Modulation von stepup convertern

[C. H. (hedie)]

Hallo zusammen

Ich überlege mir gerade, wie ich am elegantesten einen M-Bus Master 
bauen könnte.

Dieser Kommuniziert mit dem Slave mittels modulierter 
Spannungsversorgung. Da die Slaves auch darüber gespiesen werden, 
fliesst hier auch ein gewisser Strom (1.5-150mA je nach Anzahl)

Nun habe ich mir überlegt ob es wohl möglich ist, einen step-up 
converter mit bis zu 9600 Baud zu modulieren? Ausgangsspannung sollte 
dann von 24-36V moduliert werden.

Gewöhnliche step-up haben ja Taktraten um die 1.5MHz / 9600 = 156 Takte.
Da die Flanke noch einigermassen Steil sein sollte, besser noch Faktor 
10 dazu.

Daher, der step-up hätte noch gut 15 Takte Zeit, um die Spannung zu 
korrigieren. Meint ihr, das genügt?

Danke schonmal :)

[foobar (Gast)]

Mal überlegt, wie du die Ausgangsspannung senkst?  Üblicherwiese 
geschieht das durch die Last - der Wandler kann das nicht beschleunigen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

C. H. schrieb:
> gespiesen
Aha. Grüezi!

> Meint ihr, das genügt?
Wenn du am Schaltregler-Ausgang einen nicht ganz abwegigen Kondensator 
mit 100µF hast und einen Verbraucher mit 1,5mA, dann ist da nicht viel 
mit "modulieren".

> Meint ihr, das genügt?
Meinst du, du bekommst den Regler des Wandlers schnell genug 
hingetrimmt? Und trotzdem noch stabil?


C. H. schrieb:
> wie ich am elegantesten einen M-Bus Master bauen könnte.
Ich würde da einfach nach einer 36V-Versorgung mit einem Transistor eine 
12V-Z-Diode überbrücken. Wie machen andere käufliche Geräte sowas?

[C. H. (hedie)]

foobar schrieb:
> Mal überlegt, wie du die Ausgangsspannung senkst?  Üblicherwiese
> geschieht das durch die Last - der Wandler kann das nicht beschleunigen.

Da hast du wohl recht.

Lothar M. schrieb:
> Ich würde da einfach nach einer 36V-Versorgung mit einem Transistor eine
> 12V-Z-Diode überbrücken. Wie machen andere käufliche Geräte sowas?

Gute Idee!
Danke.

Ich weiss nicht, wie das kommerzielle Geräte machen.
Hier sind ein paar Schaltpläne aus dem Netz:

http://domoticx.com/m-bus-hardware-components/
https://electronics.stackexchange.com/questions/230425/wired-mbus-design-circuit-and-communication

[C. H. (hedie)]

Habe mal was ausprobiert in LT-Spice.
Bis 1uF am MBUS funktioniert die Modulation recht gut.
Bei 10uF siehts aber schon schlecht aus.

Vielleicht hat ja jemand Verbesserungsvorschläge :)

Und derzeit sind dies nur 1ms bzw. 1000Baud.
Typische Werte sind jedoch 2400-9600 Baud.

Also entweder, da heizt etwas gewaltig in diesen Mastern, oder die 
Slaves haben kaum Kapazitäten.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

C. H. schrieb:
> Bei 10uF siehts aber schon schlecht aus
Und woher kommen die in der Realität?

Nötigenfalls müsstest du diese Kapazität dann halt aktiv entladen...

[C. H. (hedie)]

Die 10uF werden sich vermutlich in den slaves befinden. Die langen 
Leitungen tragen auch noch ein paar nF dazu bei.

Eine einfache Rechnung:
Frequenz ist 10kHz = 100us
Möchten wir nun halbwegs brauchbare Flanken, müssen wir nach etwa 20us 
bei ~30% der Spannung bzw ca 28V angekommen sein.

Nehmen wir der Einfachheit halber
1 Tau bzw. 38%

1Tau wäre hier also 20us, C = 10uF
das ergibt für R = 2 Ohm.
Sehr niederohmig um damit den Bus zu belasten.

Wenn ich das ganze uC gesteuer mache, dann könnte das funktionieren. 
Einfach den Widerstand für 20us aktivieren und dabei die Spannung 
überwachen.

Ich kann
Mir aber vorstellen, dass bei langen Leitungen eine ziemliche Welle 
entsteht und damit auch Reflexionen. Zudem würde mir das Belasten des 
MBUS mit 2 Ohm
Ja auch die eigene 24V einbrechen lassen.

Kann es sein, dass die slaves wohl doch deutlich weniger Kapazität haben 
als hier angenommen?

[C. H. (hedie)]

Des Rätsels Lösung ist gefunden... Slaves werden üblicherweise mit 
insgesamt 440 Ohm angebunden... das ändert natürlich einiges.

[Wolfgang (Gast)]

C. H. schrieb:
> Da die Flanke noch einigermassen Steil sein sollte

Warum?
Die Flankensteilheit lässt sich beim Empfänger beliebig aufbereiten.
Wichtig ist, dass z.B. hinter einem Schmitt-Trigger mit geeignet 
gewählter Hysterese das Signal ein ausreichend genaues Timing besitzt - 
mehr nicht.

[Ingo W. (uebrig)]

Ein Halbbrückenwandler mit  zwei Mosfets und Spule kann in beide 
Richtungen Energie übertragen.
Wenn der "rückwärts" als Hochsetzsteller genutzt wird, dann kann er auch 
wieder Energie von der oberen in die untere Schiene zurückpumpen. 
Lediglich die Steuerung des Tastverhältnisses ist "anndersrum": hohe PWM 
= niedrige Ausgangsspannung, niedrige PWM = hohe Ausgangsspannung, was 
bei der Gestaltung des Regelkreises zu berücksichtigen ist.

[C. H. (hedie)]

Ingo W. schrieb:
> Ein Halbbrückenwandler mit  zwei Mosfets und Spule kann in beide
> Richtungen Energie übertragen.

Vielen Dank für deinen Vorschlag :)

Ich hab inzwischen den Master fertig simuliert.
Scheint ganz gut zu funktionieren.

Was meint ihr zu der Komparatorschaltung unten rechts?
Ist sowas praxistauglich mit fix definierter Schwelle und ohne 
hysterese?

In der Simulation funktionierts ganz gut :)