Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Taster über 20m Leitung an Raspi - was berücksichtigen?


von Anonymus B. (anonymus_bugmenot)


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Ich möchte einen Taster (großer Buzzer) am Raspberry Pi 4 betreiben. Um 
Störungen zu filtern, habe ich aktuell ein RC Filter vorgesehen (2.2kOhm 
+ 1µF) und ein 2.2k Pullup auf 3.3V an dem Buzzer. Da der Raspberry 
Schmitt-Trigger Eingänge hat, sollte die recht langsame Flanke eine 
Probleme machen.

Die Leitung ist ungeschirmt, im Umfeld steht recht viel Technik: PCs, 
Monitore, aber auch 2kW 230V Gebläse.
Das Timing ist für mich nicht sonderlich wichtig (100ms Genauigkeit ist 
völlig ausreichend), zur Entprellung nehme ich einen größeren 
Kondensator/Widerstand oder mache es in Software.
Brauche ich noch zusätzliche Maßnahmen, damit das ganze verlässlich 
funktioniert? Z.B. Suppressordioden, Optokoppler oder irgendetwas 
anderes?

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Anonymus_bugmenot A. schrieb:
> Ich möchte einen Taster (großer Buzzer) am Raspberry Pi 4 betreiben. Um
> Störungen zu filtern, habe ich aktuell ein RC Filter vorgesehen (2.2kOhm
> + 1µF) und ein 2.2k Pullup auf 3.3V an dem Buzzer.

Kann man machen. Ich hätte eher 10k + 100nF genommen.

> Da der Raspberry
> Schmitt-Trigger Eingänge hat, sollte die recht langsame Flanke eine
> Probleme machen.

Da fehlt ein k. keine

> Die Leitung ist ungeschirmt, im Umfeld steht recht viel Technik: PCs,
> Monitore, aber auch 2kW 230V Gebläse.

Egal.

> Das Timing ist für mich nicht sonderlich wichtig (100ms Genauigkeit ist
> völlig ausreichend), zur Entprellung nehme ich einen größeren
> Kondensator/Widerstand

Nicht sinnvoll.

> oder mache es in Software.

Eben.

> Brauche ich noch zusätzliche Maßnahmen, damit das ganze verlässlich
> funktioniert? Z.B. Suppressordioden,

Ja. Direkt an den Eingang vom Kabel. Irgendwas mit 3,3-10V. Die soll ja 
den Hauptteil der bösen ESD-Energie schlucken.

von Thomas (kosmos)


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umso hochohmiger man das ganze auslegt desto störanfälliger wird es.

[c]                    3,3V VCC
                         |
                        330 Ohm                    Schalter
                         |                            _
RPI- Eingang-----1 kOhm--o---------------------------o o----
                    |    |                                 |
                  100nF  |                                 |
                    |    |                                 |
                    -----o----------------------------------
                      |
                     GND

Externen Pullup 330 Ohm, dann  dann fließen hier 10mA die sich nicht so 
leicht stören lassen, man kann auch einen kleineren Widerstand nehmen, 
gibt dann eben mehr Verlustleistung wird aber störunempfindlicher. Der 
RC Filter aus 1 kOhm und 100nF könnte davor mit 2 Dioden in Reihe von 
GND nach VCC erweitert werden um einen Überspannung zu erreichen da 
interne Dioden nicht soviel Strom abkönnen.

von Falk B. (falk)


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Thomas O. schrieb:
> umso hochohmiger man das ganze auslegt desto störanfälliger wird es.

Jaja, am besten noch 1A Pull Up Strom!

> Externen Pullup 330 Ohm, dann  dann fließen hier 10mA die sich nicht so
> leicht stören lassen,

Quark. Besuch mal einen Grundkurz über EMV, da wirst du dich wundern! Da 
kann man sogar einen Kurzschluß mit einer Störuing überlagern! Kein 
Witz! Denn induktiv eingekoppelte Spannungen ADDIEREN sich zur 
Quellspannung, egal wie niederohmig die ist!

> man kann auch einen kleineren Widerstand nehmen,

Schwachsinn!

von Stefan F. (Gast)


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Ach Falk, warum stänkerst du schon wieder?

Falk B. schrieb:
> Denn induktiv eingekoppelte Spannungen ADDIEREN sich zur
> Quellspannung, egal wie niederohmig die ist!

Induktiv eingekoppelte Störungen sind bei den üblichen Kabeln weitgehend 
ausgeschlossen.

Falk B. schrieb:
>> umso hochohmiger man das ganze auslegt desto störanfälliger wird es.
> Jaja, am besten noch 1A Pull Up Strom!

Die Empfehlung des TO ist prinzipiell richtig und wesentlich sinnvoller 
als deine Antwort dazu. Diese Maßlose Übertreibung ist auf jeden Fall

> Schwachsinn!

von Falk B. (falk)


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Stefan F. schrieb:
> Ach Falk, warum stänkerst du schon wieder?

Ich stänkere nicht, ich kontere nur blanken Unfug!

> Falk B. schrieb:
>> Denn induktiv eingekoppelte Spannungen ADDIEREN sich zur
>> Quellspannung, egal wie niederohmig die ist!
>
> Induktiv eingekoppelte Störungen sind bei den üblichen Kabeln weitgehend
> ausgeschlossen.

Das sagt der Experte! OMG!

> Die Empfehlung des TO ist prinzipiell richtig und wesentlich sinnvoller
> als deine Antwort dazu. Diese Maßlose Übertreibung ist auf jeden Fall

Du bist ein Quatschkopf!

von Thomas (kosmos)


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4-20mA Schnittstelle in Industrieanwendungen, kann ja nicht so verkehrt 
sein. Klar wir messen hier nicht direkt den Strom in einer 
Stromschleife, der überall gleich ist, aber der Schalter schließt die 
10mA zuverlässig kurz, so das der Spannungsabfall gut ausgewertet werden 
kann.

