Beckhoff Eingangsklemme KL1408 und Radarbewegungsmelder

[xfred343]

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Hallo, diesmal eine Bastelaufgabe, vielleicht hat das ja schon jemand gemacht

Da in meinem (gekauften) Haus unzählige SPS verbaut sind, kam mir jetzt die Idee, an eine Beckhoff 1408-24V Eingangsklemme einen Radar-Bewegungsmelder (die Platinen gibts um einige Euro, haben eine Spannungsversorgung von 3-28V und einen 3,3V Ausgang) so an den 1408 zu hängen, dass ich nur 2 Drähte benötige, also +24Volt und den Digitaleingang.

Nach meinen ersten Gedanken sollte diese "Bastelei" funktionieren.. Der Digitaleingang schaltet nach ersten Messungen nämlich erst ab ca. 6 mA durch, also wär genug Power für die Stromversorgung schon mal da. Intern arbeitet der Bewegungsmelder mit 3,3V - der Ausgang schaltet dann leider nur 3V3 HIGH-Potential durch (mit GND wärs einfach gewesen). Ich möchte noch ohne zusätzlichen Treibertransistor auskommen.. also müsste es mit einem Widerstandsspannungsteiler ja irgendwie klappen.

Der Vorteil:

• man erspart sich einen weiteren Pol
• die Gefahr eines Kurzschlusses, wenn ich 0V und 24V zum Bewegungsmelder lege ist nicht gegeben.

Hat wer Ideen dazu?

 

[Heinileini]

Kannst Du nähere Angaben zu dem BewegungsMelder machen? DatenBlatt? Zumindest angedeutete Innenschaltung des Teils?
Vermute mal, das Teil hat 3 Anschlüsse.

Was hast Du gegen einen zusätzlichen Transistor einzuwenden? Hat doch nur 3 Beinchen. Bei einem SpannungsTeiler hast Du auch schon 2 Bauteile mit je zwei Beinchen.

PS:
Den Satz "Vorteil: die Gefahr eines Kurzschlusses, wenn ich 0V und 24V zum Bewegungsmelder lege ist nicht gegeben." verstehe ich nicht.

PPS:
Der MasseAnschluss des BewegungsMelders liegt an + oder - ?

 

[Plan_B]

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eine übliche 24V Eingangsbaugruppe erkennt High erst ab so ~15V.
Wie willst Du das mit einem 3V3-Ausgang ohne Treibertransistor hinbekommen?
Hat Deine Ausgangsstufe einen Opencollector, dann ist es möglich, beißt sich aber mit Deiner 3,3V-Angabe. Das hört sich nach einem direkten Ausgang des Chips an. Da hier schon eine Verbindung zur 3,3V-Versorgung besteht, wäre eine zusätzliche Verbindung zu +24V, wie für PNP-Eingangsstufen erforderlich, nicht hilfreich.

 

[xfred343]

PS:
Den "Vorteil", "die Gefahr eines Kurzschlusses, wenn ich 0V und 24V zum Bewegungsmelder lege ist nicht gegeben." verstehe ich nicht.

Naja, wenn ich 3 Pole nehme (also 0V, 24V und Bewegungsmelder-Ausgang) hätte ich die gesamte SPS-Versorgung auch beim Bewegungsmelder, wenn der jetzt irgendwo gut zugänglich hängt, könnt jemand (z.B. ein Einbrecher oder ich selbst in meiner Verwirrtheit beim Basteln) versehentlich 0V und 24V kurzschließen, was zum Ausfall eines ganzen SPS-Stranges führen würde ..

 

[Heinileini]

Ach sooo, Du meinst, der Vorteil liegt darin, dass Du die 0V NICHT bis zum BewegungsMelder durchschleifen musst.

Wie schaut's denn mit Details zum BewegungsMelder?

 

[PN/DP]

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Wie der Name schon sagt: Ein Spannungsteiler teilt eine Spannung. Wie willst Du 3,3V "teilen", so daß mindestens 15V rauskommen?

versehentlich 0V und 24V kurzschließen, was zum Ausfall eines ganzen SPS-Stranges führen würde ..

