Hallo, ich weiß das mag jetzt für viele sicherlich eine komische Anforderung sein, aber ich würde gerne einen reed switch der knapp 300m entfernt ist mit einem Mikrocontroller auslesen. Der Grund warum ich das gern machen würde, ist, dass hier schon ein 0.8mm² Kabel verlegt ist, dass ich gern dafür verwenden würde. Ich hätt mir das jetzt mal naiverweise so vorgestellt wie im Anhang skizziert. Kann das so funktionieren? Soweit ich das gelesen hab, brauchen reed switches defacto keinen Strom, d.h der Spannungsabfall über die Distanz sollte eigentlich vernachlässigbar sein, oder versteh ich da etwas falsch? Muss ich mir da sonst noch über irgendwas Gedanken machen? evt. EMF Einstreuungen durch das lange Kabel? Vielen Dank schon mal für eure Mühe! Danke, Bernhard
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Bernhard schrieb: > Muss ich mir da sonst noch über irgendwas Gedanken machen? evt. EMF > Einstreuungen durch das lange Kabel? Ich würde auf der uC-Seite einen Optokoppler einsetzen der durch den Reed geschaltet wird. Bernhard schrieb: > Soweit ich das gelesen hab, brauchen reed switches defacto keinen Strom, > d.h der Spannungsabfall über die Distanz sollte eigentlich > vernachlässigbar sein, oder versteh ich da etwas falsch? Der Strom der fließt bestimmt in deinem Fall R1. Der Spannungsabfall ist aber unkritisch. Bei 300 Meter Distanz, 0,5qmm Querschnitt der Leitung (nur mal angenommen) und 10mA Strom sind es ca. 0,22V. Selbst 1V wäre in Deinem Anwendungsfall unkritisch, d.h. die Leitung könnte auch dünner wie 0,5qmm sein.
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Ich hoffe die Leitungen sind verdrillt. Ich würde extern nur den Reedkonakt anschließen. Das Mitführen der MC-Versorgung ist nicht empfehlenswert. Kurzschlussgefahr gegen GND. Den Pullup würde ich beim MC vorsehen. Davor könnte man noch einen Überspannungschutz (Blitzschutz?) und ein RC-Filter (Signal am MC Eingang nur so schnell wie notwendig) vorsehen.
Wohin geht das GND?? Ich würde das mit einer Stromschleife lösen, die ggf. die LED eines Optokopplers treibt. Also eher hoch gehen mit der Spannung und einen grösseren Widerstand. Parallel zur LED noch ein Kondensator & Widerstand, der ienen gewissen Strom bewusst wegschnappt. Damit werden die gröbsten Einstreuungen aufgefangen, sonst blitzt die LED auch mal ungewollt. Oder das im µC per SW lösen.
Mach R1 beim Mikrocontroller, dann braucht dein Kabel nur zwei Adern. Falls es Probleme mit Störeinkopplungen gibt, nimm ein abgeschirmtes Kabel.
Einen niederohmigen Pullup (270R) und als Filter noch ein C (100nF) nach Masse am Eingang des µCs. Dann eine einfache Diode (z.B. 1N4148) nach außen: Dort den Reedkontakt nach Masse schalten lassen.
Michael D. schrieb: > Dort den Reedkontakt nach Masse schalten lassen. Sollte aber nicht die lokale Masse sein, sonst fängt man sich alle möglichen Störungen ein.
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DS2 schrieb: > Ich würde das mit einer Stromschleife lösen, die ggf. die LED eines > Optokopplers treibt Die Stromschleife macht nur Sinn, wenn diese von einem eigenen Netzgerät gespeist wird. Wenn die MC Versorgung verwendet wird, dann macht der Optokoppler keinen Sinn. Am besten den Reedkontakt an ein verdrilltes Adernpaar anschließen und auf der Reedseite potentiafreie bleiben.
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VIELEN Dank für all die tollen Vorschläge! Die Adern im Kabel sind verdrillt. Das Kabel ist das einzige was quasi "vorgegeben" ist (da es bereits verlegt ist). Ich würd gern den Hardwareaufwand möglichst minimal halten, da ich im Endausbau dann 5 reed switches (jeweils 100-300m entfernt) von einem uC aus auslesen möchte. Andererseits möcht ich mir auch nicht unnötig Probleme einhandeln, nur weil ich da jetzt irgendwo paar cent gespart hab. Ich hab mal versucht die Vorschläge in einer neuen Schaltung umzusetzen. Was haltet ihr davon? Auf uC Seite würd ich den Input auf "IN_PULLUP" setzen.
