SPS PWM zu Analogausgang wandeln (z.B. VIPA 115)

(2012- Update 14.09.2012)  – Mit Hilfe einer kleinen Schaltung kann man eine SPS mit PWM-Ausgang um einen 0-10V Analogausgang nachrüsten.

Der Hersteller VIPA (www.vipa.de) bietet sehr günstige und leistungsfähige SPS Kompaktsteuerungen an, welche auch mit der normalen Siemens Step7-Software programmiert werden kann. Die Kompaktsteuerungen haben zwar digitale Ein- und Ausgänge, können Inkrementalgeber auswerten und sind mit PWM-Ausgängen ausgestattet, bieten allerdings keine Analogausgänge.

Prinzipiell ließe sich aus einem Push-Pull PWM-Ausgang eine analoge Spannung im Tastverhältnis generieren. Leider ist der Ausgang der SPS aber kein Push-Pull-Ausgang, sondern schaltet nur zwischen einem hochohmigen Zustand und 24V um. Außerdem kann die Ausgangsspannung um über 20% schwanken.

Hier wird eine kleine Schaltung vorgestellt, welche das PWM-Signal in einen halbwegs brauchbaren Analogausgang wandeln kann. Natürlich reicht es nicht an die Qualität eines echten Analogausgang heran, funktioniert aber erstaunlich gut.

Die Schaltung erzeugt über einen Linearregler die Versorgungsspannung von 11,5V für die Operationsverstärker-Schaltung. Dort wird der PWM-Ausgang der SPS über einen Komparator in einen Push-Pull-Ausgang auf einem stabilen Spannungsniveau gewandelt. Ein weiterer OPV arbeitet als Impedanzwandler und stellt die eigentliche Ausgangsspannung bereit.

Sowohl der Eingang sind über eine Sicherung geschützt, als auch der Ausgang, der auf maximal 12V durch eine Z-Diode beschränkt wird und so  den Analogausgang des dahinter stehenden Gerätes schützen soll. Eine Schottky-Diode am Eingang soll für den Verpolschutz sorgen.
!! Dennoch erfolgt die Verwendung ausdrücklich auf eigene Gefahr !! 

Die Schaltung ist recht kompakt und kann mit SMD-Bauteilen sogar so weit miniaturisiert werden, dass sie auf eine kleine längliche Platine passt, mit Schrumpfschlauch eingeschrumpft werden und mit Gießharz vergossen werden kann.
Da Anzahl und Anordnung der Bauteile überschaubar ist, kann man sie auch bequem auf Streifen- oder Punktrasterplatine mit bedrahteten Bauteilen aufgebaut werden. Alle Bauteile sind bei Reichelt verfügbar.

>>Schaltplan als PDF<<

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