Hej alla,
jag postade nyligen en kort och rätt futtig tråd kring ethernet och isolation. Jag tycker detta är lite svårt och vill gärna diskutera detta med duktiga designers där ute i etern.
Jag har därför gjort ett blockschema på mitt specifika exempel. Känns lättare att prata kring något specifikt.
Det är samma kretskort i varje elskåp.
Det är ett typ PLC-kretskort som kommer att styra 24VDC prylar som lampor, knappar ventiler som drivs relativt GND. Allt är optoisolerat från kortets 3.3VDC och SGND. Finns också några analoga signaler som också går på 24VDC mot GND och de är också optoisolerade mot 3.3VDC och SGND genom isolationsförstärkare.
Kortet kommer ligga i en metallåda som kommer sitta på DIN-skena. Ansluten till EARTH.
De yttre elskåpen sitter i livsmedelsindustrin och de är på ett eller annat vis anslutna till gemensam EARTH genom kablar, montageramar, livsmedelsrör osv.
Vi vill köra ethernet mellan korten. Dessa skall vara isolerade med 1500V. Borde kanske vara 2kV för att tåla alla ESD och liknande test.
Så det jag undrar är över hur jag bör göra med de olika potentialerna och hur stora spänningsskillnade jag måste isolera mot.
Man vill ju inte koppla samman EARTH, SGND och GND utifrån ett störperspektiv för då får man in en massa störningar.
Men vad kan man göra för att få dessa till samma potential så att man slipper risk för potentialskillnader?
Vi kommer köra matning och ethernet i samma kabel. Den vi hittat är denna:
http://edgecdn.lappgroup.com/fileadmin/ ... 0208EN.pdf
Hur påverkar det att isolationen mellan datapar och skärm bara är 1000V? Det skulle ju strida mot ethernets krav på minst 1500V mellan datapar och skärm.
Vad kan jag mer göra för att minimera isolationsavstånd?
Vad måste jag designa för mellan ETH och allt annat? 1500V?
Vad måste det vara mellan 3.3VDC+1.2VDC+SGND och 24VDC+GND eftersom det hänger i luften jämfört med jord?
Korten kan aldrig gå över 30VDC mot GND men det kan ju vara stor skillnad mellan GND och SGND eller? Och även mot EARTH?
är jag sett elektriker testa signaler där ute så brukar de sätta multimetern mellan utgång och skåpets hölje och mäta och det betyder ju att de kopplat ihop GND och EARTH. Vilket tycker ni är bäst?
Är jag hyfsat rätt i min topologi eller skulle ni välja att koppla på något annat sätt?
Mvh
Joakim
Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störningar
Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störningar
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störnin
Mitt förslag är att se till att GND har ung. samma potential i alla enheter. En del väljer att koppla GND hårt till skyddsjord - vilket kan ge allvarliga jordströmmar - men jag föredrar att ha ett motstånd parallellkopplat med en kondensator mellan GND och skyddsjord.
Värden på 100R - 1k och 100nF - 470nF faller mig in utan att ha speciella belägg för det.
Detta säkrar att det inte blir en statisk uppbyggning av laddningar och att jordströmmar är minimala.
Störningar tas inte upp av skyddsjord varför man bara kan hoppas att skydda mot statisk elektricitet.
Värden på 100R - 1k och 100nF - 470nF faller mig in utan att ha speciella belägg för det.
Detta säkrar att det inte blir en statisk uppbyggning av laddningar och att jordströmmar är minimala.
Störningar tas inte upp av skyddsjord varför man bara kan hoppas att skydda mot statisk elektricitet.
Re: Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störnin
Väljer du då att ha detsamma mellan GND och SGND i det här fallet då eller?
Dum fråga men jag ställer den: hur stor skillnad kan det bli mellan en 24VDC+GND matad isolerad DC/DC och dess utgång på 3.3VDC+SGND?
En annan fråga som inte är helt lätt att googla sig fram till är: finns det isolationskrav mellan två olika twisted pair på två olika "kanaler" på en switch?
Dum fråga men jag ställer den: hur stor skillnad kan det bli mellan en 24VDC+GND matad isolerad DC/DC och dess utgång på 3.3VDC+SGND?
