Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik SPS 24V auf 10V Eingang


von Lothar (mutex)


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Hier wurde kürzlich die Arduino SPS OPTA vorgestellt, als Konkurrenz zur 
Arduino SPS Controllino, die sollen wir nun evaluieren:

Beitrag "Arduino OPTA – SPS aus dem Hause Arduino"

Was ich jetzt nicht verstehe: Im Schaltschrank sind digitale Signale 24V 
und analoge Signale 10V, daher hat Controllino digitale Ein/Ausgänge 24V 
und analoge Ein/Ausgänge 10V

OPTA hat aber nur Eingänge digital/analog 10V, wie können da digitale 
Signale 24V angeschlossen werden? Selbstgebastelte Spannungsteiler gehen 
natürlich nicht.

Optokoppler-Klemmen wären möglich. Aber dafür braucht es dann eine 10V 
Referenzspannung und die liefert OPTA nicht.

Also zusätzlich zum 24V Netzteil noch ein 10V Netzteil oder 24V/10V 
DC-DC Klemme?

Das alles zusammen würde OPTA viel teurer machen als Controllino. Zudem 
sind beide gleich gross, aber Controllino hat viel mehr Ein/Ausgänge:

https://www.controllino.com/product/controllino-maxi-automation-pure/

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Lothar schrieb:
> OPTA hat aber nur Eingänge digital/analog 10V, wie können da digitale
> Signale 24V angeschlossen werden? Selbstgebastelte Spannungsteiler gehen
> natürlich nicht.

Meine Vermutung: Die Eingänge können digital schon 24V. Aber wenn man 
sie als Analog konfiguriert, gehen sie von 0...10V.

Es steht aber tatsächlich nirgendwo explizit geschrieben. Da Finder da 
mit drin steckt und sie in der Siemens-Logo-Klasse spielen wollen, wäre 
das schon ein beachtlicher Faux Pas, wenn die Eingänge digital auch nur 
10V können würden.

Im Flyer von Finder sind die Eingänge auch mit der +-Schiene der 
Spannungsversorgung verbunden. Das ist für mich eigentlich ein Beweis, 
dass die Eingänge direkt 24V vertragen.

von Achim M. (minifloat)


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Lothar schrieb:
> Selbstgebastelte Spannungsteiler gehen natürlich nicht.

Warum? Es gibt Platinenhalter für Hutschiene, da kannst du die 
Spannungsteiler und Levelshifter drauf unterbringen.

Lothar schrieb:
> Also zusätzlich zum 24V Netzteil noch ein 10V Netzteil oder 24V/10V
> DC-DC Klemme?

Das zweite Netzteil ist kein Levelshifter, bringt also nix. Und ein DCDC 
ist für Stromversorgung gedacht, nicht für Signale!? Als Versorgung für 
die 0-10V zu 0-24V Levelshifter gehen aber beide Lösungen.

mfg mf

PS. Vielleicht hilft es, zu verraten, was du eigentlich automatisieren 
willst.

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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In der Tat scheint es zu dem Ding kein belastbares Datenblatt zu geben.
Nur haufenweise wischwaschi Werbetexte.

von Georg M. (g_m)


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von Lothar (mutex)


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Sebastian R. schrieb:
> Im Flyer von Finder sind die Eingänge auch mit der +-Schiene der
> Spannungsversorgung verbunden. Das ist für mich eigentlich ein Beweis,
> dass die Eingänge direkt 24V vertragen.

Im dem Bild sieht es tatsächlich so aus, dass die Eingänge digital 
Versorgungsspannung 12V/24V tolerieren, und dennoch analog 10V Range 
haben.

Die 12V/24V Toleranz sollte aber schon explizit ins Datenblatt.