Ersetze die Z-Diode noch durch eine (unipolare!) TVS-Diode. Die halten deutlich mehr aus, falls tatsächlich mal in der Nachbarschaft ein Blitz einschlägt (einen direkten Einschlag in die Leitung überlebt sowas natürlich alles nicht). Den Vorwiderstand vor der TVS-Diode solltest du von der Bauform her möglichst groß wählen, damit er im Falle des Falles auch mal 1 kV aushält. Denk dran, Blitz heißt nicht nur "Spannung", sondern auch "Stromfluss", und der kann schon schnell mal in seinem Einflussbereich auch größere Spannungen dann induzieren.
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Gerald K. schrieb: > Die Stromschleife macht nur Sinn, wenn diese von einem eigenen Netzgerät > gespeist wird. > Wenn die MC Versorgung verwendet wird, dann macht der Optokoppler keinen > Sinn. > > Am besten den Reedkontakt an ein verdrilltes Adernpaar anschließen und > auf der Reedseite potentiafreie bleiben. Vielen Dank für die Skizze! Irgendwie gefällt mir die Schaltung hier besser als mein zweiter Entwurf - vorallem deshalb weil ich mir den Optokoppler sparen kann. :) (Ich war mir nicht sicher ob eine externe Versorung hier evt. Vorteile bringt oder das Ganze nur unnötig kompliziert macht?)
Bernhard schrieb: > Irgendwie gefällt mir die Schaltung hier > besser als mein zweiter Entwurf - vorallem deshalb weil ich mir den > Optokoppler sparen kann. :) Bei Dir scheint es keine Blitze zu geben :-(
Beitrag #6345572 wurde von einem Moderator gelöscht.
m.n. schrieb: > Bernhard schrieb: >> Irgendwie gefällt mir die Schaltung hier >> besser als mein zweiter Entwurf - vorallem deshalb weil ich mir den >> Optokoppler sparen kann. :) > > Bei Dir scheint es keine Blitze zu geben :-( Hmm...ich hab mir das mit "wird schon nichts passieren" schön geredet ;-) Aber du hast recht, das wär wohl am falschen Ende gespart. > Ersetze die Z-Diode noch durch eine (unipolare!) TVS-Diode. Die halten deutlich mehr aus, falls tatsächlich mal in der Nachbarschaft ein Blitz einschlägt (einen direkten Einschlag in die Leitung überlebt sowas natürlich alles nicht). Vielen Dank für den Tipp!
Jörg W. schrieb: > Denk dran, Blitz heißt nicht nur "Spannung", sondern auch "Stromfluss", > und der kann schon schnell mal in seinem Einflussbereich auch größere > Spannungen dann induzieren. Gute Idee, aber den Strom soĺlte man nach Möglickeit nicht über den Logikground ableiten. Bernhard schrieb: > deshalb weil ich mir den Optokoppler sparen kann Der Optokoppler ist von der Zuverlässigeit die größte Schwachstelle in der Schaltung. Auf ihn zu verzichten erhört zu Verlässigkeit des gesamten Systems erheblich.
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Gerald K. schrieb: > Der Optokoppler ist von der Zuverlässigeit die größte Schwachstelle in > der Schaltung. Inwiefern?
Jörg W. schrieb: > Inwiefern? Man braucht nur einmal die Lösung mit und ohne Optokoppler mit einer MTBF Rechnung zu bewerten.
1 | Optokoppler: 258,5 Ausfaelle pro Milliarden Betriebsstunden |
2 | Kapazitiver Koppler: 0,7 Ausfaelle pro Milliarden Betriebstunden |
Die Werte mögen klein aussehen, aber bei MTBF Berechnungen sind statistische Berechnungen (Wahrscheinlichkeiten) und beziehen sich auf eine große Anzahl von Bauelemente. Aber man braucht nur die Relationen zu betrachten: 258,5 : 0,7 Eine Schaltung mit Optokoppler fällt 370x so oft aus. Oder anders ausgedrückt: von 370 Schaltungen mit kapazitiver Kopplung fällte eine Schaltung gleich häufig aus wie eine Schaltung mit Opokoppler. Beide Schaltungen sind richtig dimensioniert! Quelle : https://www.edn.com/keeping-fit-optocouplers-vs-capacitive-based-digital-isolators/
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Gerald K. schrieb: > Optokoppler: 258,5 Ausfaelle pro Milliarden Betriebsstunden > Kapazitiver Koppler: 0,7 Ausfaelle pro Milliarden Betriebstunden Ist schon wieder 1. April? Wieviel Milliarden Betriebsstunden soll die Schaltung denn laufen? Zum Vergleich: die durchschnittliche Lebenszeit eines Mannes im süddeutschen Raum beträgt ca. 710000 Stunden. Dagegen sind die Optokoppler ja richtig robust.
