SPS Eingang mit Arduino ansteuern

[Bernhard K. (mechatronics)]

Hallo alle zusammen

Mein Projekt neigt sich der Zielgeraden zu und jetzt stellt sich eine 
letzte Frage. Ich möchte einige Arduinos verwenden um eine Testanlage 
per Startknopf zu aktivieren. Dazu sendet einer der Arduinos per 
UDP/WIFI ein Signal an die anderen Arduinos. Dies sollen nun einzelne 
Maschinen informieren, dass sie sich bereit machen müssen. Hierzu 
schaltet das Arduino-Programm einen Ausgang auf HIGH.
Da die einzelnen Maschinensteuerungen aber mit 24V arbeiten, der Arduino 
aber nur 5V am Ausgang liefern kann, benötige ich einen Transistor oder 
einen Optokoppler. Und hier ist mein Problem. Ich bin zwar mit der 
theoretischen Funktion eines Transistors vertraut, hab aber noch nie 
einen ausgelegt.

Hier die Daten die ich kenne: Kollektor-Emitter-Spannung 24V, 
Basisspannung 5V, Kollektorstrom 100mA. Ich würde einen NPN-Transistor 
verwenden. Meine Idee war permanent 24V auf den Kollektor, den digitalen 
Eingang der Steuerung mit dem Emitter verbinden und die Basis mit dem 
Arduino schalten.

Ich bin mir aber nicht sicher, ob ich die Steuerung und den Arduino auf 
die selbe Masse ziehen kann und daher auch nicht ob ein Transistor 
überhaupt funktionieren würde. Auf der Steuerung habe ich nur Pins mit 
permanent 24V, 0V und Eingänge zur Verfügung. Den Arduino würde ich über 
ein externes Netzteil versorgen. Muss ich hier einen Optokoppler 
verwenden? Wenn ja wie lege ich den aus um ihn bei RS zu kaufen? darüber 
hinaus bin ich mir bei dem Schaltverhalten der Eingänge der Steuerung 
nicht sicher, da ich in den vorliegenden Unterlagen nichts gefunden 
habe, was für eine Elektronik hinter dem D-Sub-Stecker liegt.

lg

Bernhard

[Ulrich F. (Gast)]

Wenn du 24V und 0V zur Verfügung hast, kannst du den Arduino darüber 
betreiben.
z.B. über einen DC-DC Converter,

Bernhard K. schrieb:
> Ich bin mir aber nicht sicher, ob ich die Steuerung und den Arduino auf
> die selbe Masse ziehen kann
Das geht dann....


Dann brauchts auch keinen Optokoppler.

Bernhard K. schrieb:
> darüber
> hinaus bin ich mir bei dem Schaltverhalten der Eingänge der Steuerung
> nicht sicher,
Dazu können wir natürlich auch nichts sagen.....
Das ist uns noch viel unbekannter, als dir.

[Bernhard K. (mechatronics)]

Ulrich F. schrieb:
> Wenn du 24V und 0V zur Verfügung hast, kannst du den Arduino darüber
> betreiben.
> z.B. über einen DC-DC Converter, KIS 3R33

Danke für die schnelle Antwort. Leider will der Projektleiter, dass der 
Arduino über ein eigenen Netzteil versorgt wird, wieso weiß ich auch 
nicht. Da hat es schon mehrere Einwände von uns gegeben.

Bezüglich der Steuerungseingänge hab ich nur wenige informationen, dich 
ich aber natürlich weitergebe, darum stelle ich sie hier in den Anhang. 
Mehr hab ich auch leider nicht.

Also wird mir nur ein Optokoppler übrig bleiben. Oder?
Muss ich bei Optokopplern etwas beachten, oder kann ich mit meinen Daten 
einfach zu RS gehen und mir da einen Aussuchen?

[m.n. (Gast)]

Bernhard K. schrieb:
> Leider will der Projektleiter, dass der
> Arduino über ein eigenen Netzteil versorgt wird

Dann gib ihm sein eigenes Netzteil und trenne per Optokoppler. Aus dem 
Kopf heraus reicht ein PC817.

[Ulrich F. (Gast)]

Bernhard K. schrieb:
> Danke für die schnelle Antwort. Leider will der Projektleiter, dass der
> Arduino über ein eigenen Netzteil versorgt wird,
Dann ist das Thema ja durch.

Die GND könntest du trotzdem verbinden.
Aber die Optokoppler Lösung gefällt mir besser.


Bernhard K. schrieb:
> und die Basis mit dem
> Arduino schalten.
Die Basis bleibt meist unbeschaltet


Bernhard K. schrieb:
> oder kann ich mit meinen Daten
> einfach zu RS gehen und mir da einen Aussuchen?
KA!
Da ich die SPS nicht kenne, weiß ich auch nicht welchen Eingangs Strom 
sie braucht um den Schaltvorgang zu erkennen.

[m.n. (Gast)]

Ulrich F. schrieb:
> Da ich die SPS nicht kenne. weiß ich auch nicht welchen Eingangs Strom
> sie braucht um den Schaltvorgang zu erkennen.

Das werden ein paar mA sein.

@Bernhard
Nimm ein Multimeter und messe im 20 mA Bereich den Eingangsstrom der SPS 
einmal gegen GND und einmal gegen 24 V. Dann weißt Du es genau.

[Bernhard K. (mechatronics)]

Hallo

Der Eingangsstrom liegt bei 70 mA, gemessen von einem Kollegen, der 
jetzt die Messungen gemacht hat. Hilft das?

[Ulrich F. (Gast)]

Bernhard K. schrieb:
> Hilft das?

Uns nicht.
Aber dir!

Für viele Optokoppler ist 70mA schon reichlich.
Ein weiterer nachgeschalteter NPN bringt Sicherheit.
Siehe dazu google("Darlington Schaltung")

[m.n. (Gast)]

Bernhard K. schrieb:
> Der Eingangsstrom liegt bei 70 mA,

Das wird der Strom gegen 24 V sein.

Dann mußt Du einen Optokoppler mit Darlington-Ausgang nehmen und als 
Emitterfolger betreiben. Beispiel: 4N32
Da es um langsame Schaltvorgänge geht, ginge auch ein Miniaturrelais 
(ggf. mit Reed-Kontakt) welches sich mit 5 V und ca. 10 mA begnügt.
http://de.rs-online.com/web/c/relais/universalrelais/monostabile-relais/?redirect-relevancy-data=636F3D3126696E3D4931384E5461786F6E6F6D794272616E644C446573635365617263685465726D266C753D6465266D6D3D6D61746368616C6C26706D3D5E5B5C707B4C7D2D2F5D2B2426706F3D333326736E3D592673723D52656469726563742673743D4B4559574F52445F53494E474C455F414C5048415F4E554D455249432673633D592677633D4E4F4E45267573743D6D696E696174757272656C61697326&r=f&sra=oss#esid=4294956719&applied-dimensions=4294210752,4294452276&sort-by=P_breakPrice1&sort-order=asc

[Bernhard K. (mechatronics)]

Hallo

Vielen lieben Dank für die Antworten. Nach Rücksprache mit unserem 
vielbeschäftigten Elektroniker hab ich mich für den 4N32TVM bei RS 
entschieden.
Dazu hätte ich noch ein Frage zur Pinbelegung und lade daher auch gleich 
das Schema hoch.
Bei den Pins 1 und 2 hänge ich meinen Arduino an. Also bei Pin 1 den 
Ausgang mit einem 10k Widerstand, bei 2 den GND vom Arduino. Nur bei den 
Pins 4-6 bin ich mir nicht sicher, wie hier die Steuerung angeschlossen 
wird. Klar ist auf einen Pin muss permanent 24V gesetzt werden, auf den 
zweiten wird der Eingang gehängt. Ich würde 24V permanent auf den 
Kollektor setzen und den Eingang auf den Emitter. Nur was mache ich dann 
mit der Base. Soweit ich das verstanden habe ist die um einen größeren 
Potentialunterschied auszugleichen. Lasse ich den Base-Pin aus oder was 
mache ich damit?

[Ulrich F. (Gast)]

Ich wiederhole es gerne...
Ulrich F. schrieb:
> Bernhard K. schrieb:
>> und die Basis mit dem
>> Arduino schalten.
> Die Basis bleibt meist unbeschaltet

[Route_66 H. (route_66)]

Bernhard K. schrieb:
> Also bei Pin 1 den
> Ausgang mit einem 10k Widerstand, bei 2 den GND vom Arduino.

Male das hier mal bitte auf, denn auch dabei kann man Fehler machen!

[Amateur (Gast)]

In Industrieanlagen ist oft sehr viel Schmutz (elektrisch gesehen) im 
System.
Aus diesem Grunde solltest Du - die SPSe haben ja auch meist ihre eigene 
Stromversorgung - das Ganze über einen Optokoppler trennen, und dann, am 
besten, mit der Stromversorgung der jeweiligen SPS schalten.

[Bernhard K. (mechatronics)]

Route 6. schrieb:
> Male das hier mal bitte auf, denn auch dabei kann man Fehler machen!

Hier einmal eine Darstellung wie ich es machen würde. Wie gesagt ich bin 
mir dabei aber überhaupt nicht sicher. Vout würde ich dann mit dem 
Eingang meiner Steuerung verbinden.

[Eugen (Gast)]

Mess nochmal: Eine SPS braucht ein paar mA (ca.2...8), aber keine 70mA!

[Eugen (Gast)]

ja, mache R2 10 k Ohm, statt 100k Ohm, dann müßte das passen.
Ähm, und R1= 4,7 k Ohm oder 2,2 k Ohm;  10 k Ohm sind zuviel bei 5 Volt.

[Bernhard K. (mechatronics)]

Eugen schrieb :
> Mess nochmal: Eine SPS braucht ein paar mA (ca.2...8), aber keine 70mA!

Werde ich gerne machen, komme aber erst am Montag wieder zur Steuerung, 
kann also etwas dauern. Kann es theoretisch daran liegen, dass die 
Steuerung schon älter ist? Wir haben sie gebraucht bekommen und allein 
zwei Wochen gebraucht, bis wir wieder bei Auslieferungsstand waren.

Eugen schrieb :
> ja, mache R2 10 k Ohm, statt 100k Ohm, dann müßte das passen.
> Ähm, und R1= 4,7 k Ohm oder 2,2 k Ohm;  10 k Ohm sind zuviel bei 5 Volt.

Danke für den Tipp. Ich schau mir meine Überlegungen mit deinen Werten 
nochmal an. Die Werte waren mit Unterstützung einiger Lehrbücher 
hergeleitet und mit großzügigen Toleranzen bemessen. Die 100k hab 
ergeben sich nach dem Motto: "Lieber ein bisschen Mehr als zu wenig.

[Karl H. (kbuchegg)]

Bernhard K. schrieb:

> Danke für den Tipp. Ich schau mir meine Überlegungen mit deinen Werten
> nochmal an. Die Werte waren mit Unterstützung einiger Lehrbücher
> hergeleitet und mit großzügigen Toleranzen bemessen.

bischen sehr grosszügig. Bei 10k Vorwiderstand bei einer LED müsstest du 
noch einen Restlichtverstärker zwischen LED und Phototransistor 
schalten.

> Die 100k hab
> ergeben sich nach dem Motto: "Lieber ein bisschen Mehr als zu wenig.

Rechnen wir mal.
Laut deinen Aussagen will der Eingang 70mA sehen. Kommt mir zwar auch 
etwas sehr hoch gegriffen vor, aber ok.

Bei 100k und 24V rinnen daher wieviele mA in deinen Eingang hinein.
Ohmsches Gesetz: I = U / R
24 / 100000 = 0.00024A oder 0.24mA
Auf 70mA willst du kommen, 0.24mA hast du. Das ist ein bisschen weit 
auseinander.

[Bernhard K. (mechatronics)]

Karl H. schrieb:
> Auf 70mA willst du kommen, 0.24mA hast du. Das ist ein bisschen weit
> auseinander.

Kann sein, dass ich etwas missverstanden habe aber soweit ich das 
verstanden habe zog die Steuerung bei unserer Messung 70mA. Aber ist es 
nicht so, dass die Steuerung üblicherweise schon bei etwas weniger Strom 
den Eingang schaltet? War jetzt einmal meine Annahme. Darum bin ich auf 
die 100k Ohm gekommen. Ich bin aber für jede Info dazu dankbar.

[m.n. (Gast)]

Ausgehend von 70 mA SPS-Eingangsstrom sollte R1 ca. 270 - 330 Ohm haben.
Dann schrieb ich von Emitterfolger. Das heißt: Pin 5 an 24 V und Pin 4 
an den Eingang der SPS.

[Ulrich F. (Gast)]

m.n. schrieb:
> Das heißt: Pin 5 an 24 V und Pin 4
> an den Eingang der SPS.

Richtig!
Wenn die SPS 70mA will, dann gibs ihr.
Es gibt keine Notwendigkeit da irgendwie rücksichtsvoll sein zu wollen.

Jagut, ein Angstwiderstand, um den Optokoppler zu schützen....