Ansteuerung Optokoppler

[Denny A. (Gast)]

Ich möchte meinen Eltako Drehstromzähler DSZ15DE über die
S0-Schnittstelle anbinden. Auf der Suche nach der korrekten Anbindung
bin ich bei www.volkszaehler.org fündig geworden, verstehe aber leider
die Realisierung nicht ganz. Mir geht es nur um den primärseitigen
Anschluss vom Optokoppler (ILD205T). Dieser wird doch, soweit ich
verstehe, im Gegensatz zu
https://www.mikrocontroller.net/articles/S0-Schnittstelle nicht in
reihe, sondern parallel zum 150 Ohm Widerstand angesteuert. Welchen
Vorteil hat diese Auslegung?
Zumal laut meiner Berechnung (Rges = 1160 Ohm, Iges = 0,02 A) der
Spannungsabfall über dem Widerstand 3 Volt beträgt und somit die forward
Voltage der Diode im Optokoppler um das Doppelte übersteigt.

Laut Datenblatt von Eltako kann der Drehstromzähler ab 5 Volt auf der
S0-Schnittstelle betrieben werden. Daher habe ich die Schaltung
entsprechend angepasst, bin mir aber mit der Auslegung vom
Widerstandswert nicht ganz sicher. Kann meine Dimensionierung so
funktionieren?
Die S0-Schnittstelle soll eine Impedanz von 100 Ohm haben. Die forward
Voltage der Diode im Optokoppler beträgt 1,2 Volt bei 10 mA. Somit würde
dies ein Vorwiderstand von 380 Ohm - der Impedanz von 100 Ohm = 280 Ohm
ergeben.

Ich bin über jeden Zweckdienlichen Hinweis Dankbar! Die Herausforderung
steckt wie so oft im Detail...

[MaWin (Gast)]

Denny A. schrieb:
> ch bin über jeden Zweckdienlichen Hinweis Dankbar

Also wenn der Optokoppler mit der Kathode am Eingang auf GND geschaltet 
wird und am Ausgang der Emitter mit GND verbunden ist, wozu dann ein 
Optokoppler ?

Es würde dir wohl helfen, als Schaltplanausschnitt den SY0 Ausgang im 
Stromzähler mei einzuzeichnen.

[Joe F. (easylife)]

Denny A. schrieb:
> Zumal laut meiner Berechnung (Rges = 1160 Ohm, Iges = 0,02 A) der
> Spannungsabfall über dem Widerstand 3 Volt beträgt und somit die forward
> Voltage der Diode im Optokoppler um das Doppelte übersteigt.

Wenn ich es richtig sehe, ist der Spannungswandler "IC2" auf 15V 
eingestellt, somit fällt an dem 150R 2.1V ab.
Liegt aber auch über Vf, und somit macht der Widerstand auch für mich 
keinen Sinn. Der eigentliche Vorwiderstand ist der mit 910R.

Denny A. schrieb:
> Die S0-Schnittstelle soll eine Impedanz von 100 Ohm haben. Die forward
> Voltage der Diode im Optokoppler beträgt 1,2 Volt bei 10 mA. Somit würde
> dies ein Vorwiderstand von 380 Ohm - der Impedanz von 100 Ohm = 280 Ohm
> ergeben.

Sollte funktionieren.

[Achim S. (Gast)]

Denny A. schrieb:
> Auf der Suche nach der korrekten Anbindung
> bin ich bei www.volkszaehler.org fündig geworden

Verlinke doch bitte mal, auf welcher konkreten Seite von 
volkszaehler.org du die Schaltung gefunden hast. Vielleicht schreibt der 
Autor ja im Begleittext etwas dazu, was er sich dabei gedacht hat.

Ohne weitere Info sieht diese Beschaltung erst mal nach nutzlosem 
Overengineering aus.

