ich suche Schaltbilder für eine digitale Current Loop Schnittstelle.
Hab schon danach gegooglet, aber nur Triviales gefunden. Besonders interessiert mich, wie man einen passiven CL-Transmitter auf maximale Geschwindigkeit trimmen kann.
Auch ein passiver Empfänger mit Stromhysterese und genau definierter Schaltschwelle (unabhängig vom CTR des Optokopplers) wäre interessant.
Ich suche nur Designideen zur Verbesserung einer existierenden Schaltung, es muss nichts Nachbaufertiges sein; es geht mehr ums Prinzip.
Du meinst die "stinknormale" 4-20mA Stromschleife? Ich habe hier eine ganze Latte Bücher herumstehen, wo sowas (mit Opto Kopplern) sowohl aktiv als auch passiv drin ist. Ich zeichne den Kram mal ab und maile ihn.
Neee, die ist üblicherweise digital. 4 oder 20 mA. Tollerweise kann man mit den 4mA gleich die hinten dran hängende Schaltung mitbetreiben. Jedenfalls wenn man es so auslegt, daß der Strom reicht. IMHO macht das Siemens bei Drucksensoren und solchen Sachen.
was *genau* meinst Du mit passiv? Darf Dein Transmitter eine separate Stromversorgung erfordern? Denn dann ist es ganz einfach, den Optokopplern richtig Beine zu machen. Ansonsten beachte, daß 20mA TTY niemals für "maximale Geschwindigkeit" gedacht war, sondern eher für "maximale Störfestigkeit" und "maximale Länge", dabei aber eigentlich immer langsam betrieben wurde (z.B. 1200..2400 Baud, bei kurzen Verbindungen auch mal 9600 oder 19200).
Das geht nur mit einem gewissen Schaltungsaufwand: erst der Empfänger mit Stromschwelle und Hysterese, dann ein Koppler im unkritischen Teil. Hier stellt sich wieder die Frage, was Du unter "passiv" verstehst. Eine solche Schaltung braucht eine eigene Versorgung. Eine Minimal-Schaltung nur mit Optokopplern und ein paar passiven Teilen wirst Du nie unabhängig vom CTR bekommen.
Dann schilder doch mal die existierende Schaltung und beschreib, an welcher Stelle der Schuh drückt!
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Dipl.-Ing. Tilmann Reh
Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß.
http://www.autometer.de
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In a world without walls and fences, who needs Windows and Gates ?
(Sun Microsystems)
Genau *das* ist die analoge 4-20 mA Schnittstelle. Und nicht nur Siemens macht das so, sondern die ganze Welt. Zusätzlich kann man heutzutage auch digitale Informationen mit übertragen, suche mal z.B. nach HART-Protokoll. Trotzdem wird die eigentliche Meßgröße immer analog übertragen.
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Dipl.-Ing. Tilmann Reh
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Tschuldigung, ich komme aus der "Zone". Da hat man diese Schnittstelle als IFSS bezeichnet und die war digital! Da die Leute immer geklaut haben, ist es wahrscheinlich, daß auch die Anwendung "im Westen" zunächst digiatl war. Bei Frenschreibern, wenn ich nicht irre. Wie alt? 40 Jahre und mehr... Und die Sensoren sind ja nun "neueren Datums". Wie alt? 5 oder 10 Jahre? Also nicht ganz Schwachsinn! Es paßt eher "heutzutage auch analoge Informationen übertragen".
Welch Fortschritt, wenn seit 1998 nun Messsignale auch analog uebertragen werden. Simpelste Plausibilitaetskontrolle sollte dir zeigen, das es so sicher nicht ist. Ich weiss nicht was IFSS ist, klingt aber wie 20mA Stromschleife fuer Fernscheiber, und die ist digital und was ganz anderes als ein 4-20mA Messeingang (den es sicher schon 30-40 Jahre gibt).
Womit wir aber immer nich nicht wissen, wovon Peter redet. Wenn bei ihm alles 'passiv' sein soll, sollte er mal ueberlegn, wo denn die 20mA herkommen sollen.
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Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx.net
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Mit "passiver Sender" meine ich einen potentialfreien Schalter, der nur den Schleifenstrom ein- und ausschaltet. Ein 6N136 Optokoppler, der den Basisstrom eines BC847 ansteuert. Der Optokoppler ist mit einer Schottkydiode beschaltet, die verhindert, dass der Phototransistor in die Sättigung geht.
DieseSchaltung macht mir Probleme, da sie zwar ohne kapazitive Last bis
20kB funktioniert, aber bei kapazitivem Leitungsbelag wird das Timing stark abhängig von der Leerlaufspannung der Stromschleife.
D.h. der aktive Datenempfänger liefert die Energie, bzw. den Schleifenstrom und erkennt die Daten am Stromfluss, bzw. Energieverbrauch. Energie und Information fliessen also in entgegengesetzte Richtung,was zunächst verwirrend ist, aber durchaus möglich ist.
Die Leitung besteht aus verdrilltem Draht und ein Leitungspaar verbindet immer einen aktiven Sender oder Empfänger mit seinem passiven Gegenpart.
Ich glaube, dass der BC847 die Problemursache ist, habe jedoch keine anderen SMD Transistoren hier.
Welchen SMD-Schalttransistor, vergleichbar mit 2N2222, kann man statt des BC847 nehmen? Stromverstärkung > 50 reicht.
