Digitale Current Loop Schnittstelle

[Peter Heckert]

Hallo,

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.


TIA,

Peter

 

[Thomas Belau]

Peter Heckert wrote:

Hallo,

ich suche Schaltbilder für eine digitale Current Loop Schnittstelle.

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.

MfG
Thomas Belau

 

[Thomas Belau]

MaWin wrote:

Thomas Belau <thomas.belau@z1013.de> schrieb im Beitrag
bfau95$njf$1@online.de>...

ich suche Schaltbilder für eine digitale Current Loop Schnittstelle.

Du meinst die "stinknormale" 4-20mA Stromschleife?

Nee, die waere ja analog. Wohl eher 20mA serielle current loop.
Aber ich weiss auch nicht, was er meint. Klingt alles spanisch.

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.

MfG
Thomas Belau

 

[Tilmann Reh]

Peter Heckert schrieb:

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.

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).

Auch ein passiver Empfänger mit Stromhysterese und genau definierter
Schaltschwelle (unabhängig vom CTR des Optokopplers) wäre interessant.

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.

Ich suche nur Designideen zur Verbesserung einer existierenden Schaltung,
es muss nichts Nachbaufertiges sein; es geht mehr ums Prinzip.

Dann schilder doch mal die existierende Schaltung und beschreib,
an welcher Stelle der Schuh drückt!

--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß.
http://www.autometer.de

==================================================================
In a world without walls and fences, who needs Windows and Gates ?
(Sun Microsystems)

 

[Tilmann Reh]

Thomas Belau schrieb:

Nee, die waere ja analog. Wohl eher 20mA serielle current loop.
Aber ich weiss auch nicht, was er meint. Klingt alles spanisch.

Neee, die ist üblicherweise digital. 4 oder 20 mA.

Schwachsinn.

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.

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.

--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß.
http://www.autometer.de

==================================================================
In a world without walls and fences, who needs Windows and Gates ?
(Sun Microsystems)

 

[Thomas Belau]

Tilmann Reh wrote:

Zusätzlich kann man heutzutage auch digitale Informationen mit
übertragen, suche mal z.B. nach HART-Protokoll. Trotzdem wird
die eigentliche Meßgröße immer analog übertragen.

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".

MfG
Thomas Belau

 

[MaWin]

Thomas Belau <thomas.belau@z1013.de> schrieb im Beitrag <bfb5hr$ur2$1@online.de>...

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.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx.net
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Thomas Belau]

MaWin wrote:

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).

Sach ich ja. Gleiches Medium (Strom) verschiedene Anwendungen. Und ja, das
ist der Fernschreioberkram.

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.

Warum nicht passiv? Wenn er ein aktives "Enggerät" schon hat?

MfG
Thomas Belau

 

[Peter Heckert]

Hallo Manfred,

MaWin wrote:

Thomas Belau <thomas.belau@z1013.de> schrieb im Beitrag
bfau95$njf$1@online.de>...

ich suche Schaltbilder für eine digitale Current Loop Schnittstelle.

Du meinst die "stinknormale" 4-20mA Stromschleife?

Nee, die waere ja analog. Wohl eher 20mA serielle current loop.

Exakt.

Aber ich weiss auch nicht, was er meint. Klingt alles spanisch.

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.


Grüsse,

Peter

 

[MaWin]

Thomas Belau <thomas.belau@z1013.de> schrieb im Beitrag <bfbd6o$6ej$1@online.de>...

Warum nicht passiv? Wenn er ein aktives "Enggerät" schon hat?

Er sucht einen 'passiven CL-Transmitter' und einen 'passiver Empfänger'

und merkt wohl nicht mal, das ihm dabei der Strom fehlt.
--
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[Thomas Belau]

MaWin wrote:

Er sucht einen 'passiven CL-Transmitter' und einen 'passiver Empfänger'
und merkt wohl nicht mal, das ihm dabei der Strom fehlt.

Mal ehrlich, so blöd, daß man nicht merkt, daß man für eine Stomschleife
welchen braucht, kann man nicht sein. Ist er ja auch nicht! -> Neues
Posting.

 

[Peter Heckert]

Hallo MaWin,

MaWin wrote:

Thomas Belau <thomas.belau@z1013.de> schrieb im Beitrag
bfbd6o$6ej$1@online.de>...

Warum nicht passiv? Wenn er ein aktives "Enggerät" schon hat?

Er sucht einen 'passiven CL-Transmitter' und einen 'passiver Empfänger'
und merkt wohl nicht mal, das ihm dabei der Strom fehlt.

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 ľF 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.

Grüsse,

Peter

 

[Thomas Belau]

Peter Heckert wrote:

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

Stabilisieren und endkoppeln?

Spannung zu langsam, dieses Problem hat halt nur der passive Transmitter.

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.

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 fällt mir immernoch nur ein externer Trigger ein. Es gibt LS-TTL
Triggergatter (74LS14???). Gibt es die auch einzeln als 5-beiniges SMD Teil?

MfG
Thomas Belau

 

[Peter Heckert]

Hallo Thomas,

Thomas Belau wrote:

Peter Heckert wrote:

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

Stabilisieren und endkoppeln?

Spannung zu langsam, dieses Problem hat halt nur der passive
Transmitter.

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.

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:

http://home.arcor.de/peter.heckert/tx.jpg

(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.

Ich kann's erst morgen austesten.

Grüsse,

Peter

 

[Thomas Belau]

Peter Heckert wrote:

Da war was... Eine Shottkydiode zwischen Basis und Kollektor. Macht das

O.k. schon da.

Ein weiteres Problem ist aber, dass der Optokoppler nur 15V verträgt,
während die Leerlaufspannung der Schleife 30V sein kann.

Irgendetwas zum Kappen? Eine Z-Diode vielleicht? Die Kapazität von den
Dingern ist IMHO nur ziemlich hoch. Naja, ein paar pF mehr Last.

Ausserdem soll ein Strom von 2mA nie unterschritten werden, damit
Leitungsbruch erkannt wird.

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.

Und die Spannung soll nie 2V unterschreiten, damit die Gegenstelle einen
Kurzschluss erkennen kann.

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.

MfG
Thomas Belau

 

[Thomas Belau]

Was hälst Du davon:

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.

MfG
Thomas Belau

 

[Peter Heckert]

Hallo Thomas,

Thomas Belau wrote:

Peter Heckert wrote:

Da war was... Eine Shottkydiode zwischen Basis und Kollektor. Macht das

O.k. schon da.

Ein weiteres Problem ist aber, dass der Optokoppler nur 15V verträgt,
während die Leerlaufspannung der Schleife 30V sein kann.

Irgendetwas zum Kappen? Eine Z-Diode vielleicht? Die Kapazität von den
Dingern ist IMHO nur ziemlich hoch. Naja, ein paar pF mehr Last.

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.

Ausserdem soll ein Strom von 2mA nie unterschritten werden, damit
Leitungsbruch erkannt wird.

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.

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.

Und die Spannung soll nie 2V unterschreiten, damit die Gegenstelle einen
Kurzschluss erkennen kann.

Nun aber wirklich: Aktiv oder passiv?!? Die aktive Seite muß das
bereitstellen und kann das auch nur sichern.

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.

Grüsse,

Peter

 

[Thomas Belau]

Lutz Schulze wrote:

IFSS stand für 'Interface seriell sternförmig'. habe irgendwo noch ein
Buch von robotron, wo mehr drin stand.

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?

MfG
Thomas Belau

 

[Peter Heckert]

Hallo Thomas,

Thomas Belau wrote:

Lutz Schulze wrote:


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.

Grüsse,

Peter