m.n. schrieb: > durchschnittliche Lebenszeit eines Mannes Die Erfahrung zeigt, dasss die meisten Überspannungen von außen in die Schaltung gelangen. Deshalb würde ich statt eines Mannes besser einen Optokoppler als billig austauschbares Opfer-Element einsetzen. :-)
Bernhard schrieb: > Ich hab mal versucht die Vorschläge in einer neuen Schaltung umzusetzen. > Was haltet ihr davon? Auf uC Seite würd ich den Input auf "IN_PULLUP" > setzen. Den C2 bitte weglassen, der verschweisst dir die Reedkontakte.
m.n. schrieb: > Ist schon wieder 1. April? > Wieviel Milliarden Betriebsstunden soll die Schaltung denn laufen? Wer mein Betrag aufmerksam gelesen und verstanden hat, wird bemerkt haben, dass die MTBF Berechnung eine statische Aussage über die Zuverlässigkeit trifft. Es ist wie mit der Radioaktivität. Eine Halbwertszeit von rund einer Million Jahre (258,5 Zerfälle in einer Milliarde Stunde) scheint auch nicht schlimm. Aber es gibt keinen Anhaltspunkt wann ein Zerfall passiert. Er kann jetzt oder in ein paar Millionen Jahren passieren. Aber wenn es die richtige Stelle im Gnom erwischt und Krebs entsteht ist tragisch. Ein Transistor hat z.B. 2 Ausfälle pro einer Million Stunden _Quelle_: https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://www.hp.woodshot.com/hprfhelp/4_downld/products/xrs/at41511_r.pdf&ved=2ahUKEwi36rmMy97qAhVVPcAKHeKKAsIQFjADegQIBhAB&usg=AOvVaw0SMH7UvSG4XMHgDQedJDOq Ein Pentium i7 hat über 1,5 Milliarden Tranistoren. Würde man diese Prozessor mit dem obigen Transistor diskret aufbauen und die Verdrahtung außer Acht lassen, dann würde dieser nach
dann würde nan alle 1,7ms einen neuen Prozessor brauchen. Gut, dass integrierte Bauelemente wesentlich besser sind! Aber jetzt sind wir zu weit vom eigentlichen Thema abgewichen
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Helmut L. schrieb: > Den C2 bitte weglassen, der verschweisst dir die Reedkontakte. So gesehen wäre es vielleicht nicht schlecht dem Reedkontakt einen kleinen Vorwiderstand zu verpassen. (Leitungskapazität)
Helmut L. schrieb: > Den C2 bitte weglassen, der verschweisst dir die Reedkontakte. Wollte ich erst auch anmerken. Aber wenn wirklich 300m Kabel dran sind, dann dürfte der Peakstrom recht klein und der Anstieg langsam sein. Gerald K. schrieb: > Optokoppler: 258,5 Ausfaelle pro Milliarden Betriebsstunden > Kapazitiver Koppler: 0,7 Ausfaelle pro Milliarden Betriebstunden Ich denke wenn da ein Mikrocontroller dran hängt, dann spielt das keine Rolle mehr (ganz abgesehen vom Kabel in freier Wildbahn...). Zusätzlich davon ist die Statistik geschönt. Ausfallkriterium ist meist wenn beim minimalen LED Strom kein Einschalten mehr möglich ist, wer nimmt den minimalen LED Strom? Und gealtert wird die LED mit dem maximal erlaubten Betriebsstrom. Wenn man irgendwo zwischen min und max. Strom nimmt, dann altert es wesentlich langsamer und bis es nicht mehr funktioniert dauerts länger. Hinsichtlich der komplexität der kapazitiven Dinger würde ich jederzeit einem simplen Optokoppler den Vorrang geben.
Beitrag #6345699 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #6345700 wurde von einem Moderator gelöscht.
DS2 schrieb: > Und gealtert wird die LED mit dem maximal erlaubten Betriebsstrom War ja nur ein Beispiel mit belegten Zahlen. Je höher der Strom durch die LED um so höher die Sperrschichtemperatur, desto größer die Ausfallswahrscheinlichkeit. Auf den richtig Strom komt es an.
Gerald K. schrieb: > So gesehen wäre es vielleicht nicht schlecht dem Reedkontakt einen > kleinen Vorwiderstand zu verpassen. (Leitungskapazität) Kann man machen, 300m sind schon einige nF.
