|
EIN- AUSGABE C-CONTROL M-UNIT
TTL Ports und galvanische Trennung
Die digitalen Ein- und Ausgänge der M-Unit können mit
TTL Pegel angesteuert werden bzw. erzeugen ein TTL Signal wenn sie als
Ausgang programmiert sind. Zusätzlich ist CMOS Kompatibilität gegeben.
Somit kann alles was sich an diese Pegel hält problemlos und direkt an
die M-Unit angeschlossen werden.
Verwendet man die M-Unit für MSR (Messen Steuern
Regeln) Aufgaben steht man oft vor dem Problem andere Spannungspegel
zu verarbeiten und zu erzeugen. Um Rückwirkungen von anderen Verbrauchern
auf die M-Unit zu verhindern ist zusätzlich eine galvanische Trennung
der Stromkreise erwünscht. Besonders starke Stromverbraucher wie z.B.
Halogenlampen, induktive Lasten wie z.B. Motoren oder Magnetventile können
Störungen erzeugen die einen Microcontroller beeinflussen können.
Für die galvanische Trennung der Stromkreise verwenden
die folgenden Schaltungen einen Standard Optokoppler. In einem Gehäuse
sind eine LED als Eingang und ein Fototransistor als Ausgang angeordnet.
Es besteht keine elektrische Verbindung zwischen den Bauteilen. Optokoppler
gibt es in sehr vielen Ausführungen von vielen Herstellern.
Eingang für Kleinspannung
Die Schaltung kann mit Gleich oder Wechselspannung von
etwa 5V - 24V angesteuert werden. Die LED im Optokoppler braucht einen
Strom von etwa 10mA um den Fototransistor sicher zu schalten. T1 arbeitet
mit D2 und D3 als einfache Konstantstromquelle. D4 wirkt bei Gleichspannung
(E3 = Plus, E4 = Minus) als Verpolschutz und bei Wechselspannung als Gleichrichter.
R6 und C3 bilden ein Siebglied und sind nur bei Wechselspannung am Eingang
notwendig da sonst der TTL Ausgang im Rhythmus der Netzfrequenz schalten
würde. R5 ist nur erforderlich, wenn auf der M-Unit kein pull up Widerstand
vorhanden ist. GND_A wird mit GND, und +5V mit dem 5V Anschluss der M-Unit
verbunden.
Leistungsausgang für Kleinspannung
Ein Digitalport der C-Control M-Unit steuert über einen
Widerstand zur Strombegrenzung direkt einen Optokoppler an. Die Leistungsstufe
besteht nur aus dem P-Kanal Power MOSFET T2 und einem Widerstand. Der
Widerstand hält Gate von T2 auf positiver Spannung und sperrt somit T2.
Wenn die LED im Optokoppler leuchtet wird der Fototransistor durchgeschaltet
und Gate von T2 auf GND_B gezogen. Dadurch wird ein Verbraucher (A1 und
A2) eingeschaltet. Was T2 schalten kann hängt vom eingesetzten Bauteil
ab. Im Beispiel kann der eingesetzte Transistor gut 10A bei 12V schalten.
Da T2 als Schalter arbeitet entsteht nur eine geringe Verlustleistung
und es ist kein Kühlkörper notwendig. Die Schaltung kann z.B. 12V Halogenlampen
direkt ansteuern. Ebenso können induktive Verbraucher wie Elektromotoren
oder Magnetventile direkt geschaltet werden. T2 ist durch eine interne
Diode gegen Induktionsspannungen geschützt. Die möglichen, großen Ströme
sind bei der Gestaltung der Verdrahtung zu beachten. GND_A wird mit GND
der M-Unit verbunden. + 12V und GND_B gehören zur Stromversorgung des
Verbrauchers.
Eingang für Netzspannung
!!! Achtung Lebensgefahr !!!
Diese Schaltung arbeitet mit 230V Netzspannung. Diese Schaltung dürfen
nur Leute mit entsprechender Ausbildung aufbauen.
C1 und R2 begrenzen den Strom für die LED im Optokoppler
auf etwa 10mA. D1 schützt die LED vor der negativen Halbwelle der Wechselspannung.
R3 und C2 bilden ein Siebglied um eine Gleichspannung am TTL Ausgang zu
erhalten. Lässt man das Siebglied weg erhält man am TTL Ausgang ein Rechtecksignal
mit der Netzfrequenz von 50Hz. GND_A wird mit GND, und +5V mit dem 5V
Anschluss der M-Unit verbunden.
Für C1 darf man nicht jeden beliebigen Kondensator einsetzen.
Es gibt für diese Zwecke spezielle Kondensatoren die besonders gekennzeichnet
sind.
Bei der Gestaltung einer Leiterplatte ist der Bereich
der Netzspannung räumlich von den übrigen Bauteilen zu trennen. Im Bereich
der Potenzialtrennung dürfen keine Leiterbahnen verlegt werden.
Ausgang für Netzspannung
Neben einfachen Relais für Netzspannung, die von der
M-Unit mit einem Transistor angesteuert werden, eignen sich auch elektronische
Lastrelais für direktes Schalten von Netzverbrauchern. Es gibt verschiedene
Ausführungen.
Viele Typen werden direkt über einen Vorwiderstand wie
eine LED angesteuert (Polarität beachten, Datenblatt lesen). Im Beispiel
wird E7 mit einem Port und E8 mit GND der M-Unit verbunden. Das Lastrelais
schaltet, wenn der Port auf ON gesetzt wird. Lastrelais können in der
Regel nur Wechselspannung schalten. Wichtig ist eine integrierte Nullspannungsschaltung.
Sie sorgt dafür, das das Relais nur beim Nulldurchgang der Wechselspannung
schaltet. Dadurch entstehen keine Störungen auf der Netzleitung. Inzwischen
gibt es aber auch Typen die Gleichspannung schalten können. Vor dem Einsatz
von Lastrelais sollte immer das Datenblatt gelesen werden. Während normale
Relais bei Überlastung Funken sprühen oder überhitzen, sind Lastrelais
dann meistens schon zerstört.
M.L. 04/2005
|
