Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Probleme mit Optokopper und Arduino


von Patrick (Gast)


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Hallo,
ich (als Elektrotechnik Laie) habe leider ein Problem bei einem 
Bastelprojekt mit einem Arduino.


Plan: Ich möchte mehrere LED in Reihe mit einem Arduino bedienen. Diese 
haben jedoch einen zu hohen Strombedarf (50 mA), daher werden sie von 
einer externen Stromquelle (8x1,2 V Mignon) betrieben. Zum Trennen 
verwende ich einen Optokoppler (PC817 von SHARP).

Sobald die Logikspannung vom Arduino anliegt, wird der Optokoppler 
geschaltet und ich messe parallel zwischen erster und letzter LED 8,41 
Volt, jedoch leuchten die LED (alle intakt) nicht.
Also habe ich mich selber ein wenig auf die Fehlersuche gemacht und den 
Strom gemessen, der dort in Reihe fließt (Multimeter einmal 
durchschliffen). Ergebnis: Der Strom beträgt lediglich 1,4 mA!


Was mache ich falsch? Habe ich einen falschen Optokoppler im Gebrauch? 
Könnt ihr mir bitte einen verständlichen Tipp zum Lösen dieses Problems 
geben?

Danke
Patrick :)

von Falk B. (falk)


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@ Patrick (Gast)

>ich (als Elektrotechnik Laie) habe leider ein Problem bei einem
>Bastelprojekt mit einem Arduino.

Hmmm.


>einer externen Stromquelle (8x1,2 V Mignon) betrieben. Zum Trennen
>verwende ich einen Optokoppler (PC817 von SHARP).

Das ist unsinning. Du braucht lediglich einen Transistor.

>Könnt ihr mir bitte einen verständlichen Tipp zum Lösen dieses Problems
>geben?

https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#PNP.2FNPN_als_Schalter.2C_wohin_mit_der_Last.3F

Nimm die linke Schaltung, BC337 oder was ähnliches (NPN) und einen 
2,2kOhm Basiswiderstand. Deine LED-Kette kommt an Stelle von R_Last. 
Aber den Vorwiderstand für die LED-Kette nicht vergessen!

von SeDa (Gast)


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Schau dir mal die Vorwärtsspannung der LEDs an und wie viel du jeder LED 
spendierst, dann solltest du ein erstes Problem entdecken.
Ob die Schaltung mit dem Optokoppler passt habe ich noch nicht mal 
angeschaut.

von MWS (Gast)


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Patrick schrieb:
> (8x1,2 V Mignon)

Wirklich? Nicht 8 x 1,5V?

Patrick schrieb:
> Was mache ich falsch?

8 rote Leds mit Vorwärtsspannung von 1,4V pro Stück ergeben 11,2V, der 
Transistor des OKs hat auch nochmal 0,7V und somit entspricht das etwa 
der Versorgungsspannung, angenommen bei 1,5V/AAA.

Wahrscheinlich ist die Votrwärtsspannung der Leds sogar noch etwas höher 
und das ist auch der Grund warum diese vorwiderstandslose 
Led/OK-Kombination noch nicht gegrillt wurde. Oder klemm' noch 2 
Batterien dazu und schau dem OK beim Sterben zu.

von Patrick (Gast)


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Danke für Eure schnellen Antworten. Jede LED benötigt 1,3 Volt.
Ich habe mehrere LED in Reihe geschaltet, um mir den Vorwiderstand zu 
sparen. Zur Zeit liegen pro LED 1,05 Volt an. Aber sobald ich 2 LED 
entferne, also nur noch 6 in Reihe geschaltet habe, leuchtet immer noch 
keine, obwohl die Spannung für jede LED doch nun eigentlich hoch genug 
sein müsste?



Habe leider keinen Transistor hier, darum der Optokoppler. Aber wollte 
später noch einen Motor ansteuern, neben den LED, d.h. dann bräuchte ich 
doch so oder so die galvanische Trennung.

von Patrick (Gast)


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> Wirklich? Nicht 8 x 1,5V?