Muss wohl doch direkt bei Finder anfragen.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Gibt's von den I/O auch Schaltpläne oder empfehlenswerte ICs?

von Rainer W. (rawi)


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Lothar schrieb:
> Im dem Bild sieht es tatsächlich so aus, dass die Eingänge digital
> Versorgungsspannung 12V/24V tolerieren, und dennoch analog 10V Range
> haben.

Was heißt denn "tolerieren"?
Nur weil die Referenzspannung des ADC auf einen Wandlerbereich 0..10V 
abgestimmt ist, können die Eingänge bei Nutzung als Digitaleingang doch 
die normalen Logigpegel (bei der SPS eben 12/24V) verwenden. Wenn man da 
Sorgen hat, kann man zur Probe erstmal einen Angstwiderstand vor den 
Eingang hängen und gucken, was der Strom macht, wenn man mit der 
Spannung hochgeht.

Bei einem neueren AVR, dessen ADC bei Nutzung der internen Referenz eine 
Bereich von 0..1V abdeckt, käme doch auch keiner auf die Idee, dass der 
jetzt plötzlich nur mit Logikpegeln von 1V arbeiten kann.

von Lothar (mutex)


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Rainer W. schrieb:
> Was heißt denn "tolerieren"?

Bei einem uC mit z.B. 3.3V Versorgung und 5V "tolerierenden" Pins z.B. 
EFM8 steht im Datenblatt, dass nur wenn der Pin als digital konfiguriert 
ist, kann er 5V und wenn er analog konfiguriert ist, eben nicht. Es wird 
deutlich darauf hingewiesen, wenn an einem Pin 5V anliegt, und man 
schaltet im Programm diesen Pin auf analog, und routet im Programm einen 
ADC Eingang auf diesen Pin, dann kann der ADC kaputt gehen.

Und im OPTA Datenblatt steht "Configurable digital / analog (0-10V) 
input" und es ist ein STM32H747XI verbaut. Das hört sich so an, wie wenn 
das im Programm zur Laufzeit geändert werden kann.

Deswegen hat ja Controllino unterschiedliche 24V digital Eingänge und 
10V analog Eingänge. Da können zwar auch die 24V digital Eingänge im 
Programm analog ausgewertet werden, aber eben mit wegen Schutzschaltung 
ADC Range 24V und nicht 10V

von Peter D. (peda)


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Rainer W. schrieb:
> Wenn man da
> Sorgen hat

Man könnte aber auch einfach ein ordentliches Manual bereitstellen, wo 
die technischen Daten und Grenzwerte genannt werden.
Bei richtigen SPS-en steht da z.B. auch der nominelle Eingangsstrom 
drin.
Anbei mal ein Auszug aus der Panasonic FP-X.

von Markus M. (Firma: EleLa - www.elela.de) (mmvisual)


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Eine Widerstands Kombination im Schaltschrank sollte doch relativ 
einfach machbar sein: Man nimmt 3 Hutschinen-Klemmen, 2 Widerstände und 
Schrumpfschlauch.
Der Schrumpfschlauch über die Widerstände, dann diese in die 
Reihenklemmen eingeklemmt.
Berührungssicher und funktional.

Bei 24V > 10V würde ich nicht exakt die 10V ausreizen. Ich würde eher 
eine Kombination so auslegen:
VMax 32V > 10V

Zusätzlich könnte man parallel zu den 10V ebenfalls noch eine Z-Diode 
von 9,1V legen, als Schutz. Die Diode und den Widerstand kann man 
zusammen löten und beides in Schrumpfschlauch eintüten.
Am Analog Eingang muss nicht unbedingt exakt 10V anliegen, das schafft 
man ohnehin nicht, es reicht einen Unterschied von <3V und >7V zu 
erkennen.

