Hallo, ich hätte da mal eine Frage zu der Optokopplerbeschaltung. Ein paar Varianten sind ja unter https://www.mikrocontroller.net/articles/Optokoppler#Beschaltung gezeigt. Welchen Sinn hat bei Schaltung 1 & 2 der Widerstand am Ausgang? Strombegrenzung wie bei Variante 3 kann es ja nicht sein... Warum tut man den nicht zw. VCC und den Kollektor und die Last zw. Emitter und GND? So muss ich ja noch einen Strombegrenzer für meine Last einbauen? Oder könnte ich das genau so verwenden wenn links "die Aussenwelt" und rechts mein µC ist? Sorry wenn das eine blöde Frage ist... ich weiss es halt nicht besser...
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Das dürften Pulldownwiderstände sein. Die sorgen für ein definiertes Potential, wenn der Transistor nicht leitet. Sonst wäre die Verbindung einfach offen und es läge irgendwas an. Der Widerstand begrenzt den Strom, wenn der Transistor leitet.
Debüttant schrieb: > Welchen Sinn hat bei Schaltung 1 & 2 der Widerstand am Ausgang? > Strombegrenzung wie bei Variante 3 kann es ja nicht sein Irgendwo muss ja ein Arbeitswiderstand sitzen, entweder im C- oder E-Kreis. 8-) Steht doch oberhalb bechrieben, wie sich welche Schaltungsvariante verhält.
Debüttant schrieb: > Welchen Sinn hat bei Schaltung 1 & 2 der Widerstand am Ausgang? > Strombegrenzung wie bei Variante 3 kann es ja nicht sein... In den Beispielen 1&2 wird Vcc auf den Ausgang "durchgeschaltet", wenn die LED im Eingang bestromt wird. Wenn der "Verbraucher" am Ausgang z.B. ein Eingang eines µC ist, wäre dieser im Aus-Zustand auf keinem definierten Potential. Daher der Pull-down Widerstand. > Warum tut man den nicht zw. VCC und den Kollektor und die Last zw. > Emitter und GND? Kann man auch machen, wenn der Optokoppler den nötigen Laststrom treiben kann. > Oder könnte ich das genau so verwenden wenn links "die Aussenwelt" und > rechts mein µC ist? Geht! Siehe meine erste Antwort oben. Wenn es um ein bestimmtes Problem geht, zeichnest Du am besten mal auf, was Du genau machen willst. Dann kann man Dir sicher besser helfen.
Dussel schrieb: > Der Widerstand begrenzt den > Strom, wenn der Transistor leitet. Wie das? U_AUS und die daran hängende Last liegen ja parallel und da kann ein komplett anderer Strom fliessen?
Debüttant schrieb: > ich hätte da mal eine Frage zu der Optokopplerbeschaltung. Aus meinem umfangreichen Erfahrungsschatz: wenn ein "Debüttant" eine Frage zu einem Optokoppler hat, dann ist in >>99% der Fälle gar kein Optokoppler nötig. Horst V. schrieb: > wenn der Optokoppler den nötigen Laststrom treiben kann. Und wenn der Treiber des Optokopplers den nötigen Strom in die LED treiben kann. Stichwort dazu: CTR (Current Transfer Ratio). Denn ein OK mit einer CTR von 50..200% braucht z.B. in der Diode 20mA, wenn er am Ausgang 10mA durchsteuern soll.
Horst V. schrieb: >> Oder könnte ich das genau so verwenden wenn links "die Aussenwelt" und >> rechts mein µC ist? > > Geht! Siehe meine erste Antwort oben. Macht es dann Sinn noch einen Widerstand zur Strombegrenzung zwischen zu packen? Als Schutz für den µC-Eingang? Oder ist das übertrieben? Horst V. schrieb: > Wenn es um ein bestimmtes Problem geht, zeichnest Du am besten mal auf, > was Du genau machen willst. Dann kann man Dir sicher besser helfen. Nur generell wie man "anders-spannende" Signale auf µC-verträgliche Spannungen bringt. Galvanische Trennung als Schmankerl obendrauf gerne mitgenommen...
Lothar M. schrieb: > Aus meinem umfangreichen Erfahrungsschatz: wenn ein "Debüttant" eine > Frage zu einem Optokoppler hat, dann ist in >>99% der Fälle gar kein > Optokoppler nötig. Touché! Ein Pegelwandler täts auch tun. Ich möchte aber die galvanische Trennung als Option wenn mal Anwendungen kommen wo das notwendig ist.