[Denny A. (Gast)]

MaWin schrieb:
> Denny A. schrieb:
>> ch bin über jeden Zweckdienlichen Hinweis Dankbar
>
> Also wenn der Optokoppler mit der Kathode am Eingang auf GND geschaltet
> wird und am Ausgang der Emitter mit GND verbunden ist, wozu dann ein
> Optokoppler ?
>
> Es würde dir wohl helfen, als Schaltplanausschnitt den SY0 Ausgang im
> Stromzähler mei einzuzeichnen.

Der externe Anschluss ist doch in meinem Beitrag verlinkt, anbei noch 
einmal der Schaltplan dazu.
Ich kann deinen Ausführungen leider nicht ganz folgen.

[Denny A. (Gast)]

Joe F. schrieb:
> Denny A. schrieb:
>> Zumal laut meiner Berechnung (Rges = 1160 Ohm, Iges = 0,02 A) der
>> Spannungsabfall über dem Widerstand 3 Volt beträgt und somit die forward
>> Voltage der Diode im Optokoppler um das Doppelte übersteigt.
>
> Wenn ich es richtig sehe, ist der Spannungswandler "IC2" auf 15V
> eingestellt, somit fällt an dem 150R 2.1V ab.
> Liegt aber auch über Vf, und somit macht der Widerstand auch für mich
> keinen Sinn. Der eigentliche Vorwiderstand ist der mit 910R.
>

Wie hast du die 15 Volt berechnet? Ich bin die ganze Zeit von 24 Volt 
ausgegangen. Leider gibt es zu der Schaltung keine Dokumentation.

> Denny A. schrieb:
>> Die S0-Schnittstelle soll eine Impedanz von 100 Ohm haben. Die forward
>> Voltage der Diode im Optokoppler beträgt 1,2 Volt bei 10 mA. Somit würde
>> dies ein Vorwiderstand von 380 Ohm - der Impedanz von 100 Ohm = 280 Ohm
>> ergeben.
>
> Sollte funktionieren.

[Denny A. (Gast)]

Achim S. schrieb:
> Denny A. schrieb:
>> Auf der Suche nach der korrekten Anbindung
>> bin ich bei www.volkszaehler.org fündig geworden
>
> Verlinke doch bitte mal, auf welcher konkreten Seite von
> volkszaehler.org du die Schaltung gefunden hast. Vielleicht schreibt der
> Autor ja im Begleittext etwas dazu, was er sich dabei gedacht hat.
>
> Ohne weitere Info sieht diese Beschaltung erst mal nach nutzlosem
> Overengineering aus.

Anbei der Link, leider ohne eine Schaltungsbeschreibung.

https://wiki.volkszaehler.org/hardware/controllers/raspberry_pi_erweiterung_klein#bestueckungsplan_und_anschlussplan

[MaWin (Gast)]

Denny A. schrieb:
> Ich kann deinen Ausführungen leider nicht ganz folgen

Ein S0 Bus enthält schon einen Optokoppler. Da ist deiner doppelt 
gemoppelt "Hosenträger und Gürtel", zumal er sowieso nicht galvanisch 
trennt "Gürtel offen".

[Achim S. (Gast)]

Denny A. schrieb:
> Anbei der Link, leider ohne eine Schaltungsbeschreibung.

ok, dann bleibe ich bei meiner Einschätzung:

Achim S. schrieb:
> Ohne weitere Info sieht diese Beschaltung erst mal nach nutzlosem
> Overengineering aus.

[Denny A. (Gast)]

MaWin schrieb:
> Denny A. schrieb:
>> Ich kann deinen Ausführungen leider nicht ganz folgen
>
> Ein S0 Bus enthält schon einen Optokoppler. Da ist deiner doppelt
> gemoppelt "Hosenträger und Gürtel", zumal er sowieso nicht galvanisch
> trennt "Gürtel offen".

Meine Interpretation ist, dass der Optokoppler als Levelshifter 
fungiert. Die 24V (15V) müssen auf die für den Raspberry Pi 
verträglichen 3,3V gebracht werden.

[Denny A. (Gast)]

Denny A. schrieb:
> MaWin schrieb:
>> Denny A. schrieb:
>>> Ich kann deinen Ausführungen leider nicht ganz folgen
>>
>> Ein S0 Bus enthält schon einen Optokoppler. Da ist deiner doppelt
>> gemoppelt "Hosenträger und Gürtel", zumal er sowieso nicht galvanisch
>> trennt "Gürtel offen".
>
> Meine Interpretation ist, dass der Optokoppler als Levelshifter
> fungiert. Die 24V (15V) müssen auf die für den Raspberry Pi
> verträglichen 3,3V gebracht werden.

Wenn ich mir das Datenblatt vom SN74LV221A
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74lv221a.pdf anschaue, steht dort was
von "Support Mixed-Mode Voltage Operation on All Ports". Somit dürfte
ich doch direkt von der S0-Schnittstelle auf diesen IC gehen können?
Dieser kümmert sich dann unter anderem um die Pegelumsetzung vom 5V auf
3,3V.
Stromlaufplan wie im Anhang.

[Achim S. (Gast)]

Denny A. schrieb:
> Somit dürfte
> ich doch direkt von der S0-Schnittstelle auf diesen IC gehen können?
> Dieser kümmert sich dann unter anderem um die Pegelumsetzung vom 5V auf
> 3,3V.

Die 5V sollten kein Problem darstellen. Aber beim Low-Pegel hast du 
nicht viel Reserve (der 74LS221 will mit 3,3V Versorgung maximal 1V am 
Eingang sehen um sicher einen Low-Pegel zu erkennen. Das könnte bei 
deiner Schaltung schon mal knapp werden).

[Denny A. (Gast)]

Achim S. schrieb:
> Denny A. schrieb:
>> Somit dürfte
>> ich doch direkt von der S0-Schnittstelle auf diesen IC gehen können?
>> Dieser kümmert sich dann unter anderem um die Pegelumsetzung vom 5V auf
>> 3,3V.
>
> Die 5V sollten kein Problem darstellen. Aber beim Low-Pegel hast du
> nicht viel Reserve (der 74LS221 will mit 3,3V Versorgung maximal 1V am
> Eingang sehen um sicher einen Low-Pegel zu erkennen. Das könnte bei
> deiner Schaltung schon mal knapp werden).

Nun habe ich mir die Pegel einmal angesehen - sollte alles passen, siehe 
Anhang.

[Joe F. (easylife)]

Denny A. schrieb:
> Joe F. schrieb:
>> Denny A. schrieb:
>>> Zumal laut meiner Berechnung (Rges = 1160 Ohm, Iges = 0,02 A) der
>>> Spannungsabfall über dem Widerstand 3 Volt beträgt und somit die forward
>>> Voltage der Diode im Optokoppler um das Doppelte übersteigt.
>>
>> Wenn ich es richtig sehe, ist der Spannungswandler "IC2" auf 15V
>> eingestellt, somit fällt an dem 150R 2.1V ab.
>> Liegt aber auch über Vf, und somit macht der Widerstand auch für mich
>> keinen Sinn. Der eigentliche Vorwiderstand ist der mit 910R.
>>
>
> Wie hast du die 15 Volt berechnet? Ich bin die ganze Zeit von 24 Volt
> ausgegangen. Leider gibt es zu der Schaltung keine Dokumentation.

Aus Datenblatt des LMR64010: FB=1.23V
Somit Vout = (1.23V/10K)*(10K+113K) = 15.1V

[Clemens L. (c_l)]

Denny A. schrieb:
> Zumal laut meiner Berechnung (Rges = 1160 Ohm, Iges = 0,02 A) der
> Spannungsabfall über dem Widerstand 3 Volt beträgt und somit die forward
> Voltage der Diode im Optokoppler um das Doppelte übersteigt.

Die Diode begrenzt die Spannung, die über den Parallel-Widerstand 
abfallen kann.

