Optokoppler wären eine Möglichkeit, galvanisch trennen halte ich aber für übertrieben. Ohne die galvanisch trennung sehe ich nicht, warum ein Pullup, der ggf. 10 mA beim Schalten durchlassen würde, einen Nachteil gegenüber dem Optokoppler (mit 10 mA) darstellen würde. >Für gewöhnlich liegt die Tasterleitung nicht allein, sondern >mit einem Bündel anderer Leitungen, die auch mal einen höheren Strom >leiten. Ja, das ist bei mir nicht anders. >Über induktive Einkopplung könnte es zu Fehlschaltungen kommen. Ja, diese Folgen möchte ich vermeiden. >Zudem würde der Strom in den OK (10..20mA) nur dann benötigt, wenn der >Taster gedrückt wird Ok, bei meiner Schaltung fließen tatsächlich 0,11 mA Ruhestrom. Mit dem Spannungsteiler von 330k/82k gegenüber den ursprünglichen 220k/47k ließen sich die 0,11 mA auf 0,08 mA verringern. Könnte ich noch größere Wiederstände für den Spannungsteiler nehmen?
Hi Georg, Bei den OK geht es nicht nur um die galvanische Trennung, sondern auch - die minimale Schaltleistung des Lichttasters (wenn die LED im OK 20mA) braucht; - den Ruhestrom, es fliesst nur relevanter Strom, wenn der Taster betätigt wird; - den Störabstand zwischen "Leitungsantennen" und empfindlicher CMOS Schaltung; Vielleicht findet sich ja auch ein Schaltplan von einer SPS Eingangsbeschaltung. Früher wurden die Eingänge noch mit 24Volt geschaltet; die "modernen" Plastebüchsen heutzutage verlangen einen Potentialfreien Kontakt, weil da irgendwas nach Masse geschaltet wird. Ein gutes Fabrikat hat im Einschaltaugenblick 12mA (Belag vom Kontakt wegbrennen). Der Strom verringert sich dann auf 1mA im geschalteten Zustand. Nach einem Tastendruck sollte auch innerhalb ca. 200ms eine Aktion erfolgen, so dass keine Verzögerung wahrgenommen wird. Mit Flankenerkennung wird dann ein Abfragezyklus von 100ms benötigt - ist Dir bewusst oder? Bleib gut, mach sauber /BirgerT
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>- die minimale Schaltleistung des Lichttasters (wenn die LED im OK 20mA) >braucht; Den Strom kann ich aber auch mit einem PullUp erzeugen. Warum spricht das für den OK? >- den Ruhestrom, es fliesst nur relevanter Strom, wenn der Taster >betätigt wird; Bei meinem Schaltungsvorschlag ist das meiner Meinung nach auch der Fall. >- den Störabstand zwischen "Leitungsantennen" und empfindlicher CMOS >Schaltung; Also weniger Rauschen? Was in meinen Augen für den Optokoppler spricht ist, dass er inkl. Sockel leichter eingelötet ist, als mein erster Vorschlag. Ich habe den LTV844 ausgesucht (siehe Anhang). - 2,2k Ergeben 10 mA an dem OK. - Das sind 0.23 W, was mit einem 1/4W Widerstand gerade noch gehen sollte. Ohne Kondensator fehlt die Filterung. Das schnelle Abtasten ist kein Problem. Gefiltert wird dann in der Software. Eine Schaltung für den SPS Opto Eingang habe ich jetzt leider noch nicht gefunden. Was genau die 3,3k machen, weiß ich nicht. In manchen Schaltungen war eine drinn. Wäre die Schaltung so ok?
