Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Box für Eingänge bauen (0-20mA & 0-10V & High Signal)


von Dennis M. (dennis_m683)


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Servus,

ich würde mir gerne für diverse SPS Steuerungen eine "universelle" Box 
bauen, mit der ich die Eingänge der SPS beschalten kann. (Für Test und 
Reparaturzwecke auf dem Tisch)
Es sollten pro Box wohl so um die 10-15 Eingänge werden.

Ich würde die Box an mein Rigol DP932A Netzteil anschließen. Dort habe 
ich 3 Ausgänge zur Verfügung.

Im Prinzip möchte ich gerne 1 Box an 1 Ausgang vom Netzteil (+24V) 
anschließen und dann auf der Box für jeden der 10-15 "Kanäle" wählen 
können ob ich 0-20mA (über Poti regelbar), oder 0-10V (über Poti 
regelbar), oder einfach 12/24V Dauersignal auf den Eingang der SPS geben 
möchte.

Meine Vorstellung wäre:

- Bananenbuchsen für die Verbindung zum Netzteil und zur SPS
- 1 Drehpoti pro "Kanal"
- 1 Schalter mit 3 Stellungen für die Wahl von 0-20mA, 0-10V und 12/24V 
Dauersignal
- Schaltung im inneren über Platine mit Controller.

Das ganze soll natürlich so klein wie möglich werden. Insgesamt würde 
ich davon wohl 3 Stück benötigen (für jeden Kanal des Netzteils 1 Stück.

Hättet ihr da Ideen zu? Oder hat jemand schon so etwas ähnliches 
gemacht?

Gruß Dennis

von Falk B. (falk)


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Dennis M. schrieb:
> Servus,
>
> ich würde mir gerne für diverse SPS Steuerungen eine "universelle" Box
> bauen, mit der ich die Eingänge der SPS beschalten kann. (Für Test und
> Reparaturzwecke auf dem Tisch)
> Es sollten pro Box wohl so um die 10-15 Eingänge werden.

Ausgänge. Deine SPS hat Eingänge.

> Ich würde die Box an mein Rigol DP932A Netzteil anschließen.

Warum? Jedes 08/15 24V Netzteil reicht hier aus. Man kann die 24V 
Versorgung auch von der SPS anzapfen.

> Im Prinzip möchte ich gerne 1 Box an 1 Ausgang vom Netzteil (+24V)
> anschließen und dann auf der Box für jeden der 10-15 "Kanäle" wählen

Warum "Kanäle"? Es SIND Kanäle!

> Meine Vorstellung wäre:
>
> - Bananenbuchsen für die Verbindung zum Netzteil und zur SPS
> - 1 Drehpoti pro "Kanal"
> - 1 Schalter mit 3 Stellungen für die Wahl von 0-20mA, 0-10V und 12/24V
> Dauersignal

Zum Testen willst du sicher auch 0V ausgeben, also eher ein 4:1 
Wahlschalter.

> - Schaltung im inneren über Platine mit Controller.

Warum? Dafür braucht man das keine Sekunde.

> Das ganze soll natürlich so klein wie möglich werden.

Wirklich? So in Größe einer Streichholzschachtel? Oder wie ne Micro SD 
Karte? Oder Stecknadelkopf?
Oder eher so GROß, daß man die Bedienelemente sinnvoll bedienen kann, 
ohne sich die Finger zu brechen?

>Insgesamt würde
> ich davon wohl 3 Stück benötigen (für jeden Kanal des Netzteils 1 Stück.

Du bist wohl ein wenig in dein Netzteil verliebt, was?

> Hättet ihr da Ideen zu? Oder hat jemand schon so etwas ähnliches
> gemacht?

Der Poti kann eine Spannung von 0-12V erzeugen (bissel 
Überspannung/Strom ist zum Testen ganz brauchbar). Die Spannung kann man 
per OPV puffern und ausgeben, fertig ist der 0-12V Ausgang. Für den 
Stromausgang braucht es eine spannungsgesteuerte 
Konstantstromquelle, dafür gibt es ausreichend Schaltungsvorschläge, 
auch ohne Super Duper ICs. Und der Rest ist einfach 24V und GND. 
Geschaltet über einen 1:4 Stufenschalter. Fertig.

von Dennis M. (dennis_m683)


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Servus Falk,

- Das Netzteil steht halt parat am Arbeitsplatz. Da brauch ich kein 
anderes.

- Stimmt. Die 0V hab ich vergessen. Danke für den Hinweis

- Natürlich nicht zu klein. Vernünftig bedienen muß man es schon können.

- Die 3 Stück benötige ich aufgrund der Anzahl an Eingängen, die 
Gleichzeit bedient werden sollen.