Nein, tatsächlich Mignonakkus mit 1,2 Volt pro Zelle. Ich habe das Ganze 
auch mit 6 LED ausprobiert, sodass bei den gemessenen 8,41 Volt noch gut 
1,4 Volt pro LED bleiben, was doch eigentlich reichen müsste.

von Malte S. (maltest)


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8 x 1,5 V bei kaum genutzten Batterien sollen 8 x gut 1,6 V für die LEDs 
liefern?
Wo ist der Vorwiderstand für die LED-Kette? Und wo der für den 
Optokoppler? Wenn der wirklich so angeschlossen ist, hat er seine besten 
Zeiten schon hinter sich gebracht. Den LEDs passiert das Gleiche, wenn 
du eine davon aus der Kette nimmst.

von Vorwiderstand (Gast)


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Patrick schrieb:
> um mir den Vorwiderstand zu
> sparen

6! Setzen!

von MainframeOS X (Gast)


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Optokopler ohne Vorwiderstand? LED Flusspannung? LED richtig gepolt?

1 Led ca. 1,4 Volt und 20 mA.
8 Led ca. 1,4 Volt mal 8 = 11,2 Volt

Das geht schon mal gar nie nicht bei
8 x 1.2 Volt = 9,6 Volt

Mach folgendes:

1. Reihe:Vorwiderstand für ca. 20 mA + 4 Leds
2. Reihe:Torwiderstand für ca. 20 mA + 4 Leds

Optokopler ohne Vorwiderstand verwenden, geht auch schon mal nicht,
den kannste gleich austauschen.

Optokoppler = Led = wo ist der Vorwiderstand bei ca. 1.2 Volt 
Flusspannung?

von Karl (Gast)


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Probier es erstmal mit einer LED und google das Wort Vorwiderstand. 
Stell nicht hier im Forum  die Frage ob es ohne geht!

von Malte S. (maltest)


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Patrick schrieb:
> Ich habe mehrere LED in Reihe geschaltet, um mir den Vorwiderstand zu
> sparen.

Ganz schlechte Idee. Siehe LED Auch wenn zu jeder LED eine 
Vorwärtsspannung angegeben ist, die sich bei entsprechendem Strom 
einstellt, *brauchen LEDs den korrekten Strom, nicht eine bestimmte 
Spannung*
*brauchen LEDs den korrekten Strom, nicht eine bestimmte Spannung*
*brauchen LEDs den korrekten Strom, nicht eine bestimmte Spannung*
*brauchen LEDs den korrekten Strom, nicht eine bestimmte Spannung*
...

Gleiches gilt eben für die LED im OK.

Patrick schrieb:
> Habe leider keinen Transistor hier, darum der Optokoppler. Aber wollte
> später noch einen Motor ansteuern, neben den LED, d.h. dann bräuchte ich
> doch so oder so die galvanische Trennung.

Warum? Ist das ein 230 V-Motor? Dann ja. Sonst tendenziell eher nicht. 
Aber dann je nach Motor eher einen MOSFET als BC337.

von Patrick (Gast)


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>Probier es erstmal mit einer LED und google das Wort Vorwiderstand.
Stell nicht hier im Forum  die Frage ob es ohne geht!

Habe ich tatsächlich erst mit einer LED gemacht und einem Widerstand. 
Damit hat es tadellos funktioniert. Aber ich sehe schon, ich benötige 
anscheinend IMMER einen Vorwiderstand.

Mit 6 LED (1,3 V, 50 mA) beträgt demnach der notwendige Vorwiderstand 
0,036 Ohm?

>*brauchen LEDs den korrekten Strom, nicht eine bestimmte Spannung*

Danke, werde ich mir merken!

von Patrick (Gast)


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>Warum? Ist das ein 230 V-Motor? Dann ja. Sonst tendenziell eher nicht.
Aber dann je nach Motor eher einen MOSFET als BC337.

Nein, ein bipolarer Schrittmotor, habe hier ein L298N rumfliegen, wollte 
jedoch den Arduino zusätzlich absichern oder ist das unnötig?

von Patrick (Gast)


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>Mit 6 LED (1,3 V, 50 mA) beträgt demnach der notwendige Vorwiderstand
0,036 Ohm?

36 Ohm meine ich, sorry!

von Vorwiderstand (Gast)


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Patrick schrieb:
> Mit 6 LED (1,3 V, 50 mA) beträgt demnach der notwendige Vorwiderstand
> 0,036 Ohm?

Selbst rechnen.

von Malte S. (maltest)


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Patrick schrieb:
> 36 Ohm meine ich, sorry!

Im Prinzip schon. Aber: jetzt hast du Akkus. Wenn du Primärzellen in den 
Halter steckst, bekommen die LEDs zu Beginn einen zu hohen Strom und 
wenn die Batterien dem Ende zugehen, viel zu wenig. Von daher ist es 
durchaus sinnvoll, eine etwas höhere Differenz zwischen nomineller 
Batteriespannung und LED-Vorwärtsspannung einzuplanen und dafür den 
Vorwiderstand zu erhöhen, um a) die LEDs auch bei nagelneuen Alkalines 
nicht zu überlasten, b) auch mit schon ziemlich leergenudelten Batterien 
noch etwas zu sehen und c) die Differenz zwischen beidem zu begrenzen.
Musst allerdings entscheiden, wo deine Prioritäten liegen, denn 
natürlich verbrätst du damit mehr Energe (=Batterieladung) in dem 
Widerstand. Wenn du das Ganze flexibel und effizient haben willst, ist 
eine Schaltrgler-basierte Stromquelle eine Überlegung wert. Aber das 
erstmal nur theoretisch. lass vorerst die Kirche im Dorf und übernimm 
dich nicht gleich mit sowas.

Patrick schrieb:
> ein bipolarer Schrittmotor, habe hier ein L298N rumfliegen, wollte
> jedoch den Arduino zusätzlich absichern oder ist das unnötig?

Ja, wenn du schön die Freilaufdioden an den Motor machst.

von Patrick (Gast)


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> Im Prinzip schon. Aber: jetzt hast du Akkus. Wenn du Primärzellen in den
Halter steckst, bekommen die LEDs zu Beginn einen zu hohen Strom und
wenn die Batterien dem Ende zugehen, viel zu wenig. Von daher ist es
durchaus sinnvoll, eine etwas höhere Differenz zwischen nomineller
Batteriespannung und LED-Vorwärtsspannung einzuplanen und dafür den
Vorwiderstand zu erhöhen, um a) die LEDs auch bei nagelneuen Alkalines
nicht zu überlasten, b) auch mit schon ziemlich leergenudelten Batterien
noch etwas zu sehen und c) die Differenz zwischen beidem zu begrenzen.
Musst allerdings entscheiden, wo deine Prioritäten liegen, denn
natürlich verbrätst du damit mehr Energe (=Batterieladung) in dem
Widerstand. Wenn du das Ganze flexibel und effizient haben willst, ist
eine Schaltrgler-basierte Stromquelle eine Überlegung wert. Aber das
erstmal nur theoretisch. lass vorerst die Kirche im Dorf und übernimm
dich nicht gleich mit sowas.

Ja, dessen bin ich mir bewusst, aber hat bei dem bisschen Bastlerei 
gerade keine Priorität.

Ich will mal kurz meine Frage neu stellen, ich habe gerade die LED 
ausgetauscht.

Habe nun statt der 6 IR-LED eine einzige weiße LED mit 3,2 Volt und 20 
mA angeschlossen. Funktioniert tadellos mit Vorwiderstand und 320 Ohm 
Vorwiderstand. Komischerweise funktioniert das Ganze nicht mehr, wenn 
ich nur eine einzige IR-LED verwende. Die LED bleibt einfach aus.

von Vorwiderstand (Gast)


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Patrick schrieb:
> IR-LED verwende. Die LED bleibt einfach aus.

Kannst Du IR-Licht sehen?

von Patrick (Gast)


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Ja, durch eine Kamera ;)

940 mm Wellenlänge, LED funktioniert auch noch, gerade ausprobiert (ohne 
Optokoppler).

von ?!? (Gast)


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Patrick schrieb:
> Komischerweise funktioniert das Ganze nicht mehr, wenn
> ich nur eine einzige IR-LED verwende. Die LED bleibt einfach aus.

Kann sein, daß die schon kaputt ist. Schau dir mal die Flußspannung 
einer IR-LED an.
Mal was ganz abwegiges: Du weißt schon, daß man das Leuchten einer 
IR-LED mit bloßem Auge nicht sieht, oder?
Sorry, wenn du es weißt, dann vergiß meine Bemerkung. Aber hier erlebt 
man so einiges... :-)

von Patrick (Gast)


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Habe jetzt noch einmal Fotos gemacht. Die richtige Spannung ist nun 
vorhanden, aber der Strom ist nachwievor zu gering. Bei den beiden 
weißen LED zeigt mir das Multimeter (in Reihe zwischen Widerstand und 
LED geschaltet) 1,8 mA an. Ich verstehe einfach nicht, warum der Strom 
durch den Optokoppler so abfällt.

Auf dem zusätzlichen Foto kann man erkennen, dass die IR LED noch 
funktioniert.

von spess53 (Gast)


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Hi

Sag mal, betreibst du den OK auch ohne Vorwiderstand?

MfG Spess

von Malte S. (maltest)


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Ist die große Frage, ob der OK überhaupt noch tut.

von Patrick (Gast)


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spess53 schrieb:
> Hi
>
> Sag mal, betreibst du den OK auch ohne Vorwiderstand?
>
> MfG Spess

Hallo, ja hatte ich. Habe ich nun geändert.

Malte S. schrieb:
> Ist die große Frage, ob der OK überhaupt noch tut.

Optokoppler wurde gerade durch einen neuen getauscht, auch wenn der alte 
noch geschaltet hat, um dort einen Fehler auszuschließen.

Problem besteht nachwievor. Sind die 50 mA vielleicht einfach schon zu 
viel und können nicht mit einem Optokoppler geschaltet werden?

von spess53 (Gast)


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HI

>Problem besteht nachwievor. Sind die 50 mA vielleicht einfach schon zu
>viel und können nicht mit einem Optokoppler geschaltet werden?

Ja, können sie theoretisch. Aber der PC817 ist kein berauschend guter 
Optokoppler. Der kann durchaus ein CTR von 50% haben. Also müsstest du 
100mA in den Optokoppler schicken um 50mA heraus zu bekommen. Allerdings 
ist der Strom durch die Diode auf 50mA limitiert.

MfG Spess

von Patrick (Gast)


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spess53 schrieb:
> Ja, können sie theoretisch. Aber der PC817 ist kein berauschend guter
> Optokoppler. Der kann durchaus ein CTR von 50% haben. Also müsstest du
> 100mA in den Optokoppler schicken um 50mA heraus zu bekommen. Allerdings
> ist der Strom durch die Diode auf 50mA limitiert.
>
> MfG Spess

Vielen Dank für deine Aufklärung, das hilft mir weiter. Dann kann es 
tatsächlich nicht funktionieren, da der Strom aus dem Arduino maximal 40 
mA betragen darf und ich deshalb überhaupt den OK einsetzen wollte. 
Zusammenfassend ist also bei einem OK der Strom auf der Schaltseite 
abhängig vom Strom auf der Logikseite?

Dann muss ich mir wohl doch was anderes überlegen, bzw. auf den von 
Falk vorgeschlagenen Transistor zurückgreifen.

von Falk B. (falk)


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@ Patrick (Gast)

>tatsächlich nicht funktionieren, da der Strom aus dem Arduino maximal 40
>mA betragen darf

Das ist die Kotzgrenze. Praktisch wird man sinnvollerweise eher unter 
20mA bleiben wollen.

>Zusammenfassend ist also bei einem OK der Strom auf der Schaltseite
>abhängig vom Strom auf der Logikseite?

Bei den meisten, siehe Optokoppler.

>Dann muss ich mir wohl doch was anderes überlegen, bzw. auf den von
>Falk vorgeschlagenen Transistor zurückgreifen.

Oh wie schrecklich, das könnte sogar funktionieren. Aber nur, wenn du 
deine LEDs in 2 Ketten aufteilst und diese mit je einem Vorwiderstand 
parallel schaltest.

https://www.mikrocontroller.net/articles/LED#Parallelschaltung

Un lies den gesamten Artikel mal in Ruhe, dann wirst du hoffentlich 
einiges verstehen, u.a. dass ein 36 Ohm Vorwiderstand praktisch 
unbrauchbar ist.

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