"Zitat:"
Elektromagnetische Störung
Um präzise Prozessmessungen sicherzustellen, müssen Fehler aufgrund von 
elektromagnetischer Störung auf ein Minimum reduziert werden. 
Elektromagnetische Störungen treten in Industrieumgebungen häufig auf. 
Das sind einige ihrer Ursachen: Frequenzumrichter, Softstarter, direkt 
netzbetriebene Schütze, Funkgeräte, 50/60-Hz-Rauschen aus dem Stromnetz, 
Generatoren mit Schleifringen, Gleichstrommotorkommutatoren und 
elektrostatische Entladung innerhalb eines Prozesses oder durch einen 
Blitzeinschlag (weitere Informationen zum Thema finden Sie hier).

Stromsignale haben von Natur aus eine höhere Immunität gegen 
elektromagnetische Störungen als Spannungssignale, vor allem über 
längere Distanzen hinweg. Das ist einer der großen Vorteile bei der 
Verwendung von Strom anstelle von Spannung, um Prozessmessungen an eine 
Prozesssteuerung zu übertragen. Weitere Gründe, warum 4…20 mA ein weit 
verbreiteter Standardwert für die Prozesssteuerung ist:

Spannungssignale werden über eine weite Distanz hinweg aufgrund des 
Drahtwiderstandes leicht abgeschwächt. Das ist bei einer geringen 
Signalstärke besonders problematisch (z.B. mV-Ausgänge von 
Kraftmessdosen). Anders als Spannungssignale werden 4… 
20-mA-Stromsignale über eine große Distanz hinweg (innerhalb gewisser 
Beschränkungen) nicht schwächer. Es macht keinen Unterschied, ob der 
Prozesssensor 5 m, 100 m oder sogar noch weiter vom Regler entfernt ist. 
Der vom Messumformer geregelte Stromfluss ist in allen Bereichen der 
Stromschleife korrekt und gleichbleibend.

von Falk B. (falk)


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Ohje, die ganzen Hobbybastler mit ungesundem Halbwissen sind mal wieder 
versammelt. Und das alles nur, um einen popeligen Taster DIGITAL 
auszuwerten!

von Ich A. (alopecosa)


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Falk B. schrieb:
> Ohje, die ganzen Hobbybastler mit ungesundem Halbwissen sind mal wieder
> versammelt. Und das alles nur, um einen popeligen Taster DIGITAL
> auszuwerten!

Ohje, der Hobbyfalk, der meint alles zu Wissen aber dann doch nicht 
einmal ansatzweise alles weiß:

Beitrag "Re: [S] Stromwandler"

dicken Macker markieren kann er aber immerhin.

Ich fürchte würde er im richtigen Leben genauso agieren hätte er schon 
öfter eine dicke Lippe nicht nur riskiert... ;)

von Anonymus B. (anonymus_bugmenot)


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Vielen Dank für die schnellen Antworten!

von Gerald K. (geku)


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Thomas O. schrieb:
> umso hochohmiger man das ganze auslegt desto störanfälliger wird es.

Stimmt nur zum Teil. Die Kapazität spiele im RC-Tiefpass eine 
wesentliche Rolle. Das C dämpft Spannungspitzen um so besser je größer 
der Widerstand ist.
Da die Leitung ungeschirmt ist, würde ich den Widerstand auf beide 
Leitungen aufteilen (z.B. je 4k7).

Beitrag #7358343 wurde vom Autor gelöscht.
von Jörg B. (joergb2)


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Thomas O. schrieb:
> umso hochohmiger man das ganze auslegt desto störanfälliger wird
> es.

Ist definitiv Quatsch.
Je breitbandiger man einen Eingang auslegt, desto störanfälliger wird 
er. Der Eingangswiderstand ist dabei egal; bzw. bei gegebener Kapazität 
des RC-Filters kommt man mit hohen Widerständen besser. Nur wenn die 
Signalquelle selbst hochohmig ist, kann es ein Problem werden. Das ist 
aber bei einem Taster definitiv nicht der Fall.
100 kOhm in den Eingang und dahinter 100 nF wäre gut. Das gibt eine 
Zeitkonstante von 10 ms, und das sollte ja ausreichen. Höher als 100k 
sollte man vielleicht nicht gehen, sonst könnten Eingangsleckströme die 
Pegel verfälschen. Wenn man einen Pull-up-Widerstand braucht, reichen 
10k, die macht man aber natürlich vor den RC-Filter.
Suppressordioden und so Zeugs kann man sich dann auch sparen. Wenn man 
davon ausgeht, das die Eingangsschutzdioden im µC zumindest 2 mA 
abkönnen, dann sollten da auch ziemlich fiese Transienten überlebbar 
sein.

von Karl (Gast)


Angehängte Dateien:

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Anonymus_bugmenot A. schrieb:
> Ich möchte einen Taster (großer Buzzer) am Raspberry Pi 4 betreiben [...] aber 
auch 2kW 230V Gebläse.

Falls der Buzzer in einer besonders lauten Umgebung untergehtr - 
Montiert hab ich in einer Drechslerei im vorigem Jahrtausend solch eine 
Postglucke direkt an die Adern a + b

Hier NOS mit Gewährleistung und Rückgaberecht testen:

https://www.reichelt.de/de/de/tonrufzweitgeraet-wetterfest-wk-978-p22796.html?

Das Blatt meint 25 ... 54 Hz und 26 ... 80 V, vorher am Klingeltrafo 
testen.

https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=G100%2FANSCHALTHINWEIS_WK978.pdf

oder am Flohmarkt, bei Auflösungen und Kleinanzeigen ~10 €

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