Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Optokoppler - Vodoo?


von der schnelle Heinz (Gast)


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Ich beschäftige mich gerade ein wenig mit dem Thema CNC-Steuerung und 
Parallelport. Da haben eigentlich alle "guten Hersteller" Optokoppler 
zur angeblichen galvanischen Trennung zwischen PC und Maschine verbaut. 
Auf die Chinesen wird geschimpft weil die eine Karte vertreiben wo die 
Massen verbunden sind und damit diese Trennung nicht gegeben.
Aber - da steht doch mein Rechner neben der CNC-Fräse am Tisch. Und 
BEIDE stecken in der selben Steckdose, oder? Ein PC-Netzteil hat immer 
PE am GND und bei der Fräse (99% Metall zum anfassen) wird es nicht 
anders aussehen. Also doch verbundene GNDs. Was soll dann der 
Optokoppler?

von mse2 (Gast)


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Mit der galvanischen Verbindung über der Massen über PE hast Du völlig 
recht.
Bis dahin ist dies allerding noch kein geschlossener Stromkreis. Es sind 
lediglich zwei Systeme, die über eine Leitung miteinander verbunden 
sind.
Wenn man nun allerdings weitere Signale der beiden Systeme galvanisch 
miteinander verbindet, ergeben sich zwangsläufig Schleifen, in die 
Störungen jeder Art einkoppeln können.

Um das zu verhindern, werden Optokoppler verwendet.

von mse2 (Gast)


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Ergänzung:

weiterführende Literatur ist mittels Google sicher zu finden unter den 
Suchbegriffen:

Erdschleife,
Brummschleife,
Masseschleife...

von Ulrich (Gast)


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Gerade weil man bei beiden Geräten einen PE Anschluss hat, ist die 
Trennung sinnvoll: Die Verbindung PE-GND ist nicht ideal, sondern es 
könne Störungen eingekoppelt werden, spätestens über die Zuleitungen. 
Man hat dann eine Schleife PE-GND(PC) - GND(CNC) - PE über die dann 
Ausgleichsströme fließen können, und die Signal Stören können. Es kann 
trotzdem funktionieren, aber man eine zusätzliche mögliche Fehlerquelle. 
Bei einem Defekt in einem der Geräte, so dass ein hoher Strom über den 
PE fließt, kann die Störung auch so groß werden, dass auch das andere 
Gerät beschädigt wird.

Als Lösung für das Problem bieten sich Optokoppler an. So lange die 
Störungen nicht zu groß sind, ginge es auch anders, mit entsprechend 
störrunempfindlichen Pegeln, aber das ist auch nicht unbedingt 
einfacher.

von Andreas D. (rackandboneman)


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Stell mal nen Laptop mit zweipolig angeschlossenem Netzteil dahin und 
schon sieht die Lage etwas anders aus...

von der schnelle Heinz (Gast)


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Erdschleife, klar das hatte ich übersehen. Der PC ist definitiv einer 
mit GND an PE, kein Laptop.
Mit Optokopplern wäre es schon etwas mehr Aufwand. Diese wären schnell 
genug, oder? 
http://www.reichelt.de/Optokoppler/LTV-357T-SMD/3/index.html?;ACTION=3;LA=446;ARTICLE=76169;GROUPID=3046;artnr=LTV+357T-SMD;SID=13UR4xbX8AAAIAAAI5aIg8e02184943aec0545e5d85717bad4e34
Da reicht aber theoretisch der Strom nicht, vom PC (laut Wiki). Also 
74HCT14 davor. Die müssen versorgt werden.. z.B. mit so etwas 
http://www.reichelt.de/Wandler-Module-DC-DC/SIM1-0503-SIL4/3/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=57497;GROUPID=4956;artnr=SIM1-0503+SIL4;SID=13UR4xbX8AAAIAAAI5aIg8e02184943aec0545e5d85717bad4e34.
Wäre das eine gute Lösung? Kostet mich immerhin 10 Euro extra..

von Kai K. (klaas)


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>Gerade weil man bei beiden Geräten einen PE Anschluss hat, ist die
>Trennung sinnvoll.