Für sowas wurden Sicherungen erfunden.


Harald

 

[Heinileini]

So würde ich mir grob die Schaltung vorstellen (ohne das gestrichelte Kästchen näher zu kennen):

 

[Plan_B]

Ich komm da grad nicht mit klar: was ist denn der untere Anschluss des gestrichelten Kästchens und warum geht der direkt auf den SPS-Eingang?

Was die Gefahr des Kurzschlusses angeht, bin ich gebranntes Kind. Gemeint ist wahrscheinlich die Überlastung irgendeines Bauteils, das den 24V nicht direkt gewachsen ist. Genau da liegt der Vorteil der Open-Collector-Stufe, weil man nur das Massepotential verbinden muss. Fast so gut, wie ein Koppelrelais, nur viel weniger Ansteuerleistung.

 

[Heinileini]

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Ich komm da grad nicht mit klar: was ist denn der untere Anschluss des gestrichelten Kästchens ...

Gestricheltes Kästchen ("ArbeitsHypothese"):
- obere Klemme : <= +28V
- rechte Klemme : Ausgang <= 3,3V
- untere Klemme : 0V alias "Masse"/BezugsPotenzial des Radar.

... und warum geht der direkt auf den SPS-Eingang?

Weil der TE nur zwei Strippen zum Sensor möchte. Hier fliesst immer Strom - auch im "RuheZustand". Bei aktivem Ausgang des Sensors wird zusätzlich ein Strom am Sensor vorbei geleitet, um den SPS-Eingang auf Hi zu schalten.
Die Z-Diode soll verhindern, dass die BetriebsSpannung am Radar zu gering wird.
Der EmitterWiderstand sorgt für eine Begrenzung des geschalteten Stromes.
Der Widerstand parallel zum SPS-Eingang sorgt ggfs dafür, dass trotz des "RuheStroms" sicher Lo am SPS-Eingang erkannt wird.
Anstelle des "normalen" Transitors wäre evtl. ein DarlingtonTransitor geeigneter.

PS:
Beim Schalten ändert sich die BetriebsSpannung am Radar. Man sollte damit rechnen, dass sich dadurch eine SchaltHysterese ergeben könnte - oder genau das Gegenteil davon (wie auch immer das Gegenteil von "Hysterese" heissen mag).

PPS:
Hysterese ist zwar grundsätzlich gut. Es könnte aber auch sein, dass sie zu stark wirksam wird und sich die Schaltung"aufhängt", will sagen "speichernd" wird.

 

[Plan_B]

Also der klassische Opencollector braucht ein Bauelement weniger

 

[xfred343]

Für sowas wurden Sicherungen erfunden.


Harald

Naja, aber gerade mit der Sicherung fällt ja dann der 24V Stromkreis aus.. und damit sind alle Eingänge LOW, genau das ist der Vorteil, wenn gleich gar keine Betriebsspannung vorhanden ist..

 

[Heinileini]

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Also der klassische Opencollector braucht ein Bauelement weniger

Das sehe ich genau umgekehrt, jedenfalls wenn die "untere Klemme" des Radar-Moduls tatsächlich der BezugsPunkt für die maximale AusgangsSpannung von +3,3V sein sollte und am Emitter des Transistors liegt, der mit seinem offener Kollektor herausgeführt sein sollte.

Aber wir können hier vortrefflich weiter spekulieren, solange sich der TE nur noch zu irrelevanten Aspekten hier äussert ...

 

[PN/DP]

Für sowas wurden Sicherungen erfunden.


Harald

Naja, aber gerade mit der Sicherung fällt ja dann der 24V Stromkreis aus.. und damit sind alle Eingänge LOW, genau das ist der Vorteil, wenn gleich gar keine Betriebsspannung vorhanden ist..

... und für sowas wurde die "kanalgranulare" Einzelsicherung erfunden. Eine Sicherung nur für das eine Gerät oder nur für das eine Kabel/die eine Ader.