Debüttant schrieb: > Nur generell wie man "anders-spannende" Signale auf µC-verträgliche > Spannungen bringt. Ich versuche, meine Steuerung so auszulegen, dass ich einen definierten und gleichen Potentialbezug habe (klar, da muss man sich mal Gedanken zu machen...) und spare mir so das Gehampel mit den Optokopplern und natürlich auch das Geld für die Dinger. Debüttant schrieb: > Ich möchte aber die galvanische Trennung als Option wenn mal > Anwendungen kommen wo das notwendig ist. Dann entkopple doch genau in diesem Fall. Bis dahin hast du beruhigenderweise keine Probleme mit alternden Bauteilen (= Optokoppler).
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Lothar M. schrieb: > Ich versuche, meine Steuerung so auszulegen, dass ich einen definierten > und gleichen Potentialbezug habe (klar, da muss man sich mal Gedanken zu > machen...) und spare mir so das Gehampel mit den Optokopplern und > natürlich auch das Geld für die Dinger. Das war vielleicht vor 20 oder mehr Jahren ein Argument, als die Dinger 5 Mark kosteten. Ein Chinafertiger, der 1 Cent 70 pro Baugruppe sparen kann, wird die ebenfalls gnadenlos sparen. Aber ob ich bei einem Einzelstück oder einer Kleinserie im einstelligen Bereich (was bei Bastlern in 99% der Fälle zutrifft). Zig Stunden Entwicklungsarbeit in EMV stecke, oder das Problem rein präventiv mit einem Optokoppler erschlage, der mit Rabattstaffelung und einem günstigen Anbieter 20 Cent kostet, fällt mir die wahl nicht schwer. Guckt man mal in digitale I/O Bausteine von SPS-Modulen, sind da oft Optokoppler drin. Die werden schon wissen, warum ;-)
Debüttant schrieb: > Dussel schrieb: >> Der Widerstand begrenzt den >> Strom, wenn der Transistor leitet. > > Wie das? U_AUS und die daran hängende Last liegen ja parallel und da > kann ein komplett anderer Strom fliessen? Natürlich. Und man muss aufpassen, dass der nicht zu groß wird, indem man die angeschlossene Schaltung so auslegt, dass das nicht passiert. Der Widerstand sorgt aber dafür, dass nicht schon bei offenem Ausgang der Strom zu groß wird. Das heißt also, wenn der Transistor im Optokoppler 10 mA verträgt und die Schaltung lässt 20 mA fließen, passt das nicht zusammen. Der Widerstand sorgt aber dafür, dass nicht schon ohne angeschlossene Schaltung mehr als 10 mA fließen.
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Auch wenn du bereits zufrieden bist, hätte ich noch einige Anmerkungen. Debüttant schrieb: > Welchen Sinn hat bei Schaltung 1 & 2 der Widerstand am Ausgang? > Strombegrenzung wie bei Variante 3 kann es ja nicht sein... Doch. Genau so begrenzt auch der den Strom. An Uaus schließt man keine zusätzliche Last mit großem Stromverbrauch an, sondern üblicherweise Logikeingänge, deren Stromaufnahme nahe Null ist. > Warum tut man den nicht zw. VCC und den Kollektor und die Last zw. > Emitter und GND? Der Widerstand ist schon die Last. Ob er am C oder am E sitzt. Logikpegel galvanisch getrennt übertragen ist hier die übliche Anwendung. Lasten direkt schalten nur, wenn sie sehr klein sind. > So muss ich ja noch einen Strombegrenzer für meine Last einbauen? Nein. > Oder könnte ich das genau so verwenden wenn links "die Aussenwelt" und > rechts mein µC ist? Ja. Und vor allem gibt es noch eine vierte Variante. Nämlich die Beschaltung der Diode wie V2 und die des Transistors wie V3. Für die Verwendung sind alle (fast) gleichwertig. Der R jeweils ist der Arbeitswiderstand, an ihm fällt dann eine Spannung ab, wenn der Transistor im OK leitet. Unterschiede bestehen a) in der Logik und b) in der Sättigungsspannung bzw. der Ausgangspegel. Zu a), die einen invertieren, die anderen nicht: V1: Eingang HIGH - Ausgang HIGH (und jeweils umgekehrt) V2: Eingang HIGH - Ausgang LOW V3: Eingang HIGH - Ausgang LOW V4: Eingang HIGH - Ausgang HIGH Zu b) Die Varianten 1 und 2 erreichen nicht ganz 0V bei LOW (Emitterfolger), das ist besser bei V3 und V4. Das selbe gilt für den HIGH-Pegel, auch der ist bei V3 und V4 fast an VCC, bei V1 und V2 fehlen ein paar hundert mV. Zudem können die Varianten 1 & 2 einige mA bis wenige 10mA nach HIGH ziehen, während V3 und V4 diesen Strom nach LOW ziehen kann. In die jeweils andere Richtung nur so viel, wie der Widerstand zulässt. Bei z.B. 5V und 10k sind das halt nur 500µA. Lothar M. schrieb: > Aus meinem umfangreichen Erfahrungsschatz: wenn ein "Debüttant" eine > Frage zu einem Optokoppler hat, dann ist in >>99% der Fälle gar kein > Optokoppler nötig. Kann hier sein oder auch nicht. Ich hab's so verstanden, dass er erst mal die Schaltungsvarianten einschätzen lernen will - das ist zunächst legitim und auch sinnvoll ... Sonst soll er den konkreten Anwendungsfall nennen (Schaltplan) und wir geben ihm Tipps.