Georg schrieb: > Ich habe den LTV844 ausgesucht (siehe Anhang). > - 2,2k Ergeben 10 mA an dem OK. > - Das sind 0.23 W, was mit einem 1/4W Widerstand gerade noch gehen > sollte. Alternativ 2x 1k in Reihe und/oder noch eine LED in Reihe, damit man sieht, ob der Eingang ankommt; lt. Datenblatt erreicht der LTV844 das max. Übertragungsverhältnis bei 20mA. > Ohne Kondensator fehlt die Filterung. Das schnelle Abtasten ist kein > Problem. "Filterung°? Ein Kondensator 100..220n parallel zum Eingang für das "Wegbrennen" der Oxidschicht im Layout vorsehen (muss ja nicht bestückt werden) > Gefiltert wird dann in der Software. Abfragezyklus 100ms und Flankenerkennung reicht massig aus. !00 ms ist länger als die Prellzeit, und 2x100ms für den Vergleich letzer Zustand mit aktuellem Zustand ist von der Wahrnehmung her auch in i.O. > Eine Schaltung für den SPS Opto Eingang habe ich jetzt leider noch nicht > gefunden. Da sind noch ein Tiefpass und eine Spule/Ferritperle mit drin. > Was genau die 3,3k machen, weiß ich nicht. In manchen Schaltungen war > eine drinn. Dafür habe ich jetzt auch keine Erklärung - Vielleicht soll er einen evtl vorhandenen Kondensator "entleeren" - Im Layout vorsehen.. > Wäre die Schaltung so ok? Das weiß ich nicht, weil ich sie nicht ausprobiert habe und den LTV844 nur aus dem Datenblatt kenne. Ich hätte für den Pullup statt 47k nur 10..22k gedacht, damit der LTV auch etwas Leistung zum Schalten hat, und dei Eingänge nicht durch "Freie Energie" geschaltet werden. TIPP: Im Layout auch genügend Klemmen für alle anzuschliessenden Drähte vorsehen, damit Potentiale nicht mit Lüsterklemmen vervielfältigt werden müssen. Und vorher ein möglichst passendes Gehäuse auswählen. Es ist eigentlich immer unmöglich ein passendes Gehäuse zur selbstgebauten Platine zu finden.. Viel Erfolg
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Der LTV844 war ein Fehlgriff. Ich dachte, die 2. antiparallele Diode wäre eine Schutzdiode. Also zurück zum LTV847/PC847: Vorgeschlagen wurde uner Anderem in diesem Beitrag Beitrag "24V SPS Signal auf 5V TTL" (Schaltung: http://www.mikrocontroller.net/attachment/40716/24vsps5V.gif)eine 1N4148 als Schutzdiode gegen Verpolung, da die Sperrspannung des OK nur 6V beträgt. Was nicht thematisiert wurde war, dass beim Verpolen an dem Vorwiderstand ca. 260 mW Leistung vernichtet werden würden. Ich habe für meine Schaltung andere Werte gewählt: - Strom: 11 mA, - Schaltschwelle: 15 V - Zener: 15V (1,3W) --> 170mW wenn Taster betätigt - R: 680 Ohm (1/4W) --> 80mW wenn Taster betätigt In Verpolungsfall ergeben sich so aber viel zu hohe 750 mW am Vorwiderstand (siehe Anhang, rechts oben). Macht der 1N4148 auch neben der Funktion als Verpolungsschutz einen sinn?
BirgerT schrieb: > TIPP: Im Layout auch genügend Klemmen für alle anzuschliessenden Drähte > vorsehen, damit Potentiale nicht mit Lüsterklemmen vervielfältigt werden > müssen. Wie soll es da zu Verpolung kommen, wenn der Taster mit 2 Drähten an die Platine angeklemmt wird..? Zwei Widerstände in Reihe = geteilte Leistung ist halbe Leistung. Und eine Anzeige LED in Reihe nimmt auch etwas von der Spannung.. Brückengleichrichter als Verpolschutz am Eingang, dann ist wurscht, wie 'rum die Spannung kommt.
Hallo BirgerT sorry, ich habe Deine Antwort vorin nicht gelesen. >Wie soll es da zu Verpolung kommen, wenn der Taster mit 2 Drähten an die >Platine angeklemmt wird..? >Brückengleichrichter als Verpolschutz am Eingang, dann ist wurscht, wie >'rum die Spannung kommt. Ja, natürlich. Du hast Recht. Dass verpolt werden kann halte ich auch für sehr unwahrscheinlich. >Alternativ 2x 1k in Reihe und/oder noch eine LED in Reihe, damit man >sieht, ob der Eingang ankommt; >Zwei Widerstände in Reihe = geteilte Leistung ist halbe Leistung. Und >eine Anzeige LED in Reihe nimmt auch etwas von der Spannung.. Das ist klar. Aus Platzgründen würde ich lieber 1x 1/4W Widerstand nehmen. Die Z-Diode ist dann eh der 2x "Widerstand". >lt. Datenblatt erreicht der LTV844 das max. Übertragungsverhältnis bei >20mA. Mit den 11 mA am Eingang und bei 10k Pullup am Ausgang (0.5mA) ist das Übertragungsverhältnis doch unkritisch? >"Filterung? Ein Kondensator 100..220n parallel zum Eingang für das >"Wegbrennen" der Oxidschicht im Layout vorsehen (muss ja nicht bestückt >werden) - Wie lang macht ein Kondensator das Kurzschließen bzw. den Kurzschlussstrom mit? - Was für einen Kondensator nimmt man da? - Sollte ich nicht den Strom mit einem R begrenzen? - Sollte / kann der Kondensator nicht direkt an den Taster? >Abfragezyklus 100ms und Flankenerkennung reicht massig aus. Ich hätte mit 20ms abgetastet, der µC hat eh nichts zu tun, und dann in der Software gefiltert. >Was genau die 3,3k machen ... "Ich würde parallel zum Optokopplereingang noch einen Widerstnad legen, damit Leckströme abgeleitet werden. So um die 1K, macht ~1mA." war die Erklärung. >...Pullup statt 47k nur 10..22k gedacht,... Hab ich geändert. Bzgl. Gehäuse und Verdrahtung: Danke für den Hinweis.
