Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Dimensionierung Optokoppler zur Trennung von TTL-Signalen


von Holger B. (holger_b27)


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Hallo,

ich habe den Bedarf zwei Mikrocontroller über die UARTs zu koppeln.
Auch habe ich hier noch reichlich 4N2x-Optokoppler in der Schublade.

Ich hab mir gedach die könnte ich verwenden, bin der Meinung dass sollte 
gehen, würde mich aber freuen wenn ihr meine "Rechnung" bestätigen 
könntet.

Baudrate ist 19.200 Bits/s
Macht 1/19.200= ~52us pro Bit auf der Leitung.

Das Datenblatt von VISHAY sagt zum 4N25 sagt:
Rise and fall times typ. 2us
Weiter Zeit oder Frequenzangaben sind dort nicht zu finden.

Also ich bin der Meinung das müsste so gehen, denn 2us zu 52us ist ja 
wohl mehr als ausreichend. Ist bei der Auswahl er Pull-Ups noch was zu 
beachten?
Im Datenblatt war Rl=100 Ohm. Ich vermute mal mit 10 kOhm verschlechtert 
sich die Rise&Fall-Zeit? Wird das wesentlich sein?

Kann man einen ca. Wert/Verhältnis annehmen, wo es kritisch wird?
Mir ist klar, dass das auch vom Mikrocontroller abhängt, aber wo sind 
die Erfahrungswerte?

Danke und Gruß
  Holger

PS: Ich weiß es gibt spezielle Optokoppler für solche Anwendungen, aber 
die 4N2x liegen hier rum...

von Peter B. (pbuenger)


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Die Rise und Fall-Zeiten sind für Dich weniger interessant. Guck Dir 
lieber mal die Propagation Delays an, die können je nach 
Kollektorwiderstand auch mal bei über 100us liegen.

Peter

von Holger B. (holger_b27)


Angehängte Dateien:

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Okay, im Anhang mal das Diagramm zum Propagation Delay.

Wenn ich das richtig deute, müsste ich bei 1,8kOhm ja Tphl und Tplh 
ziemlich gleich groß von ca. 20us haben.

Damit sollte es dann funktionieren, oder?

Wenn ich aber in der seriellen Kommunikation keine Timeouts habe, dürfte 
der Betrag des Propagation Delay aber doch eigentlich egal sein, oder? 
Hauptsache er ist linear... würde ich vermuten...

Gruß
  Holger

von Peter B. (pbuenger)


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Theoretisch ja, zumindest für ein Bastelprojekt. Für ein Serienprojekt 
würde ich diesen OK bei 19k2 nicht einsetzen, die Parameter sind zu sehr 
Temperatur- und Chargenabhängig.

Peter

von Holger B. (holger_b27)


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Peter Bünger schrieb:
> Für ein Serienprojekt würde ich diesen OK bei 19k2 nicht einsetzen

Okay, hab hier noch ein paar ILD621 liegen, die sehen von den Parametern 
fast genauso aus.

Hast Du evtl. noch eine Baustein-Empfehlung die man als Otto-Normalo 
dann auch bei Reichelt bekommt? Könnte mir ja bei der nächsten 
Bestellung etwas "vernünftiges" mitbestellen und in die Schublade legen.

Danke und Gruß
  Holger

: Bearbeitet durch User
von Lothar S. (loeti)


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von chris (Gast)


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von Lothar S. (loeti)


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Hmm, 2,05€ und SO8...

von MaWin (Gast)


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Holger B. schrieb:
> Damit sollte es dann funktionieren, oder?

Gerade eben.

Bei If 10 mA: Schickst du mehr Strom durch, wird es schneller, kannst du 
niederohmigeren Widerstand verwenden.

von Holger B. (holger_b27)


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chris schrieb:
> 
http://www.reichelt.de/ADUM-1201-AR/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=107978&artnr=ADUM+1201+AR&SEARCH=adum1201

Okay, das war etwas mehr zu lesen. Das ist ja kein Optokoppler sondern 
eher eine intergrierte Induktivität, wenn ich dass richtig gelesen habe. 
Außerdem reduziert das den Schaltungsaufwand schon immens... sehr 
interessantes Bauteil. Kommt auf jeden Fall mal mit auf die "muss ich 
das nächste Mal mal mitbestellen"-Liste...

von Dietrich L. (dietrichl)


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Holger B. schrieb:
> Wenn ich das richtig deute, müsste ich bei 1,8kOhm ja Tphl und Tplh
> ziemlich gleich groß von ca. 20us haben.

Schau Dir mal die Achsen an: Tplh ist links und Tphl ist rechts. Also 
'gleich' bei 1,8kOhm ist was anderes ...

Gruß Dietrich

von Antimedial (Gast)


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Holger B. schrieb:
> Okay, das war etwas mehr zu lesen. Das ist ja kein Optokoppler sondern
> eher eine intergrierte Induktivität, wenn ich dass richtig gelesen habe.

