Guten Tag Ich bin mometan eine Lösung am finden um von einem 24V SPS-Ausgangssignal ein 5V Signal zu bekommen. Mein Grundgedanke ist, dass ich dies mit einer Optokoppler-Schaltung erreichen möchte. Nun bin ich mir jedoch nicht sicher, ob ich auf dem richtigen Weg bin. Ich habe einen 4N28 Optokoppler ausgewählt und möchte anschliessend mit den 5V Eingänge des Schrittmotorentreibers A4988 ansteuern. Laut dem Datenblatt des Optokopllers soll 5V sowie 60mA an der Fotodiode anliegen. Somit gibt sich für den Vorwiderstand Eingangsseitig: (24V-5V)/0.06A = ca 320 Ohm. Zwischen dem Emitter und dem Kollekor liegen 70V an. Ich finde leider keine Angabe zum Strom, welcher an den Eingängen am Schrittmoterentreiber anliegen muss. Ich denke jedoch das 10mA sicherlich genügen? Das würde in meinem Fall heissen, dass der Widerstand folgendermasen zu berechnen ist: (70V-5V)/0.01A = 6500 Ohm. Ist meine Schaltungsidee so umsetzbar und stimmen die berechneten Widerstandswerte? Gibts es noch weitere Sachen, welche man beachten sollte (evtl. Überstromschutz etc.) Freundliche Grüsse
Sebastian Kohler schrieb: > Zwischen dem Emitter und dem Kollekor liegen 70V an. Warum? Ich denke du willt mit der Spannung von 24V runter auf 5V? Wenn die Schaltfrequenz nicht zu hoch ist, und Minus an Masse, würde ich dafür einfach einen 78L05 nehmen.
Die Idee mit dem 78L05 gefällt mir.
Zurück zum Optokoppler: Die 60mA sind der maximal zulässige Strom. Es
geht auch mit weniger. Der Ausgangsstrom (durch den Transistor) hängt
vom Eingangsstrom ab. Deren Verhältnis steht im Datenblatt. Wenn da z.B.
steht, dass das Verhältnis 50% ist und der Eingangsstrom 60mA ist, dann
kann der Ausgang maximal 30mA schalten.
Der Ausgang liefert keine Spannung! Die 70V sind nur die maximale
Spannung, die du da anlegen darfst. Mal angenommen, du nutzt den Ausgang
des Optokopplers, um das Signal auf High Pegel zu ziehen (also 5V) dann
brauchst Du noch einen Pull-Down Widerstand, der Low Pegel liefert. Und
der muss so ausgelegt sein, dass der Strom der dann fließt
(einschließlich Laststrom) nicht größer ist, als was der Transistor
schalten kann (also z.B. die obigen 30mA).
> Gibts es noch weitere Sachen, welche man beachten sollte
Ja, und zwar wie du die Schaltung belasten wirst. Eine Fahrrad-Glühbirne
wird daran nicht funktionieren.
Erstmals Danke für die schnellen Antworten. > Ich denke du willt mit der Spannung von 24V runter auf 5V? Das ist korrekt. Ich habe wohl das Datenblatt falsch interpretiert. > Wenn die Schaltfrequenz nicht zu hoch ist, und Minus an Masse, würde > ich dafür einfach einen 78L05 nehmen. Die maximale Schaltfrequenz liegt bei 500Hz. Welche Vorteile bringt der 78L05 gegenüber dem Optokoppler. > Die 60mA sind der maximal zulässige Strom. Es > geht auch mit weniger. Der Ausgangsstrom (durch den Transistor) hängt > vom Eingangsstrom ab. Deren Verhältnis steht im Datenblatt. Wenn da z.B. > steht, dass das Verhältnis 50% ist und der Eingangsstrom 60mA ist, dann > kann der Ausgang maximal 30mA schalten. Das Verhältnis wird wohl der CTR sein, dieser wird mit >10% angegeben. Wenn 60mA der maximale Strom ist, würde ich den Widerstand für 50mA berechnen. Somit hätte ich 5mA Ausgangsseitig. Reicht dieser Strom für den A4988 Treiber? Es wäre nett, wenn Ihr kurz einen Schaltplan zeichnet können. Ich habe in dieser Thematik ein sehr kleines Fachwissen. Verzeiht mir! :)
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Sebastian Kohler schrieb: > Ich bin mometan eine Lösung am finden um von einem 24V > SPS-Ausgangssignal ein 5V Signal zu bekommen. optokoppler. der 4n28 ist ne "taube nuss". cny17 -2 oder -3 da brauchst sehr wenig led strom. welchen strom benötigen die 5v eingänge? pollin hat da einiges an optokopplern. den cny17 hatte ich schon mal verbaut. schaltplan ist von der µsps. funktioniert ohne probleme. r1 und r2 sind eventuell anzupassen.