HildeK schrieb: > soll er den konkreten Anwendungsfall nennen (Schaltplan) und wir geben > ihm Tipps Das erscheint mir sinnvoll. Gerald B. schrieb: > Aber ob ich bei einem Einzelstück oder einer Kleinserie im einstelligen > Bereich (was bei Bastlern in 99% der Fälle zutrifft). Zig Stunden > Entwicklungsarbeit in EMV stecke, oder das Problem rein präventiv mit > einem Optokoppler erschlage Die Beispiele, die genau an dieser Denkweise scheitern, reihen sich hier wochenweise aneinander. Ein Design muss auch mit OK hinsichtlich EMV durchdacht werden. Ein OK ist kein Allheilmittel für ein vermurkstes Layout oder eine schlechte Leitungsführung. > Guckt man mal in digitale I/O Bausteine von SPS-Modulen, sind da oft > Optokoppler drin. Lies mal in der Preisliste was 1 solcher Eingang kostet. > Die werden schon wissen, warum ;-) Ja, vermutlich haben die da ausgiebig nach- und mitgedacht.
HildeK schrieb: > Die Varianten 1 und 2 erreichen nicht ganz 0V bei LOW (Emitterfolger), > das ist besser bei V3 und V4. Das selbe gilt für den HIGH-Pegel, auch > der ist bei V3 und V4 fast an VCC, bei V1 und V2 fehlen ein paar hundert > mV. Ich beobachte da aber ein abweichendes Verhalten: V1 & V2 gehen bie LOW fast vollständig auf auf 0V. Bei High fehlen allerdings ca. 800mV (von 24V). V3& V4 hingegen gehen bei LOW nur auf ca. 600mV runter, bei High wird aber fast komplett auf VCC geschaltet. HildeK schrieb: > Zudem können die Varianten 1 & 2 einige mA bis wenige 10mA nach HIGH > ziehen, während V3 und V4 diesen Strom nach LOW ziehen kann. In die > jeweils andere Richtung nur so viel, wie der Widerstand zulässt. Bei > z.B. 5V und 10k sind das halt nur 500µA. Was dann je nach Verwendungszweck einen Strombegrenzungwiderstand an U_Aus erforderlich macht!
Debüttant schrieb: > So muss ich ja noch einen Strombegrenzer für meine Last einbauen? Ein Optokoppler soll ein Signal übermitteln und nicht irgendeine Last schalten.
Debüttant schrieb: > Ich beobachte da aber ein abweichendes Verhalten Ja, die Schaltungen tun so, wie du festgestellt hast, da hat Peter einen Dreher reingebracht. Blöd halt, wenn die Schaltpläne allesamt irgendwo anders sind... Debüttant schrieb: > V1 & V2 ... Bei High fehlen allerdings ca. 800mV (von 24V) > V3& V4 hingegen gehen bei LOW nur auf ca. 600mV runter Ich Grunde hätte ich aber erwartet, dass bei gleichem Diodenstrom, gleicher Versorgung und gleicher (Be)Last(ung) mit 10k auch der Spannungsabfall über der CE-Strecke gleich sein sollte.
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Lothar M. schrieb: > Ich grunde hätte ich aber erwartet, dass bei gleichem Diodenstrom, > gleicher Versorgung und gleicher Last (10k) auch der Spannungsabfall > über der CE-Strecke gleich sein sollte. Hab paar mal hin- und her gebaut... kann sein dass da nicht immer identische Widerstände genutzt wurden...