Gruß Dennis

von Harald A. (embedded)


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Da die allermeisten Stromeingänge einfach mit einer Bürde gegen Masse 
aufgebaut sind braucht man für einfache Testaufbauten nicht unbedingt 
eine einstellbare Konstantstromquelle sondern nur eine einfache 
Spannungsquelle, die die Bürde treiben kann. Ja, mag nicht universell 
einsetzbar sein, aber wenn es immer wieder um die gleichen Gerätschaften 
geht vereinfacht dass die Vorgehensweise erheblich.

von Falk B. (falk)


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Harald A. schrieb:
> um die gleichen Gerätschaften
> geht vereinfacht dass die Vorgehensweise erheblich.

Wieso? Ist eine Konstantstromquelle jetzt Neuland?

von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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> Hättet ihr da Ideen zu? Oder hat jemand schon so etwas ähnliches
> gemacht?

So was kenne ich unter der Bezeichnung Process Calibrator. Gibt es für 
viel Geld (wenn zum Beispiel Fluke drauf steht, mit vielen Features für 
10000 Euro[1]), oder mehr als bezahlbar 
https://www.ebay.de/itm/156126896638 (50 Euro Billigteil), und alles 
dazwischen.

Jetzt musst du wissen ob du lieber basteln willst oder was Fertiges 
nimmst und was dein Budget her gibt, einschließlich deiner Zeit.

_
[1] Für einen Fluke-754 werden gepflegte 10 000 Euro aufgerufen.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


Angehängte Dateien:

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So kann das aussehen. Q1 sollte ein etwas leistungsstärkerer Typ sein, 
damit der einen Kuszschluß gegen 0V bei vollem Strom aushält. TIP126 ist 
brauchbar, das ist auch ein Darlington. Als OPV geht fast jeder, die 
Klassiker LM358 oder LM324 reichen aus. V1 ist real dann ein Poti mit 
3-10k, welches 0-12V liefert, welche zu 0-25mA werden.

von Harald A. (embedded)


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Falk B. schrieb:
> Harald A. schrieb:
>> um die gleichen Gerätschaften
>> geht vereinfacht dass die Vorgehensweise erheblich.
>
> Wieso? Ist eine Konstantstromquelle jetzt Neuland?

Sicher nicht, ein Poti mit einem nachgeschalteten OP + evtl. Transistor 
ist halt nur wesentlich einfacher. Mit dem Umschalter kann er dann auch 
gleich die Skalierung umschalten und hat einen Kombiausgang für „Strom“ 
und Spannung. Aber jeder wie er möchte, ich muss es nicht bauen.

: Bearbeitet durch User
von Lu (oszi45)


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Dennis M. schrieb:
> s sollten pro Box wohl so um die 10-15 Eingänge werden.

Erst mal erklären, wie die Masseverhältnisse sind. Eine falsche oder 
fehlende Masse kann viel magischen Rauch zur Folge haben.

von Michi S. (mista_s)


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Lu schrieb:
> Erst mal erklären, wie die Masseverhältnisse sind.

Ja, das sollte man bei einer solchen Box schon im Auge behalten, nicht 
daß am Ende der Schwanz mit dem Hund wedelt bzw. das abgehende 
Kabelbündel die Box am Tisch herumbewegt.


> Eine falsche oder fehlende Masse

Solange die Box trotz über die Tischkante hängenden Kabelbündels noch 
einen sicheren Stand hat, reicht die Masse wohl aus; allzu viel mehr 
sollte man nach Möglichkeit dann doch vermeiden, da dies dann jedes mal 
beim Transport zwischen Regal/Schrank und Tisch zu unnötiger Mehrarbeit 
führt.

> kann viel magischen Rauch zur Folge haben.

Oh, Du meinst die elektrische Masse?
Da kann man bei einer Box die zu Testzwecken Eingangssignale für eine 
SPS zur Verfügung stellen soll eigentlich nicht allzu viel falsch 
machen; insbesondere sollte eine gemeinsame Masse für alles ausreichen.

von Andrew T. (marsufant)


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Michi S. schrieb:

> Ja, das sollte man bei einer solchen Box schon im Auge behalten, nicht
> daß am Ende der Schwanz mit dem Hund wedelt bzw. das abgehende
> Kabelbündel die Box am Tisch herumbewegt.
> Solange die Box trotz über die Tischkante hängenden Kabelbündels noch
> einen sicheren Stand hat, reicht die Masse wohl aus;

...

> Oh, Du meinst die elektrische Masse?

Schön, das diese Doppeldeutigkeit dir um 3:34 noch auffiel .-)

von Dennis M. (dennis_m683)


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Falk B. schrieb:
> So kann das aussehen. Q1 sollte ein etwas leistungsstärkerer Typ sein,
> damit der einen Kuszschluß gegen 0V bei vollem Strom aushält. TIP126 ist
> brauchbar, das ist auch ein Darlington. Als OPV geht fast jeder, die
> Klassiker LM358 oder LM324 reichen aus. V1 ist real dann ein Poti mit
> 3-10k, welches 0-12V liefert, welche zu 0-25mA werden.

