potentialfreie Abfrage von Kontakten

Hallo,

ich stehe vor der Aufgabe, 32 Kontakte mit einem Microcontroller abzufragen.

Dabei sollte eine Potentialtrennung der Kontakte auch untereinander realisiert werden. Allerdings bestehen keine speziellen Anforderungen an die Spannungsfestigkeit, die Kontakte selbst sind auch potentialfrei.

Nach Möglichkeit möchte ich eine Lösung ohne Optokoppler finden, oder mit anderen Worten nichts verwenden, was auf Seite der Kontakte eine Betriebsspannung braucht.

Ich hatte schon überlegt, ob man dafür einen Mini-Übertrager (Schalenkern o.ä.) einsetzen kann, der sich ja als Induktivität verschieden verhält, je nachdem ob die Sekundärseite offen oder geschlossen ist.

Womit könnte man das schaltungstechnisch am einfachsten auswerten?

- Güte der Primärspule?

- abreissen der Schwingungen eines Oszillators?

- ...

Die Anforderungen an die Abfragegeschwindigkeit sind nicht hoch, ca. 1 Abfrage pro Sekunde und Kontakt genügt vollauf.

Vielleicht habt ihr ja eine Idee. Vorschläge für völlig andere Lösungen sind natürlich auch willkommen.

Lutz

--
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Lutz Schulze
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Was spricht dagegen? Dank fertiger DC-DC-Wandlermodule ist das Bereitstellen einer solchen Versorgungsspannung trivial.

Theoretisch sicher möglich, aber sehr viel teurer, sehr viel platzaufwändiger und sehr viel problematischer in Bezug auf die EMV.

Hergen

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Hergen Lehmann

Stimmt natürlich. Einziger Nachteil wäre, dass alle Kontakte wieder an einem Potential liegen, wenn man nicht mehr als einen von den Wandlern davon einsetzt.

Im Moment nur ein Gedankenspiel, mir schwebte aber schon immer mal was vor, was eingangsseitig völlig 'in der Luft hängt'.

Bin jetzt gedanklich bei diesen kleinen Printrafos für Netzspannung angekommen (z.B. 230/6 Volt und dabei einige mA) Die sind ja nur wenige mm gross und einige Gramm schwer. Allerdings mit knapp 2 Euro etwas teuerer als Optokoppler. Wenn man die primärseitig als Teil eines Spannungsteilers mit einem Widerstand betreibt und den mit einigen Volt und 50 Hertz speist, sollte sich die Teilspannung in der Mitte deutlich ändern, wenn man die Sekundärseite des Trafos durch den Kontakt kurzschliesst. Mit der EMV dürfte es dann dort bei einigen hundert mV und 50 Hz Sinus wahrscheinlich keine Sorgen geben.

Über einen Multiplexer und kleinen Verstärker/Gleichrichter sollte das dann nach ein paar Halbwellen detektierbar sein. 32 Messungen pro Sekunde werden das dann zwar nicht, aber man könnte ja auch 2 Systeme parallel betreiben oder die Frequenz etwas erhöhen.

Muss ich mal eingangsseitig testen (interessiert mich einfach).

Lutz

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Lutz Schulze

"Lutz Schulze" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@4ax.com...

Noe, fertige Ringkernkoppler wie sie auf Ethernet-Karten zu finden sind, oder Koax-SPDIF, Qualitaet ist ja fast egal nur selber wickeln willst du sie nicht. Der Trick waere, wie man den Kurzschluss sekundaer durch Digitaltechnik primaer erkennt, ggf. A/D-Wandler im uC fuer Schaltschwelle. Im Primzip halt primaer ueber Vorwiderstand (gleichspannungsfrei, statt Kondensator vielleicht anderen Abschluss an invertierten Ausgang?) ansteuern und Spannungsabfall messem, Frequenz passend zum Trafo, Gleichrichtung hoffentlich nicht noetig durch synchrones A/D-auslesen.

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MaWin

Ethernetübertrager wäre ideal, die gibt es auch zu 8 Stück in einem Gehäuse.

Habe bei den relativ geringen Induktivitäten etwas Bedenken, dass man mit zu hohen Frequenzen arbeiten muss (EMV-Probleme) und dann auch die Kapazität der Leitung zum Kontakt störend wirken kann.

Ich werde erst mal einen Testaufbau mit Oszi machen.

Lutz

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Lutz Schulze

Fand gerade noch einen Übertrager für Ethernet am Slotblech eines ältereren Motherboards:

Über 2,2 KOhm habe ich testweise 50 KHz Sinus mit 3 Volt Spitze Spitze eingekoppelt.

An der Primärwicklung des Übertragers lagen dann noch etwa 0,3 Volt an. Wie schon vermutet, wird das bei niedrigeren Frequenzen schnell weniger (bei 10 Khz 75 mV). Bei 100 Khz waren es dann schon 1,5 Volt.