Nein, einen aktiven Transmitter und Receiver habe ich bereits. Der Transmitter arbeitet mit demselben Optokoppler (er ist auch potentialgetrennt und hat einen DC/DC Wandler zur Versorgung) und demselben Transistor und schafft bei 1 µF Leitungskapazität noch 20kBaud. (In der Praxis wird dieser Fall nie auftreten)
Das Problem ist, wie man einen passiven Transmitter schnell macht und am Schwingen hindert, obwohl die Betriebsspannung extrem schwankt und rückkoppelt. Vermutlich schaltet der Ausgangstransistor bei geringer Spannung zu langsam, dieses Problem hat halt nur der passive Transmitter.
Der passive Receiver ist fast trivial, die LED hat als GaAs Bauteil keine Geschwindigkeitsprobleme,funktioniert auch einwandfrei. Da gehts mir nur um die Hysterese, wie sie in fertigen Currentloop Optokopplern von HP eingebaut ist.
Da war was... Eine Shottkydiode zwischen Basis und Kollektor. Macht das Ganze schneller. Faktor 3 inetwa? Oder geht das nur auf Chips? Wenn die Basis herausgeführt ist (für Rückkopplungen), kannst Du auch in die Bücher unter "Videoverstärker" schauen. Die gehen bis 10MhZ oder so. Und i.d.R. auch mit nicht HF Transistoren.
Da fällt mir immernoch nur ein externer Trigger ein. Es gibt LS-TTL Triggergatter (74LS14???). Gibt es die auch einzeln als 5-beiniges SMD Teil?
Noe, kein Problem. Der Optokoppler ist schnell genug, in dieser Schaltung schafft er noch 100kHz bei einigermassen symmetrischem Tastverhältnis.
Ein weiteres Problem ist aber, dass der Optokoppler nur 15V verträgt, während die Leerlaufspannung der Schleife 30V sein kann. Ausserdem soll ein Strom von 2mA nie unterschritten werden, damit Leitungsbruch erkannt wird. Und die Spannung soll nie 2V unterschreiten, damit die Gegenstelle einen Kurzschluss erkennen kann. Deshalb ist die (fehlerhafte) Schaltung so, wie sie ist:
formatting link
(Der obere Optokoppler dient nur zur Leitungsüberwachung) Ich denke, ich hab das Problem, es ist ein Kondensator, den ich in letzter Minute eingefügt hatte um die Vorspannung der Photodiode zu stabilisieren, ohne das genau zu prüfen. Evtl. brauchts auch einen richtigen Schalttransistor statt des BC 847.
Irgendetwas zum Kappen? Eine Z-Diode vielleicht? Die Kapazität von den Dingern ist IMHO nur ziemlich hoch. Naja, ein paar pF mehr Last.
Zwischen S2+ und S2- ein Widerstand für diese Grenze. Bei Maximalspannung auf 4mA bemessen. Gut, der Strom kann kleiner werden, aber das kann man ausgleichen.
Nun aber wirklich: Aktiv oder passiv?!? Die aktive Seite muß das bereitstellen und kann das auch nur sichern.
Aber die 100n (CK2) sind ziemlich hoch. Gut, der R ist schon 0, aber der C kann bestimmt kleiner werden. Mal rechnen: LED ungefähr 100Ohm? Grenzfrequenz ungefähr 16kHz? Habe ich mich verrechnet? Damit hängt es wirklich von der Spannung ab, weil die Widerstände von Dioden sich bekanntermaßen damit ändern.
VT6 und Co. über eine Diode von S2+ entkoppeln und den C da dann mit dran? An der Stelle kannst Du dann auch ein bischen Stabilisieren und für Deinen Grundstrom sorgen. Was weiß ich ein 12V Low Drop Regler oder so.
Nein, die LED von VD2 hat 1,6V Durchlassspannung und erfüllt diesen Zweck ganz nebenbei, zusammen mit den 0,4-0,6V, die an der Basis von VT14 abfallen gibt das ca. 2,1V.
Dieser Zweck wird bereits von VT6 zusammen mit seinem Nachbarn erfüllt, die zusammen eine 2,2 mA Stromquelle bilden,und das ist auch der Basisstrom für den Schalttransistor.
Vielleicht ist ja auch dieser Basisstrom zu groß, und VT14 braucht vielleicht einen Basisableitwiderstand von ca. 560 Ohm.
Die aktive Seite liefert 20mA Strom. Die minimale Spannung wird auf der passiven Seite bestimmt und zwar durch die Durchlassspannung der grünen LED. Auch wegen der Basisstromquelle und der LED von VD2 kann die Spannung nicht kleiner als ca. 2V werden.
In der Schaltung sind bereits alle genannten Anforderungen berücksichtigt. Die meisten Bauteile in der Schaltung erfüllen einen mehrfachen Zweck. Deshalb ist das Ganze recht verwickelt.
Ist richtig. Was das "sternförmig" angeht, weiß ich auch nicht so richtig. Dafür habe ich nie eine Anwendung gesehen, immer nur Drucker und solch einfache Sachen. Ich vermute aber, die haben sowas wie Token Ring (mit 2400 Bd :-) ) gemeint.
Was ist denn nun eigentlich aus dem Ausgangsproblem geworden?
Das Problem hat sich gelöst. Ich hab den Schleifenstrom an der falschen Stelle oszillografiert, nähmlich direkt am Empfänger hinter der Leitung(snachbildung).
Wenn ich direkt am Kollektor des Schaltransistors einen Shunt einfüge, und oszillografiere, dann ist die Schaltgeschwindigkeit nicht mehr abhängig von der Leitunskapazität.
Terminstress halt. Ich hatte es echt nicht mehr geblickt, weil der aktive Sender viel schneller war, als der passive. Beim passiven Sender muss halt die ganze Leitungskapazität umgeladen werden, beim aktiven ändert sich (fast) nur der Strom, daher ist er viel schneller.
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