Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mehrere PNP-Sensoren in Reihe?


von Daniel D. (__daniel__)


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Hallo Forum!

Wir möchten mehrere PNP-Näherungsschalter (induktiv, Firma Balluff)in 
Reihe schalten. Also gemeinsam versorgen (24V) und nur einen 
(gemeinsamen) Signalausgang an die SPS führen. Hier liegt jedoch die 
Verschaltung für mich zumindest nicht auf der Hand.

Mir fiele hier alternativ noch UND-Gatter ein, mit dem ich die einzelnen 
Ausgänge verunde - leider haben die CMOS-Bausteine ja immer 
~5V-Versorgungsspannung und Ausgang soweit ich weiß - zu niedrig für die 
SPS.

Kennt jemand eine einfache Lösung für dieses Problem?

Lieben Dank im Voraus für eure Unterstützung!

Daniel

: Verschoben durch Moderator
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Daniel D. schrieb:
> mehrere PNP-Näherungsschalter (induktiv, Firma Balluff)
Gehts genauer? Zweidraht? Dreidraht?

> Kennt jemand eine einfache Lösung für dieses Problem?
Stichwort "Diodenlogik" oder wenn es Open-Collector-Ausgänge sind, dann 
reicht ein gemeinsamer PullUp/Down-Widerstand...

von Daniel D. (__daniel__)


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3-Draht, also gemäß dem Symbol im Anhang

von Christian M. (Gast)


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Einfach BK auf den nächsten BN.

Gruss Chregu

von Daniel D. (__daniel__)


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Tatsächlich hatte ich diesen Gedanken auch schon. Hier gibt es aber doch 
zwei Grenzen wenn ich da richtig bin:

1. Versorgungsspannung sinkt bei jedem Sensor durch Spannungsabfall am 
Transistor des vorangegangenen
2. Ausgangsstrom des Signals an BK muss immer den nächsten Sensor 
versorgen können

Könnte das kritisch werden?

von HildeK (Gast)


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Daniel D. schrieb:
> Könnte das kritisch werden?

Ich hab jetzt das DB des Sensors nicht gesucht, aber du versorgst mit 
24V und an jeder Stufe fehlen dir ca. 0.2V-0.3V (wenn ein PNP drin ist 
und kein pMOSFET). Bei der Versorgung sollten mindestens 5% drin sein, 
macht 1.2V Toleranz. Drei bis vier sollten gehen, doppelt so viele, wenn 
10% erlaubt sind.
Sollte ein pMOS drin sein, dann sehe ich keine Probleme. Das kannst du 
ja mal leicht messtechnisch bestimmen: beim pMOS muss der Pegel bei Last 
deutlich unter den 200mV liegen - eher bei 20mV (je nach Laststrom).

Alternativ nimm das UND.
Den gezeichneten R in zwei aufteilen, so dass der Pegel für den 
Logikbaustein passt (Teiler 24V auf 5V) und am UND-Ausgang einen 
Transistor für die Pegelwandlung wieder auf 24V.

von Daniel D. (__daniel__)


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Hey,

danke für euer Feedback. Wir haben das mit 6 Sensoren in Reihe getestet. 
Dabei werden aus 24V am Ende 12 Volt
--> Wir haben auch zwischen den Sensoren gemessen
--> 2V Spannungsabfall je Sensor

Das ist nicht sehr befriedigend, vor allem da wir tatsächlich 6 Sensoren 
in Reihe benötigen.

Es handelt sich beim Test übrigens um diesen Sensor:
https://www.balluff.com/local/de/productfinder/product/?key=BES0256#?data

Müsste dann wohl über irgendeiner Schaltung gelöst werden, oder?
Wie sind denn die High / Low-Pegel einer SPS definiert?

von A. S. (Gast)


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Wenn bn und bu Versorgung sind
UND bk bei Näherung schaltet
UND Du ein Signal haben willst, wenn mindestens einer schaltet,
DANN kannst Du alle bk parallel schalten.

von HildeK (Gast)


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Achim S. schrieb:
> UND Du ein Signal haben willst, wenn mindestens einer schaltet,
> DANN kannst Du alle bk parallel schalten.

