dies ist mein erster Beitrag im Forum also bitte seid nicht allzu streng, wenn die Frage nicht gut formuliert ist oder so ähnlich schon vorkam.
Ich habe eine Lichtschranke S100-PR-2-A00-PK (Datenblatt unten) mit einem PNP Ausgang der eine Spannung von 12V ausgibt, wenn ein Objekt den Lichtstrahl unterbricht. Ich möchte den Ausgang der Lichtschranke nun mit meinem ESP32-Board (Datenblatt unten) verbinden. Die Inputs vertragen ja bekanntlich nur 3,3V.
Ich habe jetzt 2 Stunden recherchiert und insgesamt sicher 10 verschiedene Lösungen gesehen – von einfach bis ziemlich kompliziert.
Diese 4 sind meine Favoriten:
Spannungsteiler aus zwei Widerständen
Vorwiderstand und 4,7V Z-Diode
Optokoppler
Teilweise wird behauptet man könne den Ausgang trotz der zu hohen Spannung einfach an den Arduino anschließen. Da der PNP-Ausgang einen hohen Pullup-Widerstand hat, wäre der fließende Strom so gering, dass die Clamp Dioden das „locker wegstecken könnten“.
Normalerweise reicht ein Spannungsteiler, der die Spannung für den ESP-Pin auf 3,3 Volt reduziert.
Mein Vaforit wäre jedoch ein Optokoppler, einfach wegen einer besseren Sicherheit.
Und super, dass du gleich alle URL der teile mitlieferst.
Echte Links oder Hyperlinks wären noch besser, da man die mit mobilen Geräten direkt anklicken kann.
wenn die Spannungsversorgung der Lichtschranke nicht höher wie 12V werden kann würde ich eine Spannungsteiler nehmen. z.B 1K +2,7K dann kommt etwa 3.2V raus. Zusätzlich noch eine Z Diode 3.3V dann kann nichst passieren. GND beider Spannungen verbinden.
1-3 funktioneren.
4 würde ich meinen daß der PNP Transistor 12V ohne Strombegrenzung ausgibt. Der zitierte Link bezieht sich auf einen spezifischen Sensor mit NPN Ausgang und integrierten Widerständen..
Ich weiß nicht ob Du die Lichtschranke bereits gekauft hast. Es gibt sie auch mit NPN Ausgang der viel unkomplizierter anzuschließen wäre. Ohne Spannungsteiler, Z-Diode. Braucht nur einen Pullupwiderstand. Ein interner Pullup würde auch reichen.
zB "s100 – P R – 5 – a 0 0 – N K" Das N an vorletzter Stelle statt einem P im Produktcode
Die Links werde ich künftig selbstverständlich richtig setzen - ich ging davon aus, dass das Forum diese im Text automatisch erkennt. Den ursprünglichen Post habe ich inzwischen entsprechend geändert.
Die Tendenz geht ja zum Optokoppler. Ich werde es jetzt mal mit diesem versuchen:
Es gibt sie auch mit NPN Ausgang der viel unkomplizierter anzuschließen wäre.
Dass ein NPN einfacher wäre hatte ich schon herausgefunden. Das Problem ist, dass diese NPN Varianten in Europa wohl kaum gebräuchlich sind und extra bestellt werden müssen mit entsprechenden Lieferzeiten und Preisaufschlägen.
Wie gesagt ich werde eurem Rat folgen und den Optokoppler nehmen - aber nur zum Verständnis:
Der Vorteil des Optokopplers liegt ja in der galvanischen Trennung. Brauche ich die wirklich? Die Lichtschranke besteht vom Gehäuse her komplett aus Kunststoff. Würde ich Lichtschranke und ESP32 am gleichen Netzteil betreiben (der ESP verträgt ja laut Datenblatt 12V am Vin / alternativ mit Stepdown-Regler), dann wäre die galvanische Trennung doch dahin - ist das also eine schlechte Idee?