Georg schrieb: > Aus Platzgründen würde ich lieber 1x 1/4W Widerstand > nehmen. Die Z-Diode ist dann eh der 2x "Widerstand". Und welche Spannung hat die Z-Diode und welche Leistung muss Sie dann vertragen? Kannst ja auch 2 Widerstände nebeniander in die Platine löten, und die oberen Drähte direkt miteinander verbinden. > Mit den 11 mA am Eingang und bei 10k Pullup am Ausgang (0.5mA) ist das > Übertragungsverhältnis doch unkritisch? Probieren; weiß ich auch nicht.. > - Wie lang macht ein Kondensator das Kurzschließen bzw. den > Kurzschlussstrom mit? Lebenslang ;-) ..Der Kondensator wird über den Taster geladen, und entlädt sich dann über die Eingangsschaltung - könnte mir vostellen, dass es der Kondensator länger aushält, als der Taster. > - Was für einen Kondensator nimmt man da? MKS 100..220nF > - Sollte ich nicht den Strom mit einem R begrenzen? Strombegrenzung ist der Leitungswiderstand > - Sollte / kann der Kondensator nicht direkt an den Taster? Willst Du die hinter jeden Taster fummeln? Erstelle eine vernünftige Platine mit den (weitgehend) störsicheren Eingängen, und dann sollte es egal sein, wo der Taster montiert ist. Werden die Taster über NYM angeschlossen oder musst Du sowieso neue Leitungen legen? Wenn neu, dann evtl Leerrohr oder paarig verdrillte Leitung (4x2x0,8) - in ferner Zukunft wären dann LON, KNX, BACnet MS/TP oder Modbus Installationen möglich.
>Und welche Spannung hat die Z-Diode und welche Leistung muss Sie dann >vertragen? - Zener: 15V (1,3W) --> ca 15,4 V --> 170mW wenn Taster betätigt - R: 680 Ohm (1/4W) --> ca 7,5 V --> 80mW wenn Taster betätigt >Lebenslang ;-) ..Der Kondensator wird über den Taster geladen, und >entlädt sich dann über die Eingangsschaltung - könnte mir vostellen, >dass es der Kondensator länger aushält, als der Taster. > ...Strombegrenzung ist der Leitungswiderstand ... Wenn ich richtig verstehe, dann kommt der Kondensator in dem Fall an die Klemme vom Taster, der zum OK führt. Der zweite Kondensator Anschluss geht an GND. Beim Schließen des Tasters wird der Kondensator geladen. Beim Schließen gibts den Funken am Taster. Beim Öffnen entlädt sie sich über die Schaltung. Den Kondensator Parallel zum Taster zu schalten hätte auch den gleichen Effekt? >Willst Du die hinter jeden Taster fummeln? Ich würde den Kondensator lieber direkt in die Taster bauen, weil es auch 24V Taster geben wird, die ggf den Kondensator nicht benötigen. >MKS 100..220nF Also MKS-4 100N :: WIMA Polyester-Kondensatoren, Danke. >Werden die Taster über NYM angeschlossen oder musst Du sowieso neue >Leitungen legen? Es gehen überall CAT7 Kabel in Leerrohren zu den Tastern. Ich habe die Schaltung aufgebaut ( R, Z-Diode, OK, Pullup ) und sie an eine ATMEGA Pin angeschlossen. Der prüft alle 5ms den Pin, und erhöht einen Zähler bei Änderungen. Des weiteren geht ein 10m langes CAT7 Kabel durch die Wohnung, eng umwickelt von einem Staubsaugerkabel. ;-) Am Ende ist ein Taster. Bisher habe ich keine falschen Signale beim Einschalten des Staubsaugers registriert.
Georg schrieb: > Wenn ich richtig verstehe, dann kommt der Kondensator in dem Fall an die > Klemme vom Taster, der zum OK führt. Der zweite Kondensator Anschluss > geht an GND. So hätte ich's gebaut. > Den Kondensator Parallel zum Taster zu schalten hätte auch den gleichen > Effekt? Ja - der Kondensator lädt sich über die Schaltung auf, und wird bei Tasterdruck kurzgeschlossen. Weil sich der Kondensator über die Schaltung auflädt, könnte es passieren, dass nach einem Spannungsausfall der Tasterversorgung und entladenem Kondensator ein "Schaltimpuls" detektiert wird..Aber wie oft kommt das vor?.. > Es gehen überall CAT7 Kabel in Leerrohren zu den Tastern. Super > Bisher habe ich keine falschen Signale beim Einschalten > des Staubsaugers registriert. Gut - dass Cat7 Leitungen liegen, davon bin ich beim Vorschlag OK nicht ausgegangen, eher dass die Taster über NYM angeschlossen sind. Auf jeden Fall freut's mich auch, dass es funktioniert.
>Gut - dass Cat7 Leitungen liegen, davon bin ich beim Vorschlag OK nicht >ausgegangen, eher dass die Taster über NYM angeschlossen sind. Ja, die galvanische Trennung mit OK ist nicht nötig. Es soll u.a. auch ein 1-wire bus durchs Haus gehen, und der ist auch nicht gelvanisch getrennt. Ich sehe in den OK eine schaltungstechnisch einfachere Lösung, es sind weniger Bauteile. Die erste Version (die auch ins Haus eingebaut wird) will ich auf Lochrasterplatinen aufbauen.
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