Du hast (ungefähr konstante) 1,2 V über die Diode, der Rest fällt über 
den (seriellen) Vorwiderstand ab. Der Strom durch diesen Widerstand ist 
also bekannt. Der Strom durch den Parallel-Widerstand ist 1,2 V / 150 
Ohm = 8 mA, der Rest fließt durch die Diode.

So ein Widerstand erhöht den Mindeststrom, ab dem der Optokoppler 
einschaltet.

[Denny A. (Gast)]

Joe F. schrieb:
> Denny A. schrieb:
>> Joe F. schrieb:
>>> Denny A. schrieb:
>>>> Zumal laut meiner Berechnung (Rges = 1160 Ohm, Iges = 0,02 A) der
>>>> Spannungsabfall über dem Widerstand 3 Volt beträgt und somit die forward
>>>> Voltage der Diode im Optokoppler um das Doppelte übersteigt.
>>>
>>> Wenn ich es richtig sehe, ist der Spannungswandler "IC2" auf 15V
>>> eingestellt, somit fällt an dem 150R 2.1V ab.
>>> Liegt aber auch über Vf, und somit macht der Widerstand auch für mich
>>> keinen Sinn. Der eigentliche Vorwiderstand ist der mit 910R.
>>>
>>
>> Wie hast du die 15 Volt berechnet? Ich bin die ganze Zeit von 24 Volt
>> ausgegangen. Leider gibt es zu der Schaltung keine Dokumentation.
>
> Aus Datenblatt des LMR64010: FB=1.23V
> Somit Vout = (1.23V/10K)*(10K+113K) = 15.1V

Danke, dieser Hinweis hatte mir gefehlt.
Ich komme nun zum Glück ohne den Spannungswandler aus, wahrscheinlich 
wäre das Thema EMV zur Herausforderung geworden. Die Schaltung soll 24x7 
in Betrieb sein.

[Denny A. (Gast)]

Clemens L. schrieb:
> Denny A. schrieb:
>> Zumal laut meiner Berechnung (Rges = 1160 Ohm, Iges = 0,02 A) der
>> Spannungsabfall über dem Widerstand 3 Volt beträgt und somit die forward
>> Voltage der Diode im Optokoppler um das Doppelte übersteigt.
>
> Die Diode begrenzt die Spannung, die über den Parallel-Widerstand
> abfallen kann.
>
> Du hast (ungefähr konstante) 1,2 V über die Diode, der Rest fällt über
> den (seriellen) Vorwiderstand ab. Der Strom durch diesen Widerstand ist
> also bekannt. Der Strom durch den Parallel-Widerstand ist 1,2 V / 150
> Ohm = 8 mA, der Rest fließt durch die Diode.
>
> So ein Widerstand erhöht den Mindeststrom, ab dem der Optokoppler
> einschaltet.

Danke für deine Erläuterung.
Meine Vermutung ging schon in diese Richtung, ich konnte nur die 
Zusammenhänge nicht rechnerisch herleiten.
Ich komme nun ohne den Optokoppler aus, da ich auf der Seite der 
S0-Schnittstelle nur mit 5V arbeiten werde.

[MaWin (Gast)]

Denny A. schrieb:
> Meine Interpretation ist, dass der Optokoppler als Levelshifter
> fungiert. Die 24V (15V) müssen auf die für den Raspberry Pi
> verträglichen 3,3V gebracht werden.

Und dafür ein Optokoppler ?

Wer hat den Leuten Elektronikgrundlagen beigebracht ?

[Denny A. (Gast)]

MaWin schrieb:
> Denny A. schrieb:
>> Meine Interpretation ist, dass der Optokoppler als Levelshifter
>> fungiert. Die 24V (15V) müssen auf die für den Raspberry Pi
>> verträglichen 3,3V gebracht werden.
>
> Und dafür ein Optokoppler ?
>
> Wer hat den Leuten Elektronikgrundlagen beigebracht ?

Wie gesagt, meine Interpretation.
Da keine Schaltungsbeschreibung oder Urheber verfügbar ist, schwierig zu 
klären.