4 würde ich meinen daß der PNP Transistor 12V ohne Strombegrenzung ausgibt. Der zitierte Link bezieht sich auf einen spezifischen Sensor mit NPN Ausgang und integrierten Widerständen..
Also laut Datenblatt ist in meiner Lichtschranke ein 33 KΩ Widerstand drin:
PNP or NPN (with pull-down / pull-up = 33 KΩ and short-circuit protection
nora1991:
Der Vorteil des Optokopplers liegt ja in der galvanischen Trennung. Brauche ich die wirklich?
Du brauchst keine galvanische Trennung, nur ist hiermit eine höhere Sicherheit keine 12Volt auf den Eingang des ESP zu bekommen, größer.
Wie schon geschrieben, wäre das immer mein Vorgehen.
wenn du den Optokoppler nimmst musst Du einen Widerstand 1-2K zwischen Ausgang der Lichtschranke und Optokoppler zur Strombegrenzug verwenden. Laut Datenblatt kann die Lichtschranke 100mA da wird der Optokoppler kurz heizen und dann im Himmel sein.
nora1991:
PS:
Also laut Datenblatt ist in meiner Lichtschranke ein 33 KΩ Widerstand drin: @Uwe: ändert das etwas an Deiner Einschätzung?
Da ist leider kein Ausgangsschaltbild. Aber aus den Info auf der 2. Seite:
Output: oder npn (mit pull-Down/pull-Up) = 33 kΩ und kurzschlussfest
Ausgangsstrom: 100 m
Das interpretierst Du falsch.
Der Widerstand ist zwischen Collektor und 12V (bei NPN) bzw Collektor und Masse (Bei PNP Ausgang)
Dieser begrenzt den Ausgangsstrom nicht
Die andere info: 100mA sagt aus daß da mindestens 100mA herausfließen können und das ist für Schutzdioden des ESP viel zu viel. Kurzschlußfest heißt nur daß der Strom irgendwie begrentzt wird sodaß der Ausgangstransistor nicht kaputgeht. Wie das genau gemacht ist steht da nicht.
Grüße Uwe
uwefed:
Da ist leider kein Ausgangsschaltbild. Aber aus den Info auf der 2. Seite:Das interpretierst Du falsch.
Der Widerstand ist zwischen Collektor und 12V (bei NPN) bzw Collektor und Masse (Bei PNP Ausgang)
Dieser begrenzt den Ausgangsstrom nicht
Die andere info: 100mA sagt aus daß da mindestens 100mA herausfließen können und das ist für Schutzdioden des ESP viel zu viel. Kurzschlußfest heißt nur daß der Strom irgendwie begrentzt wird sodaß der Ausgangstransistor nicht kaputgeht. Wie das genau gemacht ist steht da nicht.
Grüße Uwe
@UWE:
Das halte ich so für nicht ganz richtig. Ich glaube eher nicht, dass die Lichtschranke als Stromquelle arbeitet und da mindestens 100mA raus gibt. Ich denke eher, dass dies besagt, dass der Ausgang der Lichtschranke mit maximal 100mA belastbar ist.
Mit Deiner restlichen Aussage, dass das für die Schutzdioden des ESP viel zu viel ist, damit gehe ich mit Dir natürlich konform.
Wenn ich einen Kurzschluß mache wobei auch wenn ein Eingang des ESB der eine zu hohe Spannung bekommt und darum die Schutzdioden durchleiten ein Kurzschluß ist, dann muß ich mit mindestens 100mA rechnen.
Aber egal ob es maximal 100mA oder Mindestens 100mA sind der ESP ist hin.
Hallo Uwe,
nein es ist eben nicht ganz dasselbe.
Schau, so wie Du es ausgedrück hast, klingt das, als würde der Ausgang der Lichtschranke den Strom in den Eingang des ESP hineindrücken.