Diese Vorgehensweise habe ich schon öfter gesehen, ist zwar nicht das 
gelbe vom Ei, jedoch durchaus vom Aufwand <> Nutzen praktikabel und 
sicher.

von Rainer W. (rawi)


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Lothar schrieb:
> Rainer W. schrieb:
>> Was heißt denn "tolerieren"?
>
> Bei einem uC mit z.B. 3.3V Versorgung und 5V "tolerierenden" Pins z.B.
> EFM8 steht im Datenblatt, dass nur wenn der Pin als digital konfiguriert
> ist, kann er 5V und wenn er analog konfiguriert ist, eben nicht.

Was soll den dieser alberne Begriff "tolerieren"?
Zu einer vernünftigen (statischen) Spezifikation eines Eingangs gehört 
der Spannungsbereiche (inkl. absoluten Obergrenzen)  und die Angabe zu 
den Schaltschwellen bzw. die Umsetzerkennlinie im Fall des Analogpins 
(typische Werte, garantierter Wertebereich) - fertig.

Bei der hier diskutierten Arduino SPS OPTA fehlt diese aber 
augenscheinlich. Sonst wäre der Thread hier gar nicht nötig gewesen.

Um hier Klarheit zu gewinnen, bleibt nur:
- eine vernünftige Schnittstellenbeschreibung für die IOs auszugraben
- ein Schaltplan (mindestens der Eingangsbeschaltung)
- Eigeninitiative (Deckel auf, messen und verstehen)

Darum der Vorschlag mit dem Vorwiderstand.

von Peter D. (peda)


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: Bearbeitet durch User
von Georg M. (g_m)


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Lothar schrieb:
> Und im OPTA Datenblatt steht "Configurable digital / analog (0-10V)
> input" und es ist ein STM32H747XI verbaut. Das hört sich so an, wie wenn
> das im Programm zur Laufzeit geändert werden kann.

Jeder Arduino Sketch ist legitim. Der Controller darf nicht durch einen 
fehlerhaften Code beschädigt werden. Sonst müsste es sich um eine 
Fehlkonstruktion handeln.

von Lothar (mutex)


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Peter D. schrieb:
> Ist zumindest mehr, als in den vielen Werbetexten.

Da steht unter Inputs: overvoltage protection, das hört sich gut an.

Was ich nicht verstehe, unter Ratings steht deutlich: Supply voltage 
Permissible range Max 27.6 V

Warum schreiben sie dann nicht auch unter Inputs deutlich: overvoltage 
protection digital/analog up to ... V

Zudem kann ein analoger Eingang durch overvoltage protection nichtlinear 
werden, da wäre ein Diagramm gut.

von Andreas (teamdevel)


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Hab einen vor mir und bin sehr davon angetan, die Leistung ist genau was 
ich brauche (TLS, Verschlüsselung)
deshalb wollte ich eine offizielle Aussage ....

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Hello Andreas,

Thank you for contacting Arduino Technical Support.

Inputs can be continuously operated at 24V without any issue as digital 
inputs. The only issue is that the VIH is set at around 5V so any 
voltage higher than that will be seen as high. on the other hand using 
analog any voltage over 10V would saturate.

Documentation will soon be updated.

I hope this was useful.

If you have any further issues or queries, please do not hesitate to 
contact us again.

Kind Regards
Ignacio Herrera
Arduino Support Team


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Deutsch

Hallo Andreas,

Vielen Dank, dass Sie sich an den technischen Support von Arduino 
gewendet haben.

Eingänge können problemlos als digitale Eingänge dauerhaft mit 24V 
betrieben werden. Das einzige Problem ist, dass der VIH auf etwa 5 V 
eingestellt ist, sodass jede höhere Spannung als hoch angesehen wird. 
Auf der anderen Seite würde bei Verwendung von Analog jede Spannung über 
10 V gesättigt.

Die Dokumentation wird in Kürze aktualisiert.

Ich hoffe, das war nützlich.

Wenn Sie weitere Probleme oder Fragen haben, zögern Sie bitte nicht, uns 
erneut zu kontaktieren.

Mit freundlichen Grüße
Ignacio Herrera
Arduino-Support-Team

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