Wolfgang schrieb: > Ein Optokoppler soll ein Signal übermitteln und nicht irgendeine Last > schalten. "Last" war in dem Fall eine LED. Erstaunlich wie hell die leuchten kann - halt nur sehr, sehr kurz ;-) Mir scheint beim MOCD223/ILD223/VOD223 gibt es auch einen Zusammenhang zwischen "Restspannung" bei Low und dem Strom der durch die LED fliesst... zumindest mit den im Datenbaltt angegebene 1mA Leuchtet eine LED immer noch ein wenig, sogar bei Low. Liegen auch noch gute 1,5V an (bei einem Exemplar sogar 2V)
Debüttant schrieb: > V1 & V2 gehen bie LOW fast vollständig auf auf 0V. Bei High fehlen > allerdings ca. 800mV (von 24V). > > V3& V4 hingegen gehen bei LOW nur auf ca. 600mV runter, bei High wird > aber fast komplett auf VCC geschaltet. Da habe ich wohl was verwechselt. Sorry, du hast natürlich recht, so ist es. Debüttant schrieb: > Was dann je nach Verwendungszweck einen Strombegrenzungwiderstand an > U_Aus erforderlich macht! Ein Optokoppler soll digitale Signal galvanisch voneinander trennen. An U_aus wird nur eine hochohmige Last angeschlossen, der maximale Strom sollte nur durch den Emitterwiderstand bestimmt werden, nicht durch die Last. Lothar M. schrieb: > Debüttant schrieb: >> V1 & V2 ... Bei High fehlen allerdings ca. 800mV (von 24V) >> V3& V4 hingegen gehen bei LOW nur auf ca. 600mV runter > Ich Grunde hätte ich aber erwartet, dass bei gleichem Diodenstrom, > gleicher Versorgung und gleicher (Be)Last(ung) mit 10k auch der > Spannungsabfall über der CE-Strecke gleich sein sollte. Meiner Ansicht nach arbeiten V1 und V2 wie ein Emitterfolger, da können die 800mV schon passen. Bei V3 und V4 hätte ich jetzt erwartet, dass es höchstens 100mV...300mV sind, wie bei einem mit Basisstrom angesteuerten normalen Transistor. Vielleicht bin ich aber nicht tief genug drin bei der Funktion eines Fototransistors.
Debüttant schrieb: > "Last" war in dem Fall eine LED. > Erstaunlich wie hell die leuchten kann - halt nur sehr, sehr kurz ;-) Nimm einfach mal der Einfachheit halber an, der Transistor ist ein Schalter. Dann ist an der Stelle eine LED eben eine, die ohne Vorwiderstand betrieben wird. Wie schon gesagt, dort gehört kein Verbraucher hin.
HildeK schrieb: > Da habe ich wohl was verwechselt. Sorry, du hast natürlich recht, so ist > es. Schade... d.h., wenn ich "volle" Aussteuerung in beide Richtungen will komme ich an einer Zusatzschaltung nicht vorbei? HildeK schrieb: > Wie schon gesagt, dort gehört kein Verbraucher hin. Gilt das auch für die von mir erwähnten Darlington-Optokoppler? Laut Datenblatt könnte der Dauerhaft 30mA. Was spricht dagegen den zum Schalten eines Relais zu nehmen? Spulenwiderstand 3k4 was grob 7mA bei 24V entspräche? Soll ich trotzdem einen Vorwiderstand von 910 Ohm vorsehen um zu verhindern dass falls mal was anderes angeschlossen wird, oder bei Kurzschluss, zuviel Strom fliesst und der OK geschrottet wird? Also bei V3 und V4. HildeK schrieb: > Bei V3 und V4 hätte ich jetzt erwartet, dass es > höchstens 100mV...300mV sind, wie bei einem mit Basisstrom angesteuerten > normalen Transistor. Vielleicht bin ich aber nicht tief genug drin bei > der Funktion eines Fototransistors. Kann das daran liegen dass ich hier mit einem OK mit Darlingtonausgang spiele?
Debüttant schrieb: > Was spricht dagegen den zum Schalten eines Relais zu nehmen? > Spulenwiderstand 3k4 was grob 7mA bei 24V entspräche? Naja, 3k4 sind auch die Größenordnung von den genannten 10k. Das geht dann schon. Nur eine LED braucht eben einen Vorwiderstand - die beiden gehören eh zusammen! Mit Verbraucher meinte ich schon solche, die richtig Strom benötigen - ich hätte mal wieder etwas deutlicher werden sollen. Wenn du das als allgemeinen Ausgang verwenden willst, dann sollte noch ein Puffer folgen: Transistor oder MOSFET. Aber der ist natürlich genauso gefährdet bei zu hohem Laststrom, wie jeder Ausgang, der keine für die Schaltung sichere Strombegrenzung hat. Aber wenn schon ein Relais, warum dann noