Problem mit Optokoppler

[Horst G. (climbi)]

Hallo
ich will 4 Microcontroller Ausgänge über Optokoppler realisieren.
Einer dieser Ausgänge soll ein kleines Pneumatikventil ansteuern.

Ursprünglich hatte ich 4 fach Optokoppler LTV 846 vorgesehen, d.h.
auf der Platine ist auch ein 4 fach Sockel drauf.
Da der LTV 846 das Pneumatikventil nicht sicher schaltet suchte ich eine
Alternative und fand einen Optokoppler mit Darlington Ausgängen von 
Toshiba TLP523-4. Dieser schaltet das Ventil sicher.
Aber nun habe ich das Problem, dass das Signal der anderen 3 Ausgängen 
nicht mehr die Signalqualität haben, welche ich benötige.
Die Signale sind keine Rechtecke mehr, sie gleichen einer 
Sägezahnspannung.
Auf dem Scope Bild sieht man (rot) den Controller Ausgang und blau den 
Ausgang am Optokoppler. Die Spannung am Optokoppler ist 24 Volt (Teiler 
10:1 am Tastkopf) (Zeitauflösung 1ms)
Das Signalbild mit dem LTV 846 ist einwandfrei, dort passt die 
Signalqualität.

Mein Problem ist halt wirklich dass ich einen 4 fach Sockel in der 
Platine habe. Hätte ich für jeden Ausgang einen eigenen Optokoppler wäre 
es einfach. Dann würde ich 1 bis 3 mit LTV 846 und 4 mit TLP523-4 
machen.

Meine Fragen.
1.) Ist diese starke Abfallverzögrung mit dem TLP523-4 normal ?
2.) Gibt es bessere 4 fach Alternativen für den LTV 846
    (Das Ventil benötigt 30 mA / 24 Volt)

Vielen Dank im Voraus für alle Tips.
Gruß Climber

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Horst G. schrieb:
> LTV 846
Hast du dazu ein Datenblatt. Ich finde das Ding nicht im Internet...

> Die Signale sind keine Rechtecke mehr, sie gleichen einer
> Sägezahnspannung.
Wie sieht die Beschaltung und die Endstufe aus?

> 2.) Gibt es bessere 4 fach Alternativen für den LTV 846
>     (Das Ventil benötigt 30 mA / 24 Volt)
Du schaltest das Ventil direkt mit dem Optokoppler?

[Pi Pa Po (Gast)]

Horst G. schrieb:
> 1.) Ist diese starke Abfallverzögrung mit dem TLP523-4 normal ?

Ein Blick ins DB unter Switching Characteristics sagt:

Sicher nicht!

Entspricht dein Aufbau den Anforderungen im DB?

Wie ist denn deine Beschaltung von dem Teil? Zeig mal Schaltplan und am 
besten Fotos des Aufbaus.

Es gibt viele 4x Optokoppler, Kingbright hat z.b. eine schöne Palette.

Ich bin jedoch sicher, dass es hier nicht am Optokoppler liegt, sondern 
an deiner Ansteuerung.

[Horst G. (climbi)]

Hallo
nun meine Ansteuerung ist sehr einfach.
Die Anode des Optokopplers geht direkt auf die (Steuer)Eingänge eines EC 
Motors. Die Motorelektronik wertet das PWM Signal Aus und regelt anhand
der PWM Vorgabe die Geschwindigkeit. Der PWM Eingang ist aber wirklich 
ein
Steuereingang.
Die Daten bezüglich der Eingänge die ich vom Motor habe siehe 
Eingaenge.png

Aber wie schon geschrieben.
Mit dem LTV 846 funktioniert der Motor schon über ein halbes Jahr 
problemlos.
Als ich jedoch über den einen freien Port ein Ventil ansteuern wollte, 
habe ich auf den Typ TLP 523-4 gewechselt. Unabhängig ob dann ein Ventil 
angeschlossen ist, oder nicht, liefert dieser ein Sägezahnprofil am 
Ausgang.
Dieses Sägezahnprofil taugt natürlich nicht als Vorgabe für die PWM 
Auswertung des Motors.
Nochmals vielen Dank für Eure Bemühungen.
Bin leider nicht so sehr der Hardwarespezialist :-(
Gruß Climber

[Richtigleser (Gast)]

Dann zeig doch mal den richtigen Stromlaufplan.