Gerald K. schrieb: > m.n. schrieb: >> Ist schon wieder 1. April? >> Wieviel Milliarden Betriebsstunden soll die Schaltung denn laufen? > > Wer mein Betrag aufmerksam gelesen und verstanden hat, wird bemerkt > haben, dass die MTBF Berechnung eine statische Aussage über die > Zuverlässigkeit trifft. Im hier vorliegenden Fall ist es einfach nur sinnloses Gequatsche. Es geht hier um ingesamt fünf Optokoppler und nicht um eine Geräteserie mit > 1E6 Stückzahl. > Je höher der Strom durch die LED um so höher die Sperrschichtemperatur, > desto größer die Ausfallswahrscheinlichkeit. Auf den richtig Strom komt > es an. Da der Optokoppler die allermeiste Zeit sicherlich nicht aktiv ist, ergibt es auch keinen Sinn, sich über Sperrschichttemperatur oder den "optimalen" Strom auszulassen.
m.n. schrieb: > Da der Optokoppler die allermeiste Zeit sicherlich nicht aktiv ist, > ergibt es auch keinen Sinn, sich über Sperrschichttemperatur oder den > "optimalen" Strom auszulassen. Gibt es einen Hinweis im Thread, dann habe ich leider übersehen. m.n. schrieb: > Im hier vorliegenden Fall ist es einfach nur sinnloses Gequatsche. Es > geht hier um ingesamt fünf Optokoppler und nicht um eine Geräteserie mit >> 1E6 Stückzahl. Wenn es nur Bastelei ist, dann ist es wirklich sinnlos! Vor allem wenn die falschen Benutzer betrifft.
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Gerald K. schrieb: > Man braucht nur einmal die Lösung mit und ohne Optokoppler mit einer > MTBF Rechnung zu bewerten. > Optokoppler: 258,5 Ausfaelle pro Milliarden Betriebsstunden Und wer unterschreibt dir, dass es statistisch in der Zeit nicht zu 258,6 Ausfällen kommt? Wenn du schon 4-stellige Angaben zu solchen statistischen Größen machst, nenne doch bitte auch die Standardabweichung und die Betriebsbedingungen. Mindestens drei der vier Stellen reine Hausnummern.
Vielen Dank für all die hilfreichen Posts & Anregungen! Es handelt sich in der Tat nur um 5 Optokoppler (und auch kein Vorhaben da in Serie zu gehen). Dennoch vielen Dank an Gerald fürs Aufbringen der Ausfallwahrscheinlichkeit. Auch wenn das für meinen Anwendungsfall jetzt eher egal ist, ist das ein Thema über das ich mir bisher überhaupt noch keine Gedanken gemacht hab. Wieder was gelernt ;-) > Den C2 bitte weglassen, der verschweisst dir die Reedkontakte. passt, mach ich, danke. > So gesehen wäre es vielleicht nicht schlecht dem Reedkontakt einen kleinen Vorwiderstand zu verpassen. (Leitungskapazität) Was wäre denn da für eine Größenordnung passend?
Grübel schrieb im Beitrag #6345572: > 300 Meter verdrillte Leitung ergibt mindestens eine Leiterlaenge von > einem Kilometer! Warum, machst du daraus Rasta-Zöpfe?
Wolfgang schrieb: > Und wer unterschreibt dir, dass es statistisch in der Zeit nicht zu > 258,6 Ausfällen kommt? Damit man einen Bezug im Link findet: https://www.edn.com/keeping-fit-optocouplers-vs-capacitive-based-digital-isolators/ Oder werden diese Werte angezweifelt?
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Gerald K. schrieb: > Wer mein Betrag aufmerksam gelesen und verstanden hat, wird bemerkt > haben, dass die MTBF Berechnung eine statische Aussage über die > Zuverlässigkeit trifft. Rechnet die auch Blitzeinschläge in der Nähe mit? Das ist ja der wesentliche Punkt, wofür man den Optokoppler braucht.
Stefan ⛄ F. schrieb: >> 300 Meter verdrillte Leitung ergibt mindestens eine Leiterlaenge von >> einem Kilometer! > > Warum, machst du daraus Rasta-Zöpfe? So ganz falsch ist die Zahl sicher nicht. Das muss man auf jeden Fall mit einbeziehen, wenn man den Widerstand berechnet.
> Zwischen 50 .. 200 Ohm reicht. Besten Dank! Eine letzte Frage noch zur TVS Diode. Kann ich die hier verwenden? https://www.conrad.at/de/p/littelfuse-tvs-diode-1-5ke24a-do-201-22-8-v-1-5-kw-140794.html (Irgendwie bin ich gerade mit den Kennzahlen der TVS Dioden etwas überfordert und versteh's (noch) nicht ganz)
Bürsti schrieb: > Stefan ⛄ F. schrieb: >> 300 Meter verdrillte Leitung ergibt >> mindestens eine Leiterlaenge von einem Kilometer! > So ganz falsch ist die Zahl sicher nicht. Das muss man auf jeden Fall > mit einbeziehen, wenn man den Widerstand berechnet. Der Kilometer ist erheblich übertrieben. Ich habe mehrfach Fernmeldeleitungen ohmsch gemessen, die Abweichung ist sehr gering. Bernhard schrieb: > dass hier schon ein 0.8mm² Kabel verlegt ist Weiter vorne nannte schon jemand die Zahl 0,5mm²: 0,8 ist als Querschnitt unüblich, bei Fernmeldekabeln wird der Durchmesser angegeben, Postler eben. Für 0,5mm² hat man 72 Ohm pro km, für 300 Meter also ca. 22 Ohm.
Bernhard schrieb: > Eine letzte Frage noch zur TVS Diode. Kann ich die hier verwenden? Die Schwellspannung kannst du auch niedriger ansetzen. Die IrED im Optokoppler braucht doch nur so um die 2 V, plus einige Volt am Vorwiderstand.
Jörg W. schrieb: > Die IrED im > Optokoppler braucht doch nur so um die 2 V welche wäre das? ich fand in Optokoppler immer nur Uf von 1,25V +- um 2V nie!
Joachim B. schrieb: >> Die IrED im >> Optokoppler braucht doch nur so um die 2 V > > welche wäre das? War großzügig aufgerundet. Es ging ja darum, dass man da nicht unbedingt mit einer TVS-Diode für 20 V davor ins Rennen gehen muss.
Jörg W. schrieb: > War großzügig aufgerundet. aber wird hier nicht immer wieder betont und zu Recht LED nie mit Spannung? Das mit den V führt aber dann in die falsche Richtung, wir sollten bei I bleiben und optimal deutlich unter Ifmax und U(V) möglichst vergessen?
Joachim B. schrieb: > Das mit den V führt aber dann in die falsche Richtung Es ging aber nun gerade mal um die Spannung, für die die TVS-Diode ausgelegt ist. Und die muss man anhand der (ungefähren) Flussspannung der IrED im Optokoppler festmachen. Da hilft es nichts, irgendwelche Prinzipien zu reiten ("immer wieder betont" und so). Die Größen der Widerstände, die die Ströme durch den Koppler festlegen, sind schließlich erst einmal variabel und können anschließend festgelegt werden.
Manfred schrieb: > Bürsti schrieb: >> Stefan ⛄ F. schrieb: >>> 300 Meter verdrillte Leitung ergibt >>> mindestens eine Leiterlaenge von einem Kilometer! > > Der Kilometer ist erheblich übertrieben. Ich habe mehrfach > Fernmeldeleitungen ohmsch gemessen, die Abweichung ist sehr gering. > > > Für 0,5mm² hat man 72 Ohm pro km, für 300 Meter also ca. 22 Ohm. Da liegest Du aber falsch!
Kollegah schrieb: >> Für 0,5mm² hat man 72 Ohm pro km, für 300 Meter also ca. 22 Ohm. > > Da liegest Du aber falsch! 300m sind 600m Draht. R = l/(Kappa * A) l = 600m Kappa = 56 bei Kupfer A = 0.5mm^2 R = 600/(56 * 0.5) = 21,42 Ohm
Bernhard schrieb: > ich weiß das mag jetzt für viele sicherlich eine komische Anforderung > sein, aber ich würde gerne einen reed switch der knapp 300m entfernt ist > mit einem Mikrocontroller auslesen. Der Grund warum ich das gern machen > würde, ist, dass hier schon ein 0.8mm² Kabel verlegt ist, dass ich gern > dafür verwenden würde. Würde ich mit einem kleinen kurzschlussfesten Trafo und einem Übertrager machen. Dann hast du einen guten Blitzschutz, galvanische Trennung, der Kontakt brennt nicht so schnell durch wie bei Gleichstrom und es haut dir bei Erdschluss auch keine Fremdspannung in deine Elektronik. Der Kontakt ist wg. auch geschützt, der Trafo begrenzt den Strom durch die bauart. Das Teil hier hat 23mA@15V und 5kV Spannungsfestigkeit https://www.reichelt.de/printtrafo-0-35-va-15-v-23-ma-rm-15-mm-ee-20-6-1-115-p27436.html?&trstct=pol_6&nbc=1 Vorhandene Netzspannung allerdings vorausgesetzt. Wenn du nicht mit 230V umgehen willst geht ein AC Steckernetzteil auch.
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