En annan fråga som inte är helt lätt att googla sig fram till är: finns det isolationskrav mellan två olika twisted pair på två olika "kanaler" på en switch?
Re: Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störnin
Mellan SGND och GND beror det på hur hela spänningsmatningen är löst och vilka kretsar som sitter där.
Om jag har fler GND är de antingen helt isolerade gentemot varandra eller hårt kopplade via ett filter med en induktans. Det ger DC stabilitet men en rimlig bra avstörning.
Oftast har jag bara en enda GND i ett kretslopp, helt enkelt för att jag sällan har system som kan vara helt galvaniska skilda. Men jag ser då till att avstöra bäst jag kan, går GND ut till sensorer/knappar eller liknande brukar jag dämpa med motstånd mellan GND och yttre världen.
Jag påstår inte att jag gör rätt - men min erfarenhet är att det brukar vara mycket stabilt och tåligt. Och jag har några kommersiella produkter att ha den erfarenhet ifrån.
Om jag har fler GND är de antingen helt isolerade gentemot varandra eller hårt kopplade via ett filter med en induktans. Det ger DC stabilitet men en rimlig bra avstörning.
Oftast har jag bara en enda GND i ett kretslopp, helt enkelt för att jag sällan har system som kan vara helt galvaniska skilda. Men jag ser då till att avstöra bäst jag kan, går GND ut till sensorer/knappar eller liknande brukar jag dämpa med motstånd mellan GND och yttre världen.
Jag påstår inte att jag gör rätt - men min erfarenhet är att det brukar vara mycket stabilt och tåligt. Och jag har några kommersiella produkter att ha den erfarenhet ifrån.
Re: Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störnin
Det låter vettigt.
Jag har egenskapad 24VDC med en Traco TMR 6-2410 som skapar 3.3VDC galvaniskt skiljt. Sedan är alla I/O ut till olika noder (knappar, LED, pilotventiler, osv) optokopplat drivna med VN808.
Känns mer rätt att separera i mitt fall. Skall jag då göra det på samma sätt tycker du?
Jag har egenskapad 24VDC med en Traco TMR 6-2410 som skapar 3.3VDC galvaniskt skiljt. Sedan är alla I/O ut till olika noder (knappar, LED, pilotventiler, osv) optokopplat drivna med VN808.
Känns mer rätt att separera i mitt fall. Skall jag då göra det på samma sätt tycker du?
Re: Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störnin
Förslag, bryt jordledaren/skärm i signal kabeln mellan skåpen i ena änden.
Enligt bild får du nu en loop mellan jord i el-nätet och i signalkabeln då båda är anslutna till skåpet i båda ändar.
Du har dessutom två el-nätsanslutningar där du sammanfogar jord, är dessa från samma jordskena? Om inte så bryt upp jorden mellan skåp 4 och 3.
Följ Icecaps förslag eller ännu hellre gör en byglingsbar jordanslutning för GND-Jord, Öppen / Hård / Mjuk och jag skulle gå på ett högre värde på R, typ 220K och C på 100nF/250V. Det brukade jag alltid göra och det gällde konstruktioner till både butiksmiljöer (mycket ESD) och industri (höga effekter=strömmar).
Med ESD rik miljö var det oftast bäst att ha det öppet medans i andra fall mjukt, ibland var man tvungen att ansluta hårt.
ESD urladdningar ger upphov till höga strömmar genom chassi delar som då kan inducera strömmar i ledare i elektroniken så bra avkoppling är viktigt och hålla samman fram/åter ledare samt att undvika feriter/filter på signaler (de omvandlar strömmen till spänning).
Annars ser det bra ut med isolerade matningar i varje enhet.
Enligt bild får du nu en loop mellan jord i el-nätet och i signalkabeln då båda är anslutna till skåpet i båda ändar.
Du har dessutom två el-nätsanslutningar där du sammanfogar jord, är dessa från samma jordskena? Om inte så bryt upp jorden mellan skåp 4 och 3.
Följ Icecaps förslag eller ännu hellre gör en byglingsbar jordanslutning för GND-Jord, Öppen / Hård / Mjuk och jag skulle gå på ett högre värde på R, typ 220K och C på 100nF/250V. Det brukade jag alltid göra och det gällde konstruktioner till både butiksmiljöer (mycket ESD) och industri (höga effekter=strömmar).