[Robert C. (anykey)]

Leg mal 10k vom Emitter gegen Masse und schau ob es besser wird.

Gruß Robert

[Clemens L. (c_l)]

Horst G. schrieb:
> Als ich jedoch über den einen freien Port ein Ventil ansteuern wollte,
> habe ich auf den Typ TLP 523-4 gewechselt. Unabhängig ob dann ein Ventil
> angeschlossen ist, oder nicht, liefert dieser ein Sägezahnprofil am
> Ausgang.

Das ist für einen Darlington-Ausgng völlig normal (siehe Datenblatt).

> Mein Problem ist halt wirklich dass ich einen 4 fach Sockel in der
> Platine habe.

Einmal Darlington (xx815) und dreimal normal (xx816 oder xx817) sollte 
da trotzdem rein passen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Horst G. schrieb:
> Dieses Sägezahnprofil taugt natürlich nicht
Wie sieht dieses Signal mit dem LTV864 aus?

Richtigleser schrieb:
> Dann zeig doch mal den richtigen Stromlaufplan.
Und mach mal Pulldowns mit so ca. 2k2 zwischen Emitter der OK und GND.

Wie wurde die Messung oben gemacht? Ist links und rechts vom Optokoppler 
die selbe Masse? Oder wie wurde die Masse vom Kanal A angeschlossen?

Clemens L. schrieb:
> Das ist für einen Darlington-Ausgng völlig normal (siehe Datenblatt).
Naja, nicht ganz. Ich sehe dort eine toff von maximal 500us bei 10k 
Last. Und wir haben hier lt. Spec eine Eingangsimpedanz von ca. 5k.

[Horst G. (climbi)]

Clemens L. schrieb:
> Einmal Darlington (xx815) und dreimal normal (xx816 oder xx817) sollte
> da trotzdem rein passen.

Wenn das geht, dann wäre das ja cool. Werde gleich mal die Teile 
bestellen.
Habe sie leider nicht da.  Hoffentlich passts. So aus dem Gefühl raus 
meinte ich dass die Einzelversionen etwas breiter sind.


Robert C. schrieb:
> Leg mal 10k vom Emitter gegen Masse und schau ob es besser wird.

Minimal ja, aber wirklich nur minimal. Habe den Widerstand so weit 
verkleinert bis er warm geworden ist. Bringt aber nicht wirklich was.

Habe übrigends mehrere Optokoppler getestet. Hat also nichts mit einem 
Defekt zu tun.

Nochmals vielen Dank an Alle
Gruß Climber

P.S.
Falls jemand mal den Darlington Optokoppler testen will, dann schicke 
ich dem ersten Anfrager einen gerne kostenlos zu. :-)

[Clemens L. (c_l)]

Horst G. schrieb:
> So aus dem Gefühl raus meinte ich dass die Einzelversionen etwas
> breiter sind.

Der PC817 und seine Klone sind vom Design her anreihbar (kürzer als 2 × 
2,54 mm = 5,08 mm).

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Horst G. schrieb:
> P.S.
> Falls jemand mal den Darlington Optokoppler testen will, dann schicke
> ich dem ersten Anfrager einen gerne kostenlos zu. :-)
Mach mal. Bin gespannt. Meine Adresse findest du im Internet...  ;-)

[Achim S. (Gast)]

Horst G. schrieb:
> Habe übrigends mehrere Optokoppler getestet. Hat also nichts mit einem
> Defekt zu tun.

Hat dein Magnetventil eigentlich eine integrierte Freilaufdiode? Falls 
nicht würde ich nämlich erwarten, dass jeder deiner Darlington-OK, mit 
denen du einmal das Magnetventil ausgeschaltet hast, potentiell einen 
Defekt hat: ein induktive Last (wie das Magnetventil) ohne Freilaufdiode 
abzuschalten treibt jedesmal den Fototransistor in den Durchbruch.

[Boris O. (bohnsorg)]

Ein NPN als High-Side, das ist ernst gemeint oder nur ein Zeichenfehler? 
Und ich will dir nicht ins Zeug reden, von wegen Optokoppler und µC nach 
24V, aber ein bisserl über dem normalen Ingenieurspegel ist das schon. 
Ein einfacher Pegelwandler mit etwas Leistungsschalter täte es auch. 
Optokoppler altern unkontrolliert. Wenn die Schaltung nun gerade so 
läuft, wird sie es in 2-3 Jahren nicht mehr tun.

[Climber (Gast)]

Achim S. schrieb:
> Hat dein Magnetventil eigentlich eine integrierte Freilaufdiode? Falls
> nicht würde ich nämlich erwarten, dass jeder deiner Darlington-OK, mit
> denen du einmal das Magnetventil ausgeschaltet hast, potentiell einen
> Defekt hat: ein induktive Last (wie das Magnetventil) ohne Freilaufdiode
> abzuschalten treibt jedesmal den Fototransistor in den Durchbruch.

Ja das ist integriert.
Das Ventil funktioniert auch mit dem Darlington Typ.
Nur die Signalqualität für die Motorsignale ist halt so nicht brauchbar.
Aber so wie es aussieht kann ich das ja trennen.

Lothar M. schrieb:
> Mach mal. Bin gespannt. Meine Adresse findest du im Internet...

Geht morgen auf die Reise.
Kannst das Teil natürlich behalten :-)

Eilt aber nicht, ich habe ja dank diesem Forum eine Lösung.

Vielen Dank an Alle
Gruß Climber

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Climber schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Mach mal. Bin gespannt. Meine Adresse findest du im Internet...
> Geht morgen auf die Reise.
Bin gespannt, warum das Ding so grausig lausig langsam ist.

> Kannst das Teil natürlich behalten :-)
OK, ich pass trotzdem drauf auf. Habe ja nur 4 Versuche... ;-)

[Climber (Gast)]

Boris O. schrieb:
> Ein NPN als High-Side, das ist ernst gemeint oder nur ein Zeichenfehler?
> Und ich will dir nicht ins Zeug reden, von wegen Optokoppler und µC nach
> 24V, aber ein bisserl über dem normalen Ingenieurspegel ist das schon.
> Ein einfacher Pegelwandler mit etwas Leistungsschalter täte es auch.
> Optokoppler altern unkontrolliert. Wenn die Schaltung nun gerade so
> läuft, wird sie es in 2-3 Jahren nicht mehr tun.

Hallo Boris
Schwitz: Das ist (leider?) kein Zeichenfehler.
Bin übrigens kein Ingenieur und meine Ausbildung ist auch schon lange 
her.
Bin nun schon lange in der SPS Ecke und wie schon geschrieben in der
Elektronik Hardware eher ein Laie.
Mein erster Entwurf hat dann gleich geklappt und ich war glücklich, 
bis...

Wenn Dur mir einen pinkompatiblen Baustein vorschlagen kannst, bitte 
gerne.
Leider habe ich schon 10 Platinen geordert, wovon eine (ohne das Ventil) 
problemlos läuft.
Oder wenn nicht pinkompatibel dann halt, was prinzipiell am NPN schlecht 
ist. Ich habe das so ähnlich auch schon in anderen Schaltungen gesehen.
Bin aber bereit zu lernen und vertrage auch Kritik
(Eines der wichtigsten Dinge im Leben ist fallen zu lernen, denn wer nie 
fällt geht auch nie an seine Grenzen :-)
Gruß Climber

[Clemens L. (c_l)]

Boris O. schrieb:
> Ein NPN als High-Side, das ist ernst gemeint oder nur ein Zeichenfehler?

