Hallo zusammen, ich habe in letzter Zeit das ein oder andere Projekt mit meinem Arduino Mega umgesetzt, dabei hat sich mir immer die Frage gestellt, ob ich eine galvanische Trennung zwischen Arduino und externer Spannungsversorgung für Relais, Ventile etc. mittels Optokoppler vornehmen soll oder nicht. Meistens habe ich mich dafür entschieden, was den Aufbau dann natürlich entsprechend erweitert bzw. kompliziert hatte, Was sind eure Erfahrungen zu diesem Thema? Gibt es für so etwas eine "Faustregel"? Vielen Dank!
Max M. schrieb: > ich habe in letzter Zeit das ein oder andere Projekt mit meinem Arduino > Mega umgesetzt, dabei hat sich mir immer die Frage gestellt, ob ich eine > galvanische Trennung zwischen Arduino und externer Spannungsversorgung > für Relais, Ventile etc. mittels Optokoppler vornehmen soll oder nicht. Das braucht man zu 99% nicht. > Meistens habe ich mich dafür entschieden, Warum? > was den Aufbau dann natürlich > entsprechend erweitert bzw. kompliziert hatte, > Was sind eure Erfahrungen zu diesem Thema? Gibt es für so etwas eine > "Faustregel"? Ja, nennt sich Grundlagen der E-Technik. Was soll denn deine Galvanische Trennung bei der Ansteuerung von Relais und Ventilen bewirken?
Falk B. schrieb: > Ja, nennt sich Grundlagen der E-Technik. Was soll denn deine > Galvanische Trennung bei der Ansteuerung von Relais und Ventilen > bewirken? Wie der Poster richtig sagt, ist eine Galvanische Trennung dann sinnvoll wen das zu steuernde ein anderes Potential hat z.B. du steuerst ein Triac an, oder du Steuerst ein Magnetventil mit externer 24V Speisung an. Aber ein Relais ist eine galvanische Trennung, und wenn dieses nicht fremdgespiesen ist, erübrigt sich die Trennung. Ausnahme kann aber auch da eine Trennung sinvoll machen wen Fremd Eingespiesen wird, als Beispiel 24V Relais mit fremd Speisung, 230V Relais usw.
Max M. schrieb: > ob ich eine > galvanische Trennung zwischen Arduino und externer Spannungsversorgung > für Relais, Ventile etc. mittels Optokoppler vornehmen soll oder nicht. Eine galvanische Trennung brauchst du dann, wenn du die Bezugspotentiale (z.B. Masse) zweier Schaltungsteile nicht verbinden darfst oder nicht verbinden kannst. Und nur dann, wenn man eine galvanische Trennung tatsächlich braucht, dann macht man auch eine rein. Denn sonst hast du in deiner Schaltung unnötige Bauteile, die auch noch kaputt gehen können und im Falle von Optokopplern sogar verschleißen. Patrick L. schrieb: > oder du Steuerst ein Magnetventil mit externer 24V Speisung an ... und du darfst (z.B. wegen potentieller EMV-Probleme oder Potentialverschiebungen samt Ausgleichströmen aufgrund langer Leitungen) diese externe 24V-Versorgung nicht auf dein Potential legen.
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Max M. schrieb: > Was sind eure Erfahrungen zu diesem Thema? Gibt es für so etwas eine > "Faustregel"? Sogenannte "Faustregeln" passen halt oft genug wie die Faust aufs Auge. Das bedeutet, wenn man weiss was man tut und in der Lage ist das richtige Design zu wählen oder die richtigen Werte zu berechnen, dann kann man (meistens) auch abschätzen ob man sich den Aufwand einer genauen Analyse/Berechnung sparen kann und statt dessen ein einfaches Verfahren (Faustregel) benutzen kann. Aber Faustregeln ersparen es nicht sich das notwendige Wissen anzueignen. Wie sehr das ins Auge gehen kann sieht man an der immer wieder genannten Faustregel für Glättungselkos in Trafonetzteilen: "1000 µF pro Ampere" die zur Zeit von 100-200V Netzteilen für Röhrengeräte völlig ok war, aber in Zeiten von 3,3, 5 oder 12V Netzteilen absoluter Blödsinn ist.