So wie ich es verstanden habe, will er ein Signal, wenn mindestens einer 
auf OFF steht bzw. nur dann, wenn alle auf ON sind.
Möglicherweise gibt es die Sensoren auch mit umgekehrter Schaltfolge, 
dann kann man deinen Vorschlag verwenden.

Daniel D. schrieb:
> danke für euer Feedback. Wir haben das mit 6 Sensoren in Reihe getestet.
> Dabei werden aus 24V am Ende 12 Volt
> --> Wir haben auch zwischen den Sensoren gemessen
> --> 2V Spannungsabfall je Sensor

Ja, steht auch im DB drin: Spannungsfall statisch max. 2.5 V
Es steht auch drin: Betriebsspannung Ub 10...30 VDC
Mit bis zu 5 Sensoren müsste es gehen.

Andere Alternative:
- An jeden Ausgang einen pMOSFET legen, den R wieder aufteilen, so dass 
die Gatespannung im erlaubten Bereich bleibt und dadurch ein neues 
Signal BK' machen (fast) ohne Spannungsverlust. Also S an +, D wird zu 
BK', Gate an den aufgeteilten R. Dann mit BK' statt BK so verfahren:

Christian M. schrieb:
> Einfach BK auf den nächsten BN.

von Daniel D. (__daniel__)


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HildeK schrieb:
> Achim S. schrieb:
>> UND Du ein Signal haben willst, wenn mindestens einer schaltet,
>> DANN kannst Du alle bk parallel schalten.
>
> So wie ich es verstanden habe, will er ein Signal, wenn mindestens einer
> auf OFF steht bzw. nur dann, wenn alle auf ON sind.
> Möglicherweise gibt es die Sensoren auch mit umgekehrter Schaltfolge,
> dann kann man deinen Vorschlag verwenden.

--> Korrekt: nur wenn alle Schalten soll der Pegelwechsel stattfinden, 
eben wie eine Reihenschaltung von Schaltern.

> Daniel D. schrieb:
>> danke für euer Feedback. Wir haben das mit 6 Sensoren in Reihe getestet.
>> Dabei werden aus 24V am Ende 12 Volt
>> --> Wir haben auch zwischen den Sensoren gemessen
>> --> 2V Spannungsabfall je Sensor
>
> Ja, steht auch im DB drin: Spannungsfall statisch max. 2.5 V
> Es steht auch drin: Betriebsspannung Ub 10...30 VDC
> Mit bis zu 5 Sensoren müsste es gehen.

--> Danke für die Info!


> Andere Alternative:
> - An jeden Ausgang einen pMOSFET legen, den R wieder aufteilen, so dass
> die Gatespannung im erlaubten Bereich bleibt und dadurch ein neues
> Signal BK' machen (fast) ohne Spannungsverlust. Also S an +, D wird zu
> BK', Gate an den aufgeteilten R. Dann mit BK' statt BK so verfahren:

--> wird wohl komplexer als gedacht :-/ Da ist das mit dem UND-Gatter 
wohl einfacher..


> Christian M. schrieb:
>> Einfach BK auf den nächsten BN.

von Lötlackl *. (pappnase) Benutzerseite


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HildeK schrieb:
> Andere Alternative:
> - An jeden Ausgang einen pMOSFET legen, den R wieder aufteilen, so dass
> die Gatespannung im erlaubten Bereich bleibt und dadurch ein neues
> Signal BK' machen (fast) ohne Spannungsverlust. Also S an +, D wird zu
> BK', Gate an den aufgeteilten R.

Aus der Lyrik werde ich nicht schlau. Kannst Du das mal skizzieren?

von Bernd K. (prof7bit)


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Daniel D. schrieb:
> Kennt jemand eine einfache Lösung für dieses Problem?

Besorg Dir die "normally closed" Variante (also Öffner statt Schließer) 
von dem Sensor und schalte alle Ausgänge parallel.

aus

  A und B und C

wird dann

  nicht ((nicht A) oder (nicht B) oder (nicht C))

Und das Oder kann man per Parallelschaltung der Open-Drain High-Side 
Schalter einfach erreichen. Oder nimmst gleich die NPN-variante dann ist 
das abschließende Nicht auch gleich erschlagen.

: Bearbeitet durch User
von foobar (Gast)


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Keine optimalen Pegel und miese Treiberleistung, könnte aber evtl 
ausreichend sein.

von Daniel D. (__daniel__)


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Bernd K. schrieb:
> Daniel D. schrieb:
>> Kennt jemand eine einfache Lösung für dieses Problem?
>
> Besorg Dir die "normally closed" Variante (also Öffner statt Schließer)
> von dem Sensor und schalte alle Ausgänge parallel.


Arbeitet da dann nicht die Versorgungsspannung gegen den gemeinsamen 
Pulldown, wenn nicht alle Öffner geöffnet sind? Wenn der Pulldown zu 
groß ist, bleibt doch bei der Oder-Verschaltung der Pegel irgendwo in 
der Nähe von VCC hängen..

von Bernd K. (prof7bit)


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Daniel D. schrieb:
> Wenn der Pulldown zu
> groß ist, bleibt doch bei der Oder-Verschaltung der Pegel irgendwo in
> der Nähe von VCC hängen..

Wenn der Öffner geöffnet ist ist er hochohmig. Wieviele tausend 
Exemplare willst Du denn parallel schalten damit die paar Megohm 
Leckwiderstand im geöffneten Zustand Deinen Pulldown ernsthaft 
hochziehen können?

von Bernd K. (prof7bit)


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Daniel D. schrieb:
> Arbeitet da dann nicht die Versorgungsspannung gegen den gemeinsamen
> Pulldown, wenn nicht alle Öffner geöffnet sind?

Wenn nicht alle Öffner geöffnet sind dann sind logischerweise einige 
geschlossen. Und es ist egal wie viele, geschlossen ist geschlossen bei 
einer Parallelschaltung von Schaltern. Und geöffnet ist nur wenn 
ausnahmslos alle geöffnet sind. Vielleicht beziehst Du besser noch einen 
Elektroniker in das Projekt mit ein oder notfalls auch einen Elektriker 
und einen Logiker.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Lötlackl *. schrieb:
> Aus der Lyrik werde ich nicht schlau. Kannst Du das mal skizzieren?

Ich auch nicht mehr :-). Geht wohl nicht ...

Was gehen könnte, ist aber bei vielen auch nicht optimal. Das UND, ohne 
Pegelwandlung.

von HildeK (Gast)


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HildeK schrieb:
> ... ist aber bei vielen auch nicht ...

...bei vielen Stufen ...

von Daniel D. (__daniel__)


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Bernd K. schrieb:
> Daniel D. schrieb:
>> Arbeitet da dann nicht die Versorgungsspannung gegen den gemeinsamen
>> Pulldown, wenn nicht alle Öffner geöffnet sind?
>
> Wenn nicht alle Öffner geöffnet sind dann sind logischerweise einige
> geschlossen. Und es ist egal wie viele, geschlossen ist geschlossen bei
> einer Parallelschaltung von Schaltern. Und geöffnet ist nur wenn
> ausnahmslos alle geöffnet sind. Vielleicht beziehst Du besser noch einen
> Elektroniker in das Projekt mit ein oder notfalls auch einen Elektriker
> und einen Logiker.

Einfacher Denkfehler...Danke für den Hinweis.

von HildeK (Gast)


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HildeK schrieb:
> Geht wohl nicht ...

So nicht, aber ähnlich, siehe Bild.
pMOS auch durch PNP ersetzbar.
Die Spannungsteiler so wählen, dass die GS-Spannung im zulässigen 
Bereich bleibt, bei PNP so wählen, dass die restlichen 2.5V auf <0.5V 
runtergeteilt werden, so das die Bipolaren auch sperren.

Logik ist halt umgekehrt: Wenn alle ON sind, dann sind 0V am 
SPS-Ausgang, sonst zieht mindestens ein Transistor nach 24V.

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