Was sollte daran schlecht sein? Bei einem Optokoppler gibt es kein 
Basis-Signal, das man noch drüberheben müsste.

[Hubert G. (hubertg)]

Horst G. schrieb:
> Gibt es bessere 4 fach Alternativen für den LTV 846

Gibt es sicher. Es sollte aber auch der LTV846 funktionieren, nur muss 
das Ratio entsprechend hoch sein. In deinem Fall sollte es ein LTV846D 
sein. Das Problem ist nur das das "D" in vielen Fällen nicht angegeben 
ist und das Ratio daher irgendwo sein kann.
Für den TLP523 ist ein Ration von 500% angegeben und das passt daher auf 
jeden Fall.
Bei einem Optokoppler ist es egal ob man ihn Low-Side oder High-Side 
schaltet. Es gibt ja keinen Basis-Emitterstrom zu beachten. 
Herausgeführt ist die Basis bei den genannten Typen auch nicht.

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Boris O. schrieb:
> Ein NPN als High-Side, das ist ernst gemeint oder nur ein Zeichenfehler?
> Und ich will dir nicht ins Zeug reden, von wegen Optokoppler und µC nach
> 24V, aber ein bisserl über dem normalen Ingenieurspegel ist das schon.

Offenbar hast Du noch nie mit optokopplergetrennten Schaltungen in der 
Automatisierungstechnik gearbeitet. Dort ist es absolut üblich, die 
Optokopplerausgänge wahlweise high-side oder low-side anzuschließen. 
Ebenso schaltet man dort häufig auch mehrere Optokopplerausgänge nach 
Belieben parallel oder auch in Serie, letzteres z.B. insbesondere bei 
Fehlerausgängen von Motortreibern.

Technisch ist dagegen auch überhaupt nichts einzuwenden, da die 
Basisanschlüsse der relevanten Optokoppler nicht herausgeführt sind.

[Climber (Gast)]

Boris O. schrieb:
> Ein NPN als High-Side, das ist ernst gemeint oder nur ein Zeichenfehler?

Clemens L. schrieb:
> Was sollte daran schlecht sein? Bei einem Optokoppler gibt es kein
> Basis-Signal, das man noch drüberheben müsste.

Danke, ich bin erleichtert.
Man bekommt doch gleich ein flaues Gefühl im Magen, wenn man sich nicht 
ganz sicher ist und mit solchen Aussagen konfrontiert wird.

Viele Grüße an Alle die geantwortet haben und mich mal wieder etwas 
schlauer gemacht haben.
Gruß Climber

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Lothar M. schrieb:
> Climber schrieb:
>> Lothar M. schrieb:
>>> Mach mal. Bin gespannt. Meine Adresse findest du im Internet...
>> Geht morgen auf die Reise.
> Bin gespannt, warum das Ding so grausig lausig langsam ist.
Ich habe das Ding mal in die Mangel genommen und mit einem Diodenstrom 
von 20mA, einer Transistorspannung von 12V und verschiedenen 
Lastwiderständen im Kollektorkreis gemessen. Sooo arg weit weg vom 
Datenblatt ist der ermittelte Wert nicht.

Ich muss mal bei Gelegenheit noch die Variante mit dem Widerstand vom 
Emitter gegen GND ausprobieren...

[Horst G. (climbi)]

Hallo Lothar,
vielen Dank für Deine Messungen.
Ich möchte das Thema doch noch mal kurz aufgreifen.

So richtig glücklich bin ich mit meinen Optokopplern aktuell nicht.
Es scheint aktuell so , dass die Signalgüte bei den LTV 846 streut.
Mit manchen folgt der Motor genau dem vorgegebenen PWM Signal.
Setze ich andere LTV 846 Typen ein so sehe ich im Tagesverlauf 
Ausreißer.

Wie auch immer: Ich denke daran die Optokoppler durch eine andere 
Schaltung  zu ersetzen.

Die Aufgabe ist ja relativ einfach.

Microcontroller mit 3,3 Volt Ausgang soll 1:1 ein 24 Volt Signal
schalten, welches auf einen Motoreingang geht welcher das PWM Signal 
auswertet. Die PWM Frequenz ist 250 Hz.
Die Eingangsbeschaltung des Motors kenne ich nicht.
Die Signalqualität sollte möglichst gut sein, der Motor scheint hier 
empfindlich zu sein. Eine Potentialtrennung muss nicht sein.

Am liebsten wäre mir ein fertiges IC welches man noch als "nicht SMD"
Bauteil bekommt.

Vielen Dank im Voraus für einen guten Tip

[Harald W. (wilhelms)]

Horst G. schrieb:

> Am liebsten wäre mir ein fertiges IC

Wie wärs denn mit einem "fertigen" Transistor?

[Horst G. (climbi)]

Mit einem Transistor invertiere ich mit allen mir bekannten Schaltungen 
das Signal. Also mindestens 2 Transitoren.
Zudem bin ich im Bereich Hardware halt nicht so versiert. Müsste ich nur 
(langsam) ein und ausschalten dann o.k.
Was ich aber benötige ist eine langzeitstabile profesionelle Schaltung 
die mir unter allen Bedingungen eine sauberes Signal abgibt.
Ich habe halt die Hoffnung dass es da einen fertigen 
Pegelwandlerbaustein gibt, welcher von Profis designt wurde und nicht 
von Laien wie mir.

[Harald W. (wilhelms)]

Horst G. schrieb:

> Mit einem Transistor invertiere ich mit allen mir bekannten Schaltungen
> das Signal. Also mindestens 2 Transitoren.
> Zudem bin ich im Bereich Hardware halt nicht so versiert.

Wenn Du in Software besser bist, kannst Du ja in Software invertieren.

[Ashoka (Gast)]

Müsste Pin 2 des Optokopplers nicht auch an Masse des uC gehen ? Im 
Schaltplan ist Pin 2 nicht verbunden.

[Horst G. (climbi)]

Harald W. schrieb:
> Wenn Du in Software besser bist, kannst Du ja in Software invertieren.

Harald Du magst mich nicht, gell? Akzeptiere ich.
Bin auch nicht gerade ein Controller Softwarespezialist.
Komme aus der SPS Ecke und habe quasi nebenbei ein Controllerprojekt 
bearbeitet, was eigentlich auch prima funktioniert. Nur noch dieser
beschrieben Punkt muss noch optimiert werden.

Es handelt sich um Hardware PWM. Und das weiß ich gerade nicht wie ich 
das invertieren kann. Werde aber das Datenblatt des Controllers 
studieren.
Eventuell gibt es da ja eine Möglichkeit.

Ashoka schrieb:
> Müsste Pin 2 des Optokopplers nicht auch an Masse des uC gehen ? Im
> Schaltplan ist Pin 2 nicht verbunden.

Sorry das ist ein Fehler im Schaltplan.

Habe mittlerweile mit dem Suchbegriff Pegelwandler im Netz gesucht und 
leider nichts passendes gefunden. Bis 18 Volt habe ich Bausteine 
gefunden.

Aktuell werde ich mit folgenden Ansätzen leben müssen
a.) diskret (mit 2 Transistoren) aufbauen
b.) einen etwas besseren Optokoppler finden

[Der Andere (Gast)]

Horst G. schrieb:
> Am liebsten wäre mir ein fertiges IC

ULN 200x
https://www.mikrocontroller.net/part/ULN2003