Ich würde hier einfach einen "klassischen" Optokoppler nehmen, um das 3,3V-Signal an einen 24VDC-SPS-Eingang anzuschließen. Gibt es anklemm-fertig für wenige Euro. Kann man auch selber basteln aus 1 Optokoppler + 1 Widerstand (plus Leiterplattenklemmen in der Luxusvariante). Hast Du mal ein Datenblatt von Deinem Gerät bzw. wieviel Ausgangsstrom kann das Gerät treiben? Den Optokoppler platziere so nah wie möglich bei/in Deinem Sensor/Gerät, dann brauchst Du zum SPS-Eingang nur ein zweiadriges Kabel und Du kannst ganz ohne Sicherung nach Herzenslust Kurzschlüsse an dem Kabel machen ohne daß Deine SPS ausfällt. Falls Du Angst vor einem Erdschluss hast kannst Du auch noch eine Sicherung für das Kabel spendieren.

Da behilft man sich am besten mit Optokopplern, gerne gleich 4-fach oder 8-fach Module.

Wenn es günstig sein soll/darf, dann suche mal nach
DST-1R8P-P
DST-1R8P-P al-zard
817 optokoppler 12v
z.B. hier kannst Du alle typischen Eingang/Ausgang Spannungen wählen:

18.46€ |8 kanäle Photoelektrischen Isolation Modul PLC Signal Level Spannung Konverter PNP Ausgang DST 1R8P P mit Stander|Air Conditioner Parts| - AliExpress

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Alle namhaften Klemmenhersteller haben auch 1-Kanal-Optokoppler zu Industriepreisen im Angebot.

Harald

 

[Heinileini]

Ich würde hier einfach einen "klassischen" Optokoppler nehmen, um das 3,3V-Signal an einen 24VDC-SPS-Eingang anzuschließen.

Ich neige eigentlich auch dazu, OptoKopplern im Zweifelsfall den Vorzug zu geben, Harald.
Aber in diesem speziellen Fall, wie würde Deine Schaltung mit nur einem Vorwiderstand für die LED des OptoKopplers in etwa aussehen (vorausgesetzt, die LED kann mit einem genügend hohen Strom [z.B. 10 mA?] am Ausgang des Radar betrieben werden)?

 

[PN/DP]

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Am 3,3V-Ausgang des Sensors den Vorwiderstand zur Sendediode des Optokopplers. Die Sendediode je nach Ausführung/Fähigkeiten des 3,3V-Ausgangs gegen +3,3VDC oder gegen GND schalten. Die andere Seite des Optokopplers: +24VDC an den Fototransistor-Kollektor und den SPS-Eingang an den Fototransistor-Emitter (NPN-Transistor). Da braucht es keinen Widerstand, der SPS-Eingang ist der Arbeitswiderstand gegen 0V.

Harald

 

[Heinileini]

... Die Sendediode je nach Ausführung/Fähigkeiten des 3,3V-Ausgangs gegen +3,3VDC oder gegen GND schalten. ...

Hmmm. Woher nehmen die +3,3 VDC, Harald? Und wie in die Schaltung integrieren?
Habe mal versucht Deine Vorschläge zu malen, aber meine geliebte Z-Diode übernommen.
Allerdings dient sie weiterhin dazu, die minimale BetriebsSpannung des RadarModuls nicht unter ca. 5 V fallen zu lassen.
Vorsicht! Die Schaltung enthält keine Begrenzung, die Spannung am Ausgang des RadarModuls nicht über 3,3 V ansteigen zu lassen!
Weiterhin wird unterstellt, dass der OC mit den 10 mA (?) für die LED nicht überfordert wird.
Ist das denn so in Deinem Sinne, Harald?

 

[PN/DP]

Heinrich, Du denkst zu kompliziert. Die 3,3 VDC (oder 5 VDC ?) muß der Sensor ja schon als Betriebsspannung haben. Da könnte man noch ca. 10 mA für die Optokoppler-Sendediode abzapfen. Und man kann/sollte den Optokoppler auch zur Potentialtrennung verwenden Danke für Dein Bild, ich habe es einfach überarbeitet.