Das passiert aber nicht. Der Eingang des ESP nimmt, wenn die Spannung zu hoch wird, und deshalb die Schutzdiode die Spannung nach VCC abzuleiten beginnt, Strom auf, und zwar soviel, bis entweder die Spannung an der Schutzdiode soweit absinkt , dass diese wieder sperrt, oder bis die Schutzdiode durchbrennt. Natrlich ist dann, wenn die Schutzdiode durchbrennt , der ESP mindestens an diesem Eingang tot. Bei welchem Strom das geschieht, hängt von den Eigenschaften der Schutzdiode im ESP ab, sowie natürlich auch von der Anliegenden Spannung. Ebenso Stirbt der ESP natürlich auch, Weil durch das leiten der Schutzdiode die Betribsspannung ansteigt, da ja die Schutzdiode das zuviel an Spannung nach VCC leitet.
Somit ist natürlich das Endergebnis unserer beiden Aussagen das gleiche, nämlich ein toter ESP, aber dennoch ist die Aussage, das mindestens 100mA fliessen nicht korrekt.
Wenn jetzt der Ausgang der Lichtschranke statt 100mA z,B. 5A verkraften könnte, bedeutet das nicht zwangsläufig, , dass dann im Fehlerfall mindestens 5A fliessen, sondern eben nur soviel, wie das Zielsystem aufnehmen kann, bis es irgendwo eine Unterbrechung gibt. Oder soviel wie die Spannungsversorgung liefern kann.
Schau, so wie Du es ausgedrück hast, klingt das, als würde der Ausgang der Lichtschranke den Strom in den Eingang des ESP hineindrücken.
Tut er ja auch. Die Größe des Stroms hängt dann aber nicht (nur) vom Ausgang der Lichtschranke ab sondern vom (Ersatz)-Innenwiderstand des Eingangs des ESP. Ich wage mal zu bezweifeln daß die Schutzdiode zwischen Eingang des ESP und der Versorgungsspannung von 3,3V bevor sie kaputtgeht den Strom relevant begrenzt .
Der PNP Transistor der Lichtschranke wird so bemessen sein daß er 100mA schalten kann. Darüberhinaus ist er laut Datenblatt kurzschlußfest. Aus Mangel eines Internen Schaltplan weiß ich nicht wie diese Kurzschlußfestigkeit erreicht wird.
Wenn jetzt der Ausgang der Lichtschranke statt 100mA z,B. 5A verkraften könnte, bedeutet das nicht zwangsläufig, , dass dann im Fehlerfall mindestens 5A fliessen, sondern eben nur soviel, wie das Zielsystem aufnehmen kann, bis es irgendwo eine Unterbrechung gibt. Oder soviel wie die Spannungsversorgung liefern kann.
Das stimmt. Im schlimmsten Fall: genügen groß bemessenes Netzteil, Satter Kurzschluß können auch hohe Ströme fließen.
Abschließend:
Der ESP geht ganz oder Teilweise kaput wenn man ihn mit einem Eingang direkt an den Ausgang der Lichtschranke anschließt weil er so fast die Versorgungsspannung der Lichtschranke bekommte.
Nein, eben genau das tut er nicht! Der strom wird nicht vom ausgng in den Eingng gedrückt, sondern vom Eingang aus dem Ausgang gezogen. Währe es umgekehrt, könntest Du keinen einzigen verbraucher, an eine Quelle (Netzteil, Akku, Batterie, anschliessen, die mehr Strom liefern kann, als der Verbraucher aufnehmen kann, ohne dass Dir der verbraucher um die Ohren fliegt.
Es ist die Spannung, die drückt, nicht der Strom! Das ist der kleine , aber feine Uterschied, auf den ich hier hinweisen will. Wenn man das, wie im Physikunterricht (den ich übrigens leider nie geniessen konnte) am Beispil des Wassers vergleicht, enspricht die Spannung dem Wasserdruck und der Stromder Durchflussmenge.
Ich finde, wenn wir Anfängern was erklären wollen, sollten wir das eben auch richtigund mit den korrekten Begriffen machen. Vom Anfänger erwarten wir ja auch, dass er seine Fragen richtig , verständlich, und mit korrekten Begriffen ins Forum stellt.
Mile Grazie Nora