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dolf schrieb im Beitrag: > da brauchst sehr wenig led strom Eingangsseitig habe ich kein Problem mit Strom. Da steht genügend zur Verfügung. Bei höhrem LED-Strom hat man einfach eine höher Verlustleistung bzw. mehr Wärme? dolf schrieb im Beitrag: > welchen strom benötigen die 5v eingänge? Ich bin mir nicht sicher ob ich das Datenblatt richtig verstehe. Da steht ja 07*VDD. Da heisst 07*5V = 3,5. Die Einheit wird in mikroA angegeben. Soll somit der Eingangsstrom 3,5mikroA sein? Zum Schaltplan: Verstehe ich das richtig, dass am 5V und Ausgang das 5V Netzteil angeschlossen werden muss? Freundliche Grüsse
Sebastian Kohler schrieb: > Zum Schaltplan: > Verstehe ich das richtig, dass am 5V und Ausgang das 5V Netzteil > angeschlossen werden muss? Da hab ich mich verschrieben. Zwischen 5V und Masse das Netzteil und am Ausgang auf die A4988 Eingänge. Richtig?
Ist heute wirklich niemand mehr in der Lage, einen Spannungsteiler zu berechnen?
Bürovorsteher schrieb: > Ist heute wirklich niemand mehr in der Lage, einen Spannungsteiler > zu berechnen? Wollen Sie damit sagen, dass ich einen klassischen Spannungsteiler mit 2 bzw. 3 Widerständen benutzen soll? Ich finde eine Lösung mit einem Spannungsteiler besser. Zum Beispiel aufgund, dass man eine Galvanische Trennung hat. Ausserdem denke ich, dass ein Spannungsteilerberechnung nicht zur Allgemeinbildung gehört.
Du bist nicht fähig ein Datenblatt zu lesen und du bist nicht fähig einen Spannungsteiler zu berechnen. Du solltest zu allem was mit Elektrik zu tun hat 100m Sicherheitsabstand halten.
Sebastian Kohler schrieb: > Bürovorsteher schrieb: >> Ist heute wirklich niemand mehr in der Lage, einen Spannungsteiler >> zu berechnen? > > Wollen Sie damit sagen, dass ich einen klassischen Spannungsteiler mit 2 > bzw. 3 Widerständen benutzen soll? Ein klassischer Spannungsteiler mit 3 Widerständen? > Ich finde eine Lösung mit einem > Spannungsteiler besser. Du meinst sicher Optokoppler. > Zum Beispiel aufgund, dass man eine Galvanische > Trennung hat. Die bringt dir aber nichts, wenn du hinterher sowieso wieder die gleiche Versorgungsmasse verwendest, wie davor (SPS). > Ausserdem denke ich, dass ein Spannungsteilerberechnung > nicht zur Allgemeinbildung gehört. Für das was du machen willst eigentlich schon.
Ist das hier die eigentliche Aufgabe? Sebastian Kohler schrieb: > möchte (mit) 24V SPS-Ausgangssignal ... den ... A4988 ansteuern. Dann sofort eine Gegenfrage: brauchst du eine Potentialtrennung? Oder andersrum: wie ist der A4988 versorgt? Mit der selben Spannung wie die SPS-Ausgänge? Sebastian Kohler schrieb: > Ausserdem denke ich, dass ein Spannungsteilerberechnung nicht zur > Allgemeinbildung gehört. Für einen Elektriker/Elektroniker durchaus! Absolut jede(!!) Schaltung besteht nur aus Spannungsteilern! Auch eine Lampenschaltung mit Drähten und einem Schalter besteht nur aus Widerständen und ist letztlich nur ein Spannungsteiler: von der Versorgungsspannung fällt im "Ein-Zustand" etwas am Schalter, ein wenig an den Kablen und das meiste an der Lampe ab. Deshalb leuchtet sie. Ausgeschaltet ist der Schalter sehr hochohmig und deshalb fällt an ihm die meiste Spannung ab...