 

[Heinileini]

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Heinrich, Du denkst zu kompliziert. Die 3,3 VDC (oder 5 VDC ?) muß der Sensor ja schon als Betriebsspannung haben.

Ja, das Recht, auch mal zu kompliziert zu denken, nehme ich mir einfach, Harald!
In diesem Fall war/bin ich auf die Aufgabenstellung ...

... Radar-Bewegungsmelder (die Platinen gibts um einige Euro, haben eine Spannungsversorgung von 3-28V und einen 3,3V Ausgang) so an den 1408 zu hängen, dass ich nur 2 Drähte benötige, also +24Volt und den Digitaleingang. ...

... fixiert.
Und ich sehe noch nicht, wie die 3,3 VDC (die der Sensor ja schon als Betriebsspannung haben muss) bis zum Radar-Sensor gelangen, ...
- ohne 1 weitere Leitung zu spendieren (in der Variante ohne PotenzialTrennung bzw. mit PotentzialTrennung am SPS-Ende der 2 Drähte) bzw.
- ohne 2 weitere Leitungen zu spendieren (in der Variante mit PotenzialTrennung in Sensor-Nähe).

 

[PN/DP]

Vielleicht teilt uns der OP mal mit, was für ein Gerät (Typ) genau er da hat? Gerne auch noch ein Foto von der Elektronik und dem Kabel-Anschlußraum.

Hast Du mal ein Datenblatt von Deinem Gerät bzw. wieviel Ausgangsstrom kann das Gerät treiben?

Harald

 

[xfred343]

Wow, vielen Dank einmal für die vielen Inputs, Optokoppler klingt auch gut.. auch die Hinweise zur Hysterese waren recht interessant.
Mein Wunsch, alles an 2 Polen zu betreiben wurde leider enttäuscht.. hab nämlich alles mal auf einer Lochrasterplatine aufgebaut und mal experimentiert, die Schalthysterese der SPS ist recht groß, arbeitet ganz klar als Schmitt-Trigger, der Stromverbrauch des Radarmoduls auch zu hoch - um genügend Strom zu ziehen, schaltet die SPS schon durch.

Aber selbst die 3-polige Variante war nicht so einfach. Das Radarmodul löst sich in Rauch auf, wenn man es direkt an der SPS-Betriebsspannung betreibt, selbst wenn man den OUT-Ausgang unbeschaltet lässt - also die im Netz kursierenden Infos 4-28V dürften nach oben etwas übertrieben sein. Hab mal daher einen 1k Widerstand zur Plusversorgung geschaltet und experimentiert auch mit 4K7 Richtung Plus - geht alles, die Stromaufnahme beträgt dabei immer ca. 3 mA, am Pluspol des Moduls mess ich ca. 12V, also dürfte es eine eigene Stabilisierung haben.

Ich hab jetzt eine invertierende Schaltung mal entworfen und durchgemessen und muss sagen, geht super sauber..
Also SPS ist dauernd auf 1 bis Bewegung erkannt wird, dann geht sie für ca. 1-2 Sekunden auf 0 (was bei anderen Bewegungsmeldern wegen des Sabotageeffektes auch so ist).

Muss sagen, der Baustein RCWL-0516 geht echt super.. sogar in einer Verteilerdose versteckt erkennt er jeden Vorbeigehenden.. eigentlich erstaunlich um den Preis..Naja im harten Industriebereich würd ich ihn nicht einsetzen, aber für meinen Weinkeller reicht es, und wenn das Licht einmal nicht angeht, dann gibts halt nur Mineral statt Wein ;-)

Hab gerade die erste Schaltung von Heinileini mit der 2-Drahtlösung und dem Widerstand von KL1408 IN gegen Masse genauer analysiert, könnt funktionieren - die muss ich noch unbedingt ausprobieren - hoffe, ich komm die nächsten paar Tage dazu..