24V Sensor an µC

[Anse]

Hallo,

die meisten Sensoren(z.B. induktive Näherungsschalter) in der Industrie arbeiten mit 24V PNP Ausgängen. Mit den 5V Eingängen der AVRs verträgt sich solch ein Sensor daher nicht so gut. Wie kann der Eingang geschützt werden?
Ein Optokoppler ist in meinem Anwendungsfall etwas übertrieben. Meine Lösung sieht jetzt so aus:

Eingangsbeschaltung.PNG (8.06 KiB) 3537-mal betrachtet

Bei E8 liegen die 24V des Sensors an. Die LED ist zum prüfen, ob Spannung am Eingang anliegt.
Der Vorwiderstand ist so berechnet, das ca. 10mA fließen.
Im Netz finden sich einige Vorschläge. Manche habe noch einen Kondensator(10-100nF) parallel zur Z-Diode.

Anse

[alterhase]

Saubere Lösung. Den C würde ich möglichst nahe dem µC setzen.
Wenn es um größere Distanzen oder mehrere Sensoren verteilt geht, würde ich trotzdem einer Optokopplerlösung den Vorzug geben.
Erdschleifen suchen und beheben kann allzuleicht in Arbeit ausarten

[topas]

Was ist an einem Optokoppler übertrieben? Das ist ein Cent-Artikel. In der Industrie wird noch sehr viel mit Relais gearbeitet. Niemand schaltet Gleichstromsignale direkt auf Netzwerkmodule - so schön sie auch entstört sind.
Ich bitte darum, eine Bastelei nicht mit dem Begriff "Industrie" zu verknüpfen. So ein "Industrie"-Eingang ist eine robuste Sache. Ein Optokoppler ist da Ehrensache. Und 30V Gleich- oder Wechselspannung steckt der locker weg. Auch falsch aufbeschaltet und mit Überspannung behaftet. Anses Schaltung hat mit Industrie nix zu tun.

[Tim Sasdrich]

Für die Bastelei würde vermutlich sogar ein Spannungsteiler aus Widerstand und Eingangswiderstand funktionieren. Ist aber sehr unschön.

Aber was ist, wenn kein Signal anliegt? Liegen dann vom Sensor 0V an oder hängt der Ausgang dann in der Luft? Und bei Fall 2: Hängt der Eingang dann auch in der Luft oder zieht ihn der Widerstand der Z-Diode auf 0V weil diese ja nicht ideal ist? Ein Widerstand gegen Masse würde dieses Problem lösen, aber die LED leuchten lassen.
Man könnte auch eine LED mit entsprechend hoher Durchlassspannung (oder mehrere in Reihe) anstatt der Z-Diode nehmen und einen passenden Widerstand davor (und wenn nötig noch einen parallel zu den LEDs) setzen um den Controller zu schützen.

Was für den Hobby-Bereich ausreicht, tut dies meist nicht im Industriebereich.

[Anse]

Danke mal für Eure Hinweise. Da kam was nicht ganz richtig rüber. Es sollen erst ein mal nur Sensoren aus der Industrie verwendet werden. Das Board soll mal ein paar Pneumatikzylinder Steuern. Dazu gehört eben auch Abfrage der Endschalter der Zylinder. Wegen Masseschleifen werde ich wohl kein Problem bekommen. Versorgung kommt alles aus einem Netzteil. Zu dem sind alle Sensoren im direkten Umfeld.

Die Hinweise kann ich aber auch so gut gebrauchen. Ich hab schon Anfragen für ein Gerät, das im richtigen Industrieumfeld eingesetzt werden soll.
In den Bedienungsanleitungen von Geräten, die in der Industrie eingesetzt werde ist oft auch die Eingangsbeschaltung dargestellt:

SMT-BD1 manual (1.82MB)

Aus dem PDF von http://www.infranor.com/dynasite.cfm?dsmid=83439&pid=152&ppid=152&pdsmid=83970.
Also es geht auch ohne Optokoppler. Dieser Eingang kann zusätzlich noch zwischen neg. oder pos. Logik umgeschaltet werden. Damit wäre auch die Frage von Tim geklärt, wegen des Pull Down Widerstandes.

[topas]

Natürlich geht es auch ohne Optokoppler. Was ein Hersteller innerhalb seines Systems macht, ist ja auch seine Sache. Erst wenn verschiedene Gewerke aufeinander treffen ist die Schnittstelle interessant. Ist evtl. auch eine Haftungsfrage (wenn der Roboter eine Wand wegräumt... ).
Wenn das Gerät auf die Menschheit losgelassen wird, muss der TÜV oder ein ähnlicher Verein sein OK geben. Schaltpläne lesen können die auf jeden Fall.

[alterhase]

...Aber was ist, wenn kein Signal anliegt? Liegen dann vom Sensor 0V an oder hängt der Ausgang dann in der Luft?

Zweiteres.

Und bei Fall 2: Hängt der Eingang dann auch in der Luft oder zieht ihn der Widerstand der Z-Diode auf 0V weil diese ja nicht ideal ist?

Sehr gut überlegt!
Der differenzielle Widerstand von LED und Z-Diode sind im "stromlosen" Zustand sehr hoch. Siehe differentieller Widerstand.
Beide Schaltschwellen des Eingangs liegen unter der Z-Spannung und Einstreuungen könnten diese erreichen.

Ein Widerstand gegen Masse würde dieses Problem lösen, aber die LED leuchten lassen. ...

Ich würde den parallelen C als Lösung gegen NF & HF Einstreuungen betrachten. gegen Kriechströme, sofern möglich, noch einen 10k bis 100k Pulldown.

Edit:

...Saubere Lösung. ...

nach genauerem Überdenken, vielleicht doch nicht so ganz.

[Anse]

Wenn das Gerät auf die Menschheit losgelassen wird, muss der TÜV oder ein ähnlicher Verein sein OK geben. Schaltpläne lesen können die auf jeden Fall.

Welches Gerät meinst Du jetzt damit?

Hier noch die Beschaltung mit Änderung für die einfacheren Anwendungsfälle:

Eingangsbeschaltung.PNG (10.68 KiB) 3432-mal betrachtet

So sollte es gehen.

[alterhase]

...So sollte es gehen. ...

Da bin ich mir sicher.