Med ESD rik miljö var det oftast bäst att ha det öppet medans i andra fall mjukt, ibland var man tvungen att ansluta hårt.
ESD urladdningar ger upphov till höga strömmar genom chassi delar som då kan inducera strömmar i ledare i elektroniken så bra avkoppling är viktigt och hålla samman fram/åter ledare samt att undvika feriter/filter på signaler (de omvandlar strömmen till spänning).
Annars ser det bra ut med isolerade matningar i varje enhet.
Re: Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störnin
w0o4:
Du kan göra som jag gör, du ska inte!
RoPa skrev något riktigt viktigt med skärmen och jag har sett detta i många skrifter. Jag kunde gå så långt som att säga att skärmen är bra - men gör samma trick med att isolera den i varje ända med motståndet parallellt med kondensatorn om det är möjligt. På detta vis har du en fullgod skärm och det har ingen betydelse vilken riktning man vänder ledningen.
Men om "kärnan" är helt isolerat med optokoppling skulle jag definitivt ha en mycket "mjuk" koppling mellan SGND och GND. Jag skulle även fundera på att utelämna kondensatorn i den koppling.
Du kan göra som jag gör, du ska inte!
RoPa skrev något riktigt viktigt med skärmen och jag har sett detta i många skrifter. Jag kunde gå så långt som att säga att skärmen är bra - men gör samma trick med att isolera den i varje ända med motståndet parallellt med kondensatorn om det är möjligt. På detta vis har du en fullgod skärm och det har ingen betydelse vilken riktning man vänder ledningen.
Men om "kärnan" är helt isolerat med optokoppling skulle jag definitivt ha en mycket "mjuk" koppling mellan SGND och GND. Jag skulle även fundera på att utelämna kondensatorn i den koppling.
Re: Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störnin
Med de yttre gula linjerna försökte jag illustrera att det ju ofta finns jordanslutning mellan dessa punkter, medveten eller ej genom att det är en fabrik som till 90% består av rostfria rör och allt är jordat både här och där.
Jag har ingen egen egen koppling mellan jordarna i elskåpen 3 och 4 då det är en vanlig nätverkskabel där emellan som inte har någon skärmanslutning.
Idén med att göra detta "valbart" skall jag definitivt ta med.
Icecap, jag tar in allt här som bra underlag innan jag bestämmer mig. Jag förstår absolut att jag inte bara skall göra som du säger.
Bara så vi inte missförstår varanda: hård koppling = lågohmig, mjuk koppling = högohmig?
Känns som den första stora viktiga frågan besvarad. Skall finnas potentialutjämnande resistanser mellan de olika jordarna för att lägga allt nära i potential för att på så vis kunna ha mindre isolationsavstånd mellan de delarna och sedan bara behöva bry sig om 1500V - 2000V på resten mot ethernetdelen.
Jag har ingen egen egen koppling mellan jordarna i elskåpen 3 och 4 då det är en vanlig nätverkskabel där emellan som inte har någon skärmanslutning.
Idén med att göra detta "valbart" skall jag definitivt ta med.
Icecap, jag tar in allt här som bra underlag innan jag bestämmer mig. Jag förstår absolut att jag inte bara skall göra som du säger.
Bara så vi inte missförstår varanda: hård koppling = lågohmig, mjuk koppling = högohmig?
Känns som den första stora viktiga frågan besvarad. Skall finnas potentialutjämnande resistanser mellan de olika jordarna för att lägga allt nära i potential för att på så vis kunna ha mindre isolationsavstånd mellan de delarna och sedan bara behöva bry sig om 1500V - 2000V på resten mot ethernetdelen.
Re: Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störnin
Jepp, "hård koppling" = ledning, "mjuk koppling" = motstånd || kondensator.
Grejen med hård koppling är att Noll/GND/Skyddsjord kan ha ett par volts olika potential, inget som betyder något ur säkerhetssynpunkt men när denna spänning läggs över tunna dataledningar kan det ge problem i form av avbrända ledningar och/eller kretskort.
Försök dra någon seriös ström med ett par volt om det finns ett motstånd mellan på kanske 100k - det är ju omöjligt.
Kondensatorn ska helt klart tåla minst 250Vac som RoPa skrev, motståndet likaså varför små ytmonterade inte riktigt är grejen.
Så en mjuk koppling är bara för att begränsa GND-strömmar - och drar man det längre är det för att eliminera statisk uppladdning varför man i vissa fall vill undvika kondensatorn då en sådan rent faktisk kan leda in störningar.
Grejen med hård koppling är att Noll/GND/Skyddsjord kan ha ett par volts olika potential, inget som betyder något ur säkerhetssynpunkt men när denna spänning läggs över tunna dataledningar kan det ge problem i form av avbrända ledningar och/eller kretskort.
Försök dra någon seriös ström med ett par volt om det finns ett motstånd mellan på kanske 100k - det är ju omöjligt.
Kondensatorn ska helt klart tåla minst 250Vac som RoPa skrev, motståndet likaså varför små ytmonterade inte riktigt är grejen.
Så en mjuk koppling är bara för att begränsa GND-strömmar - och drar man det längre är det för att eliminera statisk uppladdning varför man i vissa fall vill undvika kondensatorn då en sådan rent faktisk kan leda in störningar.
Re: Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störnin
Jag använder 2x470K ytmonterat 0805 i serie samt 100n paralellt när jag jordar skärmar, dock är alltid skärmen ansluten direkt till höljet på ett ställe
Re: Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störnin
250VAC? Men om det ligger resistivt emellan och hela tiden håller potentialerna "lika", varför skall det då vara så hög rating på dem?
TomasL: Vad har du för spänningsrating på den 100nF? Också 0805?
TomasL: Vad har du för spänningsrating på den 100nF? Också 0805?
Re: Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störnin
Störningar kommer oftast i form av pulser. Dessa pulser kan vara brutala i spänning medan de är väldigt korta.
Re: Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störnin
Har du något exempel på en lämplig som tål reflowprocesser? Eller i alla fall vilken typ som skall användas så jag börjar "filtrera" på rätt ställe på Digi-Key.
Tittar man in i en PLC-modul för 24V så är I/O nästan alltid 0805-keramiskt avkopplade till EARTH. Betvivlar ju starkt att dessa skulle tåla mer än 50V kontinuerligt DC eller RMS.
Men de tål väl väl mycket mer om det är korta högspänningspulser (ESD)?
Tittar man in i en PLC-modul för 24V så är I/O nästan alltid 0805-keramiskt avkopplade till EARTH. Betvivlar ju starkt att dessa skulle tåla mer än 50V kontinuerligt DC eller RMS.
Men de tål väl väl mycket mer om det är korta högspänningspulser (ESD)?
Re: Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störnin
Beror ju på var den sitter, på rs485 är det 2kV eller så.w0o4 skrev: TomasL: Vad har du för spänningsrating på den 100nF? Också 0805?
Re: Tankar och diskussionsunderlag för isolation och störnin
Det låter som om detta skall bli en produkt mer än hobbypul?
Pulserna som normalt appliceras på 230Vac och på en del I/O kablar(beroende på främst längd) är specade i EN 61000-4-5 och IEC 61000-4-4. Dessa läggs på CM och/eller DM, beroende på.
Läs där så förstår du vad du behöver klara.
I EN 61000-4-2 hittar du testmetoder för ESD.
Värt att tänka på är att om man lägger på pulser på tex 230Vac ingången, kanske man skjuter sönder ett I/O interface av någon typ, pga att strömmen går ut den vägen.
För CE märkning tillkommer ett antal ytterligare standarder med tester.
Keramer brukare var specade för ca 50% överspänning vid korta enstaka transienter.
Pulserna som normalt appliceras på 230Vac och på en del I/O kablar(beroende på främst längd) är specade i EN 61000-4-5 och IEC 61000-4-4. Dessa läggs på CM och/eller DM, beroende på.
Läs där så förstår du vad du behöver klara.
I EN 61000-4-2 hittar du testmetoder för ESD.
Värt att tänka på är att om man lägger på pulser på tex 230Vac ingången, kanske man skjuter sönder ett I/O interface av någon typ, pga att strömmen går ut den vägen.
För CE märkning tillkommer ett antal ytterligare standarder med tester.
Keramer brukare var specade för ca 50% överspänning vid korta enstaka transienter.