Ein Relais/Motortreiber mit Optokoppler-Eingang hat den Vorteil, dass er nicht so empfindlich auf "falsche" Spannung reagiert, wie ein ungeschütztes IC. Bei den meisten IC darf z.B. nicht mehr als 0,5V angelegt werden, solange dessen Stromversorgung aus ist. Und man darf nicht weniger als -0,5V an die Eingänge anlegen, was bei schlechter Leitungsführung von GND in Lastkreisen schnell passieren kann. Es gibt aber durchaus andere meist bessere passende Methoden, die Eingänge von IC's vor Überspannung schützen. Und eine richtige Leitungsführung ist ohnehin Pflicht, damit das Gerät keine störenden Radiowellen abstrahlt. Fertige Bastelmodule haben oft Optokoppler, um mehr Flexibilität zu bieten. Man kann sie dadurch z.B. mit 3 bis 12 Volt ansteuern, sowohl mit Push-Pull als auch Open-Drain Ausgängen und auch die Polarität ist flexibel. Optokoppler haben aber auch Nachteile. Bei PWM merkt man z.B. schnell die verringerte Flankensteilheit der Schaltvorgänge. Manche Leute monieren, dass Optokoppler im Laufe der Zeit schwächer werden und zu den Teilen gehören, die ab und zu spontan ausfallen.
Lothar M. schrieb: > ... und du darfst (z.B. wegen potentieller EMV-Probleme oder > Potentialverschiebungen samt Ausgleichströmen aufgrund langer Leitungen) > diese externe 24V-Versorgung nicht auf dein Potential legen. Ganz richtig, es ist auch sinnvoll wenn das angesteuerte Teil AC und nicht DC ist (Das hat dann eben mit unterschiedlichen Potentialen zu tun. Dazu WPA Beitrag: https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrisches_Potential Und: https://de.wikipedia.org/wiki/Potentialausgleich
Patrick L. schrieb: > Falk B. schrieb: >> Ja, nennt sich Grundlagen der E-Technik. Was soll denn deine >> Galvanische Trennung bei der Ansteuerung von Relais und Ventilen >> bewirken? > > Wie der Poster richtig sagt, Wo sagt er das denn? Er Fragt! > ist eine Galvanische Trennung dann sinnvoll > wen das zu steuernde ein anderes Potential hat z.B. du steuerst ein > Triac an, Davon war bisher nie die Rede. > oder du Steuerst ein Magnetventil mit externer 24V Speisung an. Die kann man in den meisten fällen diret mit der Masse der Steuerung verbinden. > Aber ein Relais ist eine galvanische Trennung, und wenn dieses nicht > fremdgespiesen ist, erübrigt sich die Trennung. Eben. Der Großteil der galvanischen Trennungen, die hier von den Bastlern und der Arduino-Fraktion eingebracht werden sind nutzlos.
Falk B. schrieb: > Patrick L. schrieb: >> Falk B. schrieb: >>> Ja, nennt sich Grundlagen der E-Technik. Was soll denn deine >>> Galvanische Trennung bei der Ansteuerung von Relais und Ventilen >>> bewirken? >> >> Wie der Poster richtig sagt, > > Wo sagt er das denn? Er Fragt! Sorry bezogen auf Ja, nennt sich Grundlagen der E-Technik. Habe es noch korrigieren wollen sprich das zu große Zitat Kürzen aber da Nachpost schon da, nicht mehr Möglich ;-) Somit Danke [Falk B.] für deine Richtigstellung ;-)
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Falk B. schrieb: > Der Großteil der galvanischen Trennungen, die hier von den > Bastlern und der Arduino-Fraktion eingebracht werden sind nutzlos. Nö. Wenn man nicht so erfahren ist, wie man GND/VCC optimal führt, kann die Trennung dafür sorgen, daß es überhaupt funktioniert und nichts zerstört wird. Auch in Industriesteuerungen sind die Ein-/Ausgänge galvanisch von der Steuerungs-CPU getrennt. Nur außen am Netzteil sind dann beide GND miteinander verbunden. Das erhöht die Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit.