Hallo Falk,

vielen Dank für die Mühe die du dir gemacht hast. Ich werde die 
Schaltung mal in KiCad zeichnen.

Wenn ich die Schaltung richtig verstehe, ist dies ohne Umschalter und 
man kann sowohl 0-25mA, als auch 0-12V Gleichzeitig abgreifen, nur das 
halt alles über 1 Poti geregelt wird?

Gruß Dennis

von Falk B. (falk)


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Dennis M. schrieb:
> Wenn ich die Schaltung richtig verstehe, ist dies ohne Umschalter und
> man kann sowohl 0-25mA, als auch 0-12V Gleichzeitig abgreifen, nur das
> halt alles über 1 Poti geregelt wird?

Ja

Beitrag #7700135 wurde vom Autor gelöscht.
von Dennis M. (dennis_m683)


Angehängte Dateien:

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Hallo Falk,

ich habe versucht deine Datei in LTSpice zu öffnen. Aber ich bekomme die 
angehängte Fehlermeldung. Mache ich etwas falsch? Ich habe LTSpice 
vorher nicht nicht benutzt.

Gruß Dennis

von Marcel V. (mavin)


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Dennis M. schrieb:
> Wenn ich die Schaltung richtig verstehe, ist dies ohne Umschalter und
> man kann sowohl 0-25mA, als auch 0-12V Gleichzeitig abgreifen, nur das
> halt alles über 1 Poti geregelt wird?

Ja, ohne Umschalter. Das wäre eine perfekte Lösung! Aber dafür muss R1 
500R haben und nicht 100R, damit bei 10V auch wirklich 20mA fließen 
können.

von Bruno V. (bruno_v)


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Dennis M. schrieb:
> ich würde mir gerne für diverse SPS Steuerungen eine "universelle" Box
> bauen, mit der ich die Eingänge der SPS beschalten kann. (Für Test und
> Reparaturzwecke auf dem Tisch)

Du solltest den Zweck genauer beschreiben. Noch besser: Nimm Dein 
Netzteil, eine paar Widerstände und eine Widerstandsdekade und spiele 
mal so alles durch, was Du testen können wollen würdest.

Und beschreibe, wie Du die Steuerungen vorfindest. Also reparierst Du 
die für Bekannte oder bist Du im Feld aktiv? Habt Ihr immer ...-Stecker 
oder wird das auf Leisten verdrahtet?

Läuft ein Programm, dass jeweils alle Spannungseingänge testet, dann als 
Stromeingang, dann als ...

Es ist ein Unterschied, ob Du 1% Sensor-Abweichungen aufspüren willst 
oder nur Kabelbruch.

Wir haben dafür ein Sammelsurium. Einfach Stecker mit Widerstand und 
Leuchtdiode zum eben Draufstecken. Analog-Kisten mit Mehrgang-Poti. 
Schalterboxen um an x Eingängen Kabelbruch, Kurzschluss, High und Low 
per Schalter zu wählen, ... , Bis hin zu Kisten mit denen Geräte nach 
der Herstellung kalibriert und geprüft werden.

Beitrag #7700167 wurde vom Autor gelöscht.
von Dennis M. (dennis_m683)


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Marcel V. schrieb:
> Dennis M. schrieb:
>> Wenn ich die Schaltung richtig verstehe, ist dies ohne Umschalter und
>> man kann sowohl 0-25mA, als auch 0-12V Gleichzeitig abgreifen, nur das
>> halt alles über 1 Poti geregelt wird?
>
> Ja, ohne Umschalter. Das wäre eine perfekte Lösung! Aber dafür muss R1
> 500R haben und nicht 100R, damit bei 10V auch wirklich 20mA fließen
> können.

Die Signale werden nicht gleichzeitig benötigt. Entweder oder.

von Dennis M. (dennis_m683)


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Bruno V. schrieb:
> Dennis M. schrieb:
>> ich würde mir gerne für diverse SPS Steuerungen eine "universelle" Box
>> bauen, mit der ich die Eingänge der SPS beschalten kann. (Für Test und
>> Reparaturzwecke auf dem Tisch)
>
> Du solltest den Zweck genauer beschreiben. Noch besser: Nimm Dein
> Netzteil, eine paar Widerstände und eine Widerstandsdekade und spiele
> mal so alles durch, was Du testen können wollen würdest.
>
> Und beschreibe, wie Du die Steuerungen vorfindest. Also reparierst Du
> die für Bekannte oder bist Du im Feld aktiv? Habt Ihr immer ...-Stecker
> oder wird das auf Leisten verdrahtet?

Es handelt sich um SPS Steuerungen von Kunden, die zum Teil gar nicht 
mehr hergestellt werden und wo auch der Hersteller keinerlei Service 
mehr anbietet.
Es gibt halt binäre und analoge Eingänge und ebensolche Ausgänge. Bei 
den Ausgängen kommen noch PWM und ratiometrische dazu.

In der Regel sichere ich das Programm des Kunden und spiele eigene 
Testprogramme mit CoDeSys oder bei ganz alten mit dem DOS Programm 
Prosyd auf, um die Ein- und Ausgänge unter Last zu testen.

Typische Fehler sind defekte Kondensatoren und Widerstände an den 
Eingängen, durchgebrannte BTS, defekte analogkonverter oder auch defekt 
SAK und Tricore Controller.


> Läuft ein Programm, dass jeweils alle Spannungseingänge testet, dann als
> Stromeingang, dann als ...
>
> Es ist ein Unterschied, ob Du 1% Sensor-Abweichungen aufspüren willst
> oder nur Kabelbruch.
>
> Wir haben dafür ein Sammelsurium. Einfach Stecker mit Widerstand und
> Leuchtdiode zum eben Draufstecken. Analog-Kisten mit Mehrgang-Poti.
> Schalterboxen um an x Eingängen Kabelbruch, Kurzschluss, High und Low
> per Schalter zu wählen, ... , Bis hin zu Kisten mit denen Geräte nach
> der Herstellung kalibriert und geprüft werden.

Im Feld bekommt der Kunde von mir eine bereits reparierte Karte 
eingebaut und ich nehme die defekte mit und repariere sie bei mir.

Gruß Dennis

von Marcel V. (mavin)


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Dennis M. schrieb:
> Die Signale werden nicht gleichzeitig benötigt. Entweder oder.

Hier gilt vom entweder oder zum sowohl als auch. Denn es soll ja 
idealerweise ohne Umschalter funktionieren.

von Falk B. (falk)


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Dennis M. schrieb:
> Hallo Falk,
>
> ich habe versucht deine Datei in LTSpice zu öffnen. Aber ich bekomme die
> angehängte Fehlermeldung. Mache ich etwas falsch? Ich habe LTSpice
> vorher nicht nicht benutzt.

Hmm, komisch. Die Datei hat keinerlei Besonderheiten, alles 
Standardbauteile.
Das sieht nach einem Problem vom LTspice oder einem Virenscanner aus.

von Falk B. (falk)


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Marcel V. schrieb:
> Ja, ohne Umschalter. Das wäre eine perfekte Lösung! Aber dafür muss R1
> 500R haben und nicht 100R, damit bei 10V auch wirklich 20mA fließen
> können.

R1 ist die Bürde in der SPS. Wie groß die ist, ist unbekannt. Der 
Konstantstromquelle ist das aber egal.

von Falk B. (falk)


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Marcel V. schrieb:
>> Die Signale werden nicht gleichzeitig benötigt. Entweder oder.
>
> Hier gilt vom entweder oder zum sowohl als auch. Denn es soll ja
> idealerweise ohne Umschalter funktionieren.

Wer sagt das? Du bist doch gar nicht der Fragesteller! Außerdem ist es 
UNSINN! Denn es gibt einen wesentlichen Unterschiede zwischen einem 
analogen Strom- oder Spannungseingang! 10V an einen Stromeingang ist 
eher ein Kurzschluß, erst recht wenn man dort 24V direkt anlegt!

: Bearbeitet durch User
von Bruno V. (bruno_v)


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Dennis M. schrieb:
> um die Ein- und Ausgänge unter Last zu testen.

Ohne jetzt Deine typischen Tests zu kennen, würde ich da sehr einfach 
anfangen:

  A) Alle IO auf "typische" Sensor/Aktor-Gegenstücke führen, z.B. M12. 
Falls es keinen Standard gibt: Banane 4mm.
  B) verschiedene einzelne "Sensor-Simulatoren" bauen: Namur, 0-12V, 
Drehwinkelcodiertes Signal, 4-20mA mit je einem halben Dutzend typischer 
Werte  per Drehschalter (z.B. Kabelbruch, Kurzschluss, Min- und Maxwert, 
20% und 80%)
  C) bei A), je IO-Kanal LED für Versorgung und 1-2 feste Widerstände 
per Schalter zuschaltbar machen. Z.B. 10k zwischen 24V und Eingang.

Und das nach Erfahrung pimpen.

Vielleicht reichen 24 Mal je 1k5 weg-schaltbar und ein DVM-Modul 
parallel dazu schon für 90% Deiner Fehler. Oder Du brauchst regelmäßig 7 
verschiedene Sensor-Simulatoren mit je 17 Einstellmöglichkeiten, an 
allen Eingängen. Und endest mit einem tellergroßen µC-Board pro Eingang 
mit LAN-Anschluss.

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