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hcanIngo edited this page Dec 19, 2015 · 3 revisions

HCAN Ueberspannungsschutz

Der HCAN Bus erstreckt sich im Extremfalle auch auf das Dach (Wetterstation) oder in den Garten (Gartenautomation ;-)). Da diese Bereiche nicht vor Ueberspannungen sicher sind, muessen alle Uebergaenge zum Haus (bzw. zum Kern der Hausautomatisierung) geschuetzt werden. Dazu zaehlt sowohl der CAN Bus als auch die 24V Stromversorgung.

Die im Folgenden beschriebene Schutzschaltung schuetzt hoffentlich gegen Ueberspannungen (8/20us Impuls), bei direktem Blitzeinschlag (10/350us Impuls) wird sie vermutlich nicht ausreichen.

hcan-ueberspannungsschutz

Hier ein Aufbau im Hutschienengehaeuse auf Lochtaster-Platine:

hcan-ueschutz-modul

Schutz der 24V Versorgung

Der Gasableiter vom Typ BTS 90/20 zuendet ab einer Spannung von ca. 90V zwischen einem Leiter und Erde. Gasableiter koennen im Vergleich zu Supressor- Dioden sehr hohe Ableitstroeme gegen Erde leiten, dafuer zuenden sie nicht so schnell wie eine Supressor-Diode. Daher ist in dieser Schaltung die (unipolare) Supressor-Diode hinter 2 Drosseln plaziert. Steigt die Spannung am Eingang innerhalb von 8us (genormter Impuls 8/20us) ueber 90V, so faellt aufgrund des hohen Spannungsanstiegsgeschwindigkeit genug Spannung ab, so dass der Gasableiter zuendet, bevor die Spannung an der Supressor-Diode zu gross wird. Das kann man im Experiment schoen sehen.

Die Supressor-Diode sorgt nun dafuer, dass die Spannung nicht ueber ca. 30V und nicht unter -0.7V liegt. Die Brennspannung des Gasableiters liegt bei ca. 10-20V, d.h. die Diode ist nicht lange belastet. Daraus folgt jedoch, dass man auf jeden Fall eine Vorsicherung in Richtung 24V Netzteil einbauen muss. Diese koennte ev. ausloesen, wenn die Brennspannung kleiner als 24V ist.

Schutz des CAN Busses

Hier koennen aufgrund der Charakteristik des CAN Busses (125KHz Rechteckimpulse) keine einfachen Drosseln verwendet werden. Die sogn. stromkompensierte Drossel verhaelt sich bei (symetrischen) Gegentakt-Signalen niederinduktiv, bei (asymetrischen) Gleichtakt-Signalen/Stoerungen jedoch hochinduktiv. Da die Ueberspannungen meisst als Gleichtakt-Stoerungen auftreten (Induktion in beide Leiter, da diese ja nebeneinander gefuehrt liegen - eine Verdrillung unterdrueckt zwar das Einkoppeln von Gleichtakt-Stoerungen, aber verhindert sie nicht vollstaendig), kann eine stromkompensierte Drossel eingesetzt werden, ohne dass sie ein starkes Ueberschwingen der Signal-Flanken (wie es bei einer normalen Drossel auftritt) erzeugt. Die Wirkung wurde ebenfalls im Experiment getestet.

Passende stromkompensierte Drosseln sind nicht leicht zu bekommen; ich habe zuerst mit den Drosseln 42H3205 und 42H2210 (von Reichelt) experimentiert. Hier tritt aber auch bei Gegentakt-Signalen eine zu hohe Induktivitaet auf, was man durch starkes Ueberschwingen der CAN-Flanken erkennt. Daher habe ich eine L-PISM 680u Powerinduktivitaet (Reichelt) abgewickelt, den Draht halbiert und beide Haelften parallel wieder aufgewickelt. Einfach aber erstaunlich effektiv - siehe Experiment.

Links und Datenblaetter

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