Max M. schrieb: > Was sind eure Erfahrungen zu diesem Thema? Galvanische Trennung ist technisch aufwändig und kostet daher mehr. Galvanische Trennung ermöglicht Potentialunterschiede auf beiden Seiten (im Rahmen der Isolation). Man baut sie also nur, wenn man sie braucht. Leider wird aus Kostengründen manchmal auf sie verzichtet, obwohl man sie brauchen könnte Beispiele Audioanlagen, die dann per DI Box Audiotrenntrafo isoliert werden müssen, oder Oszilloskopeingänge, wo man dann einen Trenntrafo für das zu untersuchende Objekt braucht. Aber galvanische Trennung der Ansteuerung eines Relais welches sowieso schon galvanisch trennt ist Humbug aus Unkenntnis über den korrekten Aufbau zur Vermeidung von Störungen der das Relais schaltenden Seite ebenso ahnungslos im Prinzip 'Hoffnung' hinzugebastelt.
Peter D. schrieb: > Falk B. schrieb: >> Der Großteil der galvanischen Trennungen, die hier von den >> Bastlern und der Arduino-Fraktion eingebracht werden sind nutzlos. > > Nö. > > Wenn man nicht so erfahren ist, wie man GND/VCC optimal führt, kann die > Trennung dafür sorgen, daß es überhaupt funktioniert und nichts zerstört > wird. Beides, galvnische Trennung und schlechte Leitungsführung, sind unterschiedliche Dinge mit unterschiedlichen Auswirkungen. Es ist vielleicht möglich das es irgendwann mal einen Fall gegeben hat, in dem eine galvanische Trennung bei einer miesen Leitungsführung irgendetwas kompensiert hat. Aber das war dann einfach nur Glück - absolut kein Grund, überall eine galvanische Trennung einzubauen.
MaWin schrieb: > Aber galvanische Trennung der Ansteuerung eines Relais welches sowieso > schon galvanisch trennt ist Humbug Klar, aber in vielen Fällen wirkt ein Optokoppler garnicht in der Schaltung, sondern im Kopf des Entwicklers - er erspart Nachdenken darüber wie man eine Relaisspule ansteuert, denn i.d.R. kann man mit einem Controllerausgang nicht direkt ein Relais schalten, bei 3 oder 5 V ist der Spulenstrom zu hoch und bei 12 V Spulen oder mehr verträgt der Ausgang die Spannung nicht. Daher werden Optokoppler als Levelshifter missbraucht, dafür sind sie sehr praktisch: die Eingangsled kann man gegen GND oder VCC schalten, und den Ausgangstransitor auch, irgendwie bekommt man das Relais immer geschaltet, während man sonst womöglich ganze 2 Transistoren und ein paar Widerstände braucht - absolut ruinös. Und bei Treiber-ICs wie ULNxxxx hat man nicht die völlige Freiheit wann und wie die Spule angeschlossen wird. Daher gibt es viele Schaltungen mit Optokopplern die garnicht galvanisch getrennt sind. Georg
Georg schrieb: > Daher werden Optokoppler als Levelshifter > missbraucht, dafür sind sie sehr praktisch Ich sehe da keinen Mißbrauch, dafür sind sie gemacht. Und praktisch sind sie, das stimmt. Ich nehme z.B. einen AQY212 als High Side Treiber für ein 24V/12W Ventil. Einen LED-Vorwiderstand und die Freilaufdiode dranpappen, fertig.
Max M. schrieb: > zwischen Arduino und externer Spannungsversorgung > für Relais, Ventile etc. mittels Optokoppler vornehmen soll Den Optokoppler kannst du mit einer Spule genau so schießen wie jeden anderen Halbleiter. Wo ist da der Sinn? Es gibt weniger Störungen weil zwangsweise eine getrennte Stromversorgung für Last- und Steuerkreise aufgebaut werden muss. Das geht aber auch ohne galvanische Trennung und mit kann man das auch falsch machen. Optokoppler sind imo sinnvoll wenn man nicht weiß wer da was dran baut. Oder wie schon genannt bei hohen Potentialunterschieden.
Peter D. schrieb: > Ich sehe da keinen Mißbrauch, dafür sind sie gemacht. Sehe ich anders. Denke nur daran, wie teuer die ersten Optokoppler waren. Dass sie heute als Pegelwandler praktisch sind, finde ich allerdings auch.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Dass sie heute als Pegelwandler praktisch sind, finde ich allerdings auch. Man muss allerdings immer im Kopf behalten, dass so ein Optokoppler in sich ein zutiefst analoges Bauteil ist, das gerne mit den korrekten Parametern betrieben werden will. Denn sonst quittiert er es mit unerwartetem Verhalten. Im schlimmsten Fall nur dann und wann...
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