Ich setze noch eins drauf: Nur wenn beide Geräte einen PE-Anschluß 
haben, ist eine Trennung mittels Optokoppler überhaupt zulässig, weil 
dann die Potentiale auf beiden Seiten des Optokopplers nicht 
unterschiedlich genug werden können, um den Opto zu zerstören. Teilweise 
ganz erhebliche Spannungsunterschiede kann es dann immer noch zwischen 
verschiedenen PE-Anschlüssen in einer industriellen Anlage geben.

von MaWin (Gast)


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> Also doch verbundene GNDs.

Wie kommst du darauf, daß die beiden GND Piotentiale, die jeweils mit PE 
vergunden sind, am Ende einer 2 Meter langen Leitung noch dieselbe 
Spannung haben ?

Das ist eine riesen-Trafowindung.

Daher muss galvanisch getrennt werden, wenn du nicht Ströströme und 
Spannungsunterschiede bis 0.8V, also in den Bereich der Stört hinein 
haben willst.

Wenn ein GND NICHT an PE hängt, ist es sinnvoll, dieses GND mit dem 
anderen GND zu verbinden.

von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite



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der schnelle Heinz schrieb:
> Mit Optokopplern wäre es schon etwas mehr Aufwand. Diese wären schnell
> genug, oder?
> http://www.reichelt.de/Optokoppler/LTV-357T-SMD/3/...

Kommt drauf an, wie schnell du an den Leitungen wackeln willst.

> Da reicht aber theoretisch der Strom nicht,

Du musst die Sendediode ja nicht mit 20mA betreiben. Weniger geht auch.

von Fräser (Gast)


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deswegen habe ich keine Optos bei mir drin.
Das übernimmt im Ernstfall ein Opfer IC im Sockel.

von Andreas D. (rackandboneman)


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@klaas die meisten Optokoppler sind ja für mehrere Tausend Volt 
ausgelegt...

von der schnelle Heinz (Gast)


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Industrielle Anlage ist glaube ich etwas hoch gegriffen. Es geht halt 
(erstmal theoretisch) um eine kleine Fräse mit Schrittmotoren und eben 
Steuerung über den Parallelport. Ich will auch nicht mit Gewalt auf die 
OK verzichten. Nur verstehen und die beste Lösung finden. Mit OK hatte 
ich bis jetzt nichts zu tun.
Denkbar wäre also auch PC und Steuerung sehr nah zusammen zu bauen (ein 
Gehäuse) mit kurz verbundenen Netzleitungen? Da gibt es ja quasi keine 
Schleife.
Dann hat man ja auch Eingänge am PC, Endschalter z.B.. Da wird es mit OK 
ohne zusätzliche Versorgung nicht gehen, oder? Und wenn ich schon einen 
DC DC Wandler drin hätte, könnte ich auch die Ausgangspegel 
"bearbeiten".
Drei Ansätze, scheinbar nicht trivial das Thema.

von Kai K. (klaas)


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>in der schaltung musste der lm317 doch die spannung, die an der diode
>abfällt wegregeln oder?

Beim CE-Surgetest hast du bis 4kV. ESD geht noch höher...

von Osche R. (Gast)


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der schnelle Heinz schrieb:

> Aber - da steht doch mein Rechner neben der CNC-Fräse am Tisch. Und
> BEIDE stecken in der selben Steckdose, oder? Ein PC-Netzteil hat immer
> PE am GND und bei der Fräse (99% Metall zum anfassen) wird es nicht
> anders aussehen. Also doch verbundene GNDs. Was soll dann der
> Optokoppler?

In dem Fall ist das richtig, Du brauchst keinen Optokoppler.


Aber oft sieht es anders aus:

* die CNC hat eine eigene Zuleitung mit entsprechender Absicherung 
direkt im Keller. Große rote CEE-Steckdose.
* der PC hängt am IT-Strom mit Notstromgenerator und 
Überspannungsfilter. Kleine orange Steckdose.
* beide Systems sind im Keller an der Hauptverteilung geerdet.

Schon hast Du eine Masseschleife, die über die gesamte Halle geht. Und 
da fährt ständig der Kran durch und bewegt Magnetfelder.

von der schnelle Heinz (Gast)


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Fräser schrieb:
> deswegen habe ich keine Optos bei mir drin.
> Das übernimmt im Ernstfall ein Opfer IC im Sockel.

Was genau meinst du damit?

om pf schrieb:
> Und da fährt ständig der Kran durch

Lol. Nein, da fährt kein Kran in meinem Bastelstübchen (noch nicht) ;)
Ich weiß nun immer noch nicht ob ich es mit oder ohne "mache".

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