In allen drei Fällen ging das Signal bei Kurzschluss auf der Sekundärseite fast auf 0 zurück. Mit einem so starken Effekt hatte ich gar nicht gerechnet.

Die Frequenzen sind mir für die geplante Verwendung allerdings etwas hoch, werde wohl noch mit einem kleinen NF-Übertrager testen.

Lutz

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Lutz Schulze

Lutz Schulze schrieb:

Nimm doch eine Gleichtaktdrossel, so 2x22-47mH, gibts auch immer wieder billig als Restposten.

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

Welche ? Es gibt z.B. Reeds, also gasdicht die Kleinsignal können. Und es gibt offene Schalter die eigentlich für 220V mit Lichtbogen usw. ausgelegt waren. Letztere brauchen Mindestspannung ( z.B. 5V ), Mindeststrom ( einige mA ) um mit den Fremdschichten fertigzuwerden. Sollte bei der Auslegung der Schaltung berücksichtigt werden.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Lutz Schulze schrieb:

Bei Analog-Devices gibt's doch diese icoupler. Da waren doch auch welche mit integriertem DC-DC Converter.

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Gruß Andreas

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Andreas Fecht

Wenn die Kontakte potentalfrei sind, was spricht dagegen, diese miteinander zu verbinden?

Gruß

Stefan

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Stefan Brroering

Ich werde mal testen, wie das Frequenzverhalten durch den Ferritkern ist.

Lutz

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Lutz Schulze

Wenn da noch ein paar Kabel dazwischen sind und im Lauf der Zeit auch mal was neues angeklemmt wird, lässt sich nicht immer ausschliessen, dass potentialfrei eher die Theorie beschreibt. Merkt ja auch keiner, solange es nur eine falsche Verbindung an einer Stelle ist. Beim zweiten Fehler kann der Strom dann ungewollte Wege nehmen ....

Die Chance dafür steht schlechter, wenn jeder Kontakt für sich völlig allein ist. Deshalb geisterte mir das schon ab und an mal durch den Kopf, wie das mit wenig Aufwand realisierbar wäre.

Lutz

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Lutz Schulze

Lutz Schulze schrieb:

em

Hallo,

wenn Du mit m=F6glichst kleinen Trafos bzw. =DCbertragern auskommen wills= t,=20 dann bist Du gezwungen mit mehr als 50 Hz zu arbeiten, aber 400 Hz statt =

50 Hz erlaubt auch schon sehr kleine Kerne und ist noch nicht so hoch.

Bye

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Uwe Hercksen

Meine Gedanken gehen in die Richtung, dann lässt sich auch schneller abtasten.

Allerdings weiss ich noch nicht, ob ich das wirklich so realisiere. Die Einwände hinsichtlich Mindeststrom am Kontakt sind nicht von der Hand zu weisen, habe da vor Jahren auch schon Erfahrungen gemacht.

Lutz

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Lutz Schulze

Selbermachen: ein TL494 o.ä., und dann pro Kanal ein eigener kleiner Übertrager, der die Hilfsversorgung erzeugt - ungeregelt sollte ja für die Anwendung reichen.

cu Michael

--
Some people have no respect of age unless it is bottled.
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Michael Schwingen

Lutz Schulze schrieb:

Hallo,

ich w=FCrde probieren f=FCr die 32 Kontakte eine Wechselspannung mit 400 = Hz=20 oder einigen kHz zu erzeugen und dann pro Kontakt ein kleiner Trafo der=20 =FCber einen Widerstand von dieser Wechselspannung gespeist wird. An der =

Sekund=E4rwicklung der Kontakt, wenn =FCber die Prim=E4rwicklung nur weni= g=20 Spannung abf=E4llt ist der Kontakt zu, sonst offen. Zum Auswerten der Spannung Diode, Tiefpass und Komparator.

Bye

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Uwe Hercksen

Lutz Schulze schrieb:

Naja, es gibt ja auch noch Kondensatoren:

Takt o---R1---C1---Kontakt---C2---R2---o Masse

An "Takt" kommt ein Rechtecksignal und an R2 wird die Spannung mit einem Komparator gemessen.

Wenn Impulse an R2 vorhanden sind, ist der Kontakt geschlossen, wenn keine Impulse vorhanden sind, ist er geöffnet oder zu hochohmig. Das kann man ja beliebig dimensionieren, auch für den Mindeststrom über den Kontakt usw.

Anti-Parallel zu R2 noch eine Diode, zur Begrenzung der negativen Spitzen. Auch sonst noch ein paar Klemmdioden einbauen.

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Michael Roth

Michael Roth schrieb:

Dann ist es nicht potentialfrei. Über diese Kondensatoren werden Gleichtaktschwankungen von der einen Seite auf die andere Seite übertragen und umgekehrt. Bei Übertragern passiert das nicht.

Michael

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Michael Rübig

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