Ja, im Prinzip ein miniaturisierter Pulstrafo inklusive 
Steuerelektronik. Gibt es auch von anderen Herstellern, teilweise mit 
kapazitiver Übertragung. Die Bauteile funktionieren alle prächtig.

von Holger B. (holger_b27)


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Dietrich L. schrieb:
> Schau Dir mal die Achsen an: Tplh ist links und Tphl ist rechts.

Opps... das habe ich nicht gesehen...

Dann wird meine ursrüngliche Frage wieder interessant, stelle ich Sie 
mal anders:

Wenn ich eine Bit-Länge von 50us habe, was ist da an Tpd, Tplh und Tphl 
"im Allgemeinen" erlaubt?

Worauf muss ich bei der Dimensioierung achten?

Ich würde Mutmaßen, dass...

... Tplh und Tphl, wenn sie im Verhältnis zum Bitlänge nicht gerade 
gering sind, möglichst gleich sein sollten, sonst verändert sich das 
Puls-Pausen-Verhälnis des Bitstromes.

... TpD kann ruhig etwas größer sein kann, solange es sich nicht um eine 
bidirektionale Verbindung handelt, wo es z.B. ein Handshaking mit 
Timeouts gibt.

Verbinden möchte im übrigen 2 ATmega. Die tasten, wenn ich das richtig 
gelesen habe, mit der 16-fachen Baurate ab und brauchen in der Mitte 
mindestens 2 gleiche Samples. Das macht bei meiner Baudrate dann eine 
Sampledauer von 3,25 us. Bei 2 Sampels plus Jitter, brauche ich also 
mindestens noch eine Impulsdauer von 2 Samples a 3,25us + 3,25us Jitter 
= ~10 us ?
Müsste ja rein theoretisch noch gehen und bevor jetzt alle losprügeln, 
ich will das natürlich so dimensionieren, ich möcht nur die Prinzipien 
der Auslegung verstehen.

Gruß
 Holger

von Lothar S. (loeti)


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> was ist da an Tpd, Tplh und Tphl "im Allgemeinen" erlaubt?

Steht im Datenblatt Deiner Eingangsstufe(n)

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Holger B. schrieb:
> ich habe den Bedarf zwei Mikrocontroller über die UARTs zu koppeln.
> Auch habe ich hier noch reichlich 4N2x-Optokoppler in der Schublade.

Warum Optokoppler? Ist die galvanische Trennung denn erforderlich, weil 
beide µCs auf komplett unterschiedlichen Potential liegen? Was ist die 
Anwendung?

von Holger B. (holger_b27)


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Rufus Τ. Firefly schrieb:
> Warum Optokoppler? Ist die galvanische Trennung denn erforderlich,

Ist zwar m.E. etwas OT da es ja um die Dimensionierung von Optokopplern 
gehen sollte, aber gerne antworte ich darauf:

Ich habe hier einen selbsgebauten CAN-Bus mit allerhand identischen 
Modulen mit einer Standardsoftware von mir, die kann (parametrierbar) 
aber an den Ports nur AN, AUS, TIMER und Analog-In.

Leider habe ich damals beim Layout-Design die PWM-Ausgänge anders 
verwendet. Nun habe ich eine Lüftungsanlage die hat einen Steuereingang 
mit 0-10V und ein paar OC-Melde-Ausgängen. Auch stellt die 
Lüftungsanlage 10V DC zur Verfügung.

Zusätzlich kann ich aber beim CAN-Knoten transparent gezielt einzelne 
CAN-Telegramme auf dem UART ausleiten... und  hier möchte ich dann ein 
ensprechende Platine einbinden. Hab hier noch so diverse 
ATmega-Testboards vom China-Mann liegen, dafür lohnt es sich nicht 
Lötkolben anzuwerfen. :-)

Und meine Erfahrung sagt mir zwischendurch mal galvanisch zu trennen ist 
immer eine gute Idee. Wenn die Chinamannplatine abraucht kaufe ich für 
2,50 EUR eine neue. Denn sonst hängt nachher alles irgendwie zusammen 
und wehe dann kommt mal irgendwo ausversehen eine zu hohe Spannung 
rauf... :-(

Um also auf deine Frage zurück zu kommen:

Ein klares JEIN. Könnte man sicher auch anders lösen... aber ich habe 
mich für diesen Weg entschieden.

Ich hoffe ich habe deine Neugier befriedigt... :-)

Gruß
 Holger

von Harald W. (wilhelms)


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Holger B. schrieb:

> Und meine Erfahrung sagt mir zwischendurch mal galvanisch zu trennen ist
> immer eine gute Idee.

Aber nur, wenn die Masse dann auch aufgetrennt wird.

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