Lothar Miller schrieb: > Dann sofort eine Gegenfrage: brauchst du eine Potentialtrennung? Oder > andersrum: wie ist der A4988 versorgt? Mit der selben Spannung wie die > SPS-Ausgänge? Ich verwende ein 230VAC/24VDC sowie ein 230VAC/5VDC Netzteil. Lothar Miller schrieb: > Für einen Elektriker/Elektroniker durchaus! In diesem Fall sicherlich. Nur hab ich nie gesagt, dass ich eines von beidem bin? Ich habe bereits weiter oben erläutert, dass ich sehr geringens Fachwissen habe. Darum Frage ich hier nach um eine möglichst gute Lösung zu bekommen. Max Mustermann schrieb: > Du bist nicht fähig ein Datenblatt zu lesen und du bist nicht fähig > einen Spannungsteiler zu berechnen. Dann kannst du mir ja sicherlich weiterhelfen und mir einen Lösungsvorschlag geben oder andernfalls mir helfen das Datenblatt zu interpretieren! Danke.
Frage: Kommt beim Rücksetzen des SPS-Ausgangs auch tatsächlich 0V aus dem Ausgang? Definiert sind die Ausgangs- bzw. Eingangspegel nach IEC61131 mit <=5V ist Low und >=11,5V ist High. Bei 5V-Pegel auf der oben gezeigten Schaltung hat man immer noch ein High hinter dem Optokoppler...
Mit einem Widerstand parallel zur Optokoppler-LED lässt sich auch das einfach lösen.
Allerdings erfordert auch das wieder eine Spannungsteiler-Berechnung ;-)
Jobst Quis schrieb: > Allerdings erfordert auch das wieder eine Spannungsteiler-Berechnung ;-) Vieleich hat hier ja jemand Kontakte nach Jülich.
Sebastian Kohler schrieb: > Dann kannst du mir ja sicherlich weiterhelfen und mir einen > Lösungsvorschlag geben oder andernfalls mir helfen das Datenblatt zu > interpretieren! Du kannst auch freundlich fragen und nicht forsch FORDERN! Ich helfe dir in MEINER freien Zeit. Ich muss das nicht, keiner hier muss das! Alles in Allem: der Ton macht die Musik... Gut, nachdem das geklärt ist hier die nötige Schaltung:
1 | 24V --------o------------------------. |
2 | | | .---------- 5V |
3 | | | | |
4 | Versorgung Vbb Vdd |
5 | SPS Ausgang ---2k2---o----- Eingang A4988 |
6 | GND | GND |
7 | | 470R | |
8 | | | | |
9 | GND 24V ---o----------------o-------o------------- GND 5V |
Und natürlich musst du jetzt den Leistungsteil des A4988 ebenfalls mit
max. 35V versorgen. Die 24V der SPS sehen da nicht ganz schlecht aus,
ich habe das einskizziert.
> oder andernfalls mir helfen das Datenblatt zu interpretieren!
WAS verstehst du dort nicht? Mach doch erst mal einen Vorschlag
(=Schaltplan), dann kann man drüber diskutieren. Alles andere führt zu
nichts.
:
Bearbeitet durch Moderator
GB schrieb: > Kommt beim Rücksetzen des SPS-Ausgangs auch tatsächlich 0V aus > dem Ausgang? Ja, ich es sind tatsächlich 0V. Ich habe nachgemessen. Lothar Miller schrieb: > Du kannst auch freundlich fragen und nicht forsch FORDERN! Ich helfe dir > in MEINER freien Zeit. Ich muss das nicht, keiner hier muss das! Alles > in Allem: der Ton macht die Musik... Tut mir Leid, das war nicht an dich gerichtet! Lothar Miller schrieb: > WAS verstehst du dort nicht? Mach doch erst mal einen Vorschlag > (=Schaltplan), dann kann man drüber diskutieren. Alles andere führt zu > nichts. Ich wurde nicht schlau, wie gross der Strom an den Logik Eingängen sein muss beim A4988. Ich habe das Datenblatt so interpretiert: Da steht ja 07*VDD. Da heisst 07*5V = 3,5. Die Einheit wird in mikroA angegeben. Soll somit der Eingangsstrom 3,5mikroA sein? Das Datenblatt findest du weiter oben. Lothar Miller schrieb: > Und natürlich musst du jetzt den Leistungsteil des A4988 ebenfalls mit > max. 35V versorgen. Die 24V der SPS sehen da nicht ganz schlecht aus, > ich habe das einskizziert. Das habe ich so geplant. Du würdest mir also von einer Schaltung mit Optokopplern abraten?
0,7*VDD ist die SPANNUNG, die als High interprtiert wird, nicht der Strom. 3,5 Volt ist Spannung. Strom misst man in Ampere. Voltage = Spannung. Wichtiger ist die maximale Spannung, die als Low interprtiert wird. Also 0,3*VDD = 1,6 Volt. Der Strom ist mit maximal 20µA angegeben, sowohl für High als auch Low Pegel. Der Pull Down Widerstand muss also so ausgelegt werden, dass im ungünstigsten Fall (20µA) maximal 1,6 Volt anliegen. 1,6V * 20µA = 80000 Ohm Sicherheitshalber nehmen wir weniger als die 80000 Ohm, sagen wir mal 220000. Der Optokoppler muss - wenn er eingeschaltet ist - den Strom durch den Widerstand plus den Eingangsstrom des Mikrochips liefern. Und zwar bei High Pegel! 3,5V / 22000 Ohm = 0,16mA 0,16mA + 20µA = 0,18mA Genau genommen muss man den C-E Leakage Current des Optkopplers auch berücksichtigen, aber der ist so gering (im nA Bereich), dass er in dieser Schaltung vernachlässigbar ist. Angenommen, du nimmst einen CNY17-3 als Optokoppler, dann hat der ein Übertragunsgverhältnis (CTR) von ca 0,6-1 bei 10mA Steuerstrom. Wenn wir ihn mit 10mA ansteuern, kann der Ausgang also ca 6-10mA liefern. Wir brauchen jedoch nur 0,18mA. Reicht also dicke aus. Wenn wir ihn mit 1mA ansteuern, ist das Übersetzungsverhältnis je nach Temperatur nur noch 0,2-0,5. Das entspricht 0,2-0,5mA. Reicht auch, wir brauchen nur 0,18mA. Ergo: Der Steuerstrom sollte mindestens 1mA betragen. Nun rechnen wir den Vorwiderstand für die LED aus. Der Ausgang der SPS liefert mindestens 11,5V. Das wäre der ungünstigste Fall, mit dem müssen wir rechnen. Am Optokoppler fallen bei den 1mA höchsten 1,2V ab - kann man auch an einem Diagramm ablesen. Also: 11,5V - 1,2V / 1mA = 10300 Ohm. Wir gehen wieder auf Nummer sicher und lassen etwas mehr Strom fließen, also nehmen wir z.B. 4700 Ohm. Das sind elektrotechnische Grundlagen. Ich habe dazu lediglich das Ohmsche Gesetz angewendet. Jetzt sag mir nicht, Du hast das nicht gelernt!
Sebastian Kohler schrieb: > Du würdest mir also von einer Schaltung mit Optokopplern abraten? Wenn du keine Potentialtrennung brauchst, dann brauchst du auch den unnötigen Aufwand für die Optokoppler nicht. Bau die Schaltung mal genauso auf, wie ich Sie gezeichnet habe. Nur eben pro Verbindung von SPS zum Schrittmotorcontroller einen solchen Spannungsteiler. Sebastian Kohler schrieb: > Ich habe das Datenblatt so interpretiert: > Da steht ja 07*VDD. Da heisst 07*5V = 3,5. Die Einheit wird in mikroA > angegeben. Soll somit der Eingangsstrom 3,5mikroA sein? Im schlimmsten Fall benötigt der Eingang diese paar uA. Und weil es die Formel für den belasteten Spannungsteiler gibt, die besagt, dass der Querstrom mindestens 10x grösser sein muss, iss der Spannungsteiler einfach ausreichend niederohmig sein. Die von mir gewählten Werte gewähren das.
@Stefan Vielen Dank für Ihre Antowrt! Wirklich sehr ausführlich und verständlich. Repekt! Lothar Miller schrieb: > Wenn du keine Potentialtrennung brauchst, dann brauchst du auch den > unnötigen Aufwand für die Optokoppler nicht. Bau die Schaltung mal > genauso auf, wie ich Sie gezeichnet habe. Nur eben pro Verbindung von > SPS zum Schrittmotorcontroller einen solchen Spannungsteiler. Ok, ich verwende ja ein 230VAC/24V Netzteil für die SPS Versorgung und Leistungsteil des Treibers. Ausserdem habe ich ein 230VAC/5V Netzteil. Ich nehme an ich muss die beiden GND bzw. 0V miteinander verbinden?
Sebastian Kohler schrieb: > Ich nehme an ich muss die beiden GND bzw. 0V miteinander verbinden? Richtig. So habe ich es im Schaltplan auch gezeichnet.
Laut meinen Berechnungen reichen 0,5W Widerstände vollkommen, ist dies korrekt?
Sebastian Kohler schrieb: > Laut dem Datenblatt des Optokopllers soll 5V sowie 60mA an der Fotodiode > anliegen. 60mA durch eine Photodiode? Das steht so bist nicht im Datenblatt. Wie kommst du auf diese Werte?
Mike A. schrieb: > Wie kommst du auf diese Werte? Im Datenbaltt des 4N28 steht Strom If 60mA. Weiter unten in einem Schaltbild sieht man, dass der Strom If durch die Diode fliesst. Wahrscheinlich sind diese 60mA jedoch der maximal Wert, welcher anliegen darf. Jedoch ist die Idee mit dem 4N28 sowieso bereits gestorben.
Sebastian Kohler schrieb: > Ok, ich verwende ja ein 230VAC/24V Netzteil für die SPS Versorgung und > Leistungsteil des Treibers. Ausserdem habe ich ein 230VAC/5V Netzteil. Wofür brauchst Du das 5V Netzteil? Wenn Du damit den A4988 (Vdd + Vref) versorgen willst, ist es überdimensioniert. Da reicht ein kleiner Spannungsregler 78L05. Da die 24V die SPS und den Motortreiber versorgen soll, ist eine gemeinsame Masse zwangsläufig vorhanden; da reichen dann Spannungsteiler für die Eingangsbeschaltung des A4988. In jedem anderen Fall würde ich immer Optokoppler (typ. PC817) verwenden, einfach um sicherzustellen, dass nie 24V in die 5V Schaltung gelangen können. Der zusätzliche Aufwand ist doch minimal, wenn man nicht auf den 1/10 Cent schielen muß.
Obwohl "Stefan us" das schon erwähnt hatte, dies nochmal ausführlich zur Klarstellung und weil es immer wieder falsch verstanden wird: Sebastian Kohler schrieb: > Im Datenbaltt des 4N28 steht Strom If 60mA. Weiter unten in einem > Schaltbild sieht man, dass der Strom If durch die Diode fliesst. Quelle: http://www.vishay.com/docs/83725/4n25.pdf Du solltest bei Datenblattwerten immer die Bedingung beachten, bei denen diese Werte gelten. Die 60mA stehen unter "ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (1)", und die Fußnote (1) erklärt das genauer. Kurz zusammengefasst bedeutet das: "Zerstörgrenze, beim Überschreiten kann das Teil Schaden erleiden." Außerdem ist nicht bei allen Absolut-Maximum-Werten unbedingt sichergestellt, das das Bauteil dabei auch funktioniert. Den Funktionsbereich findet man dann unter "ELECTRICAL CHARACTERISTICS". > Wahrscheinlich sind diese 60mA jedoch der maximal Wert, welcher anliegen > darf. Ja, aber nicht "wahrscheinlich", sondern "sicher". Man sollte also immer genügend weit unter diesen Werten bleiben - auch weil das der Lebensdauer zugute kommt. Gruß Dietrich
Dietrich L. schrieb: > Kurz zusammengefasst bedeutet das: "Zerstörgrenze, beim Überschreiten > kann das Teil Schaden erleiden." Volle Zustimmung! Um es noch deutlicher zu formulieren: auch bei sehr kurzfristigem Überschreiten dieser Zerstörgrenze ist das Bauteil hinüber. Das bemerkt man aber ggf. nicht sofort, sondern das Bauteil wird vorgeschädigt und fällt erst mit etwas oder deutlicher Verzögerung aus. Auch knapp unterhalb der Zerstörgrenze kann das Bauteil schon wesentlich beschleunigt altern. Und die Zerstörgrenze ist schon dann überschritten, wenn nur ein einziger Parameter überschritten wird, nicht erst bei mehreren: "Ach, so lange ich nur zu viel Spannung anlege, aber das Bauteil nicht gleichzeitig auch noch viel zu heiß wird und der Strom überschritten wird, wird schon nichts passieren." Für manche Bauteile gibt es auch noch SOA-Diagramme (SOA: Safe Operation Area), in denen die Belastbarkeit des Bauteils in Abhängigkeit bestimmter Betriebsparameter dargestellt ist. Gerade bei MOSFETs für Schaltanwendungen erlebt man da deutliche Überraschungen. Plötzlich kann man einen für 100A spezifizierten MOSFET nur noch mit 5A belasten... Und wenn man zehn Bauteile hat, die auch nach leichtem Überschreiten der Zerstörgrenze einwandfrei funktionieren, heißt das nicht, dass auch das elfte und zwölfte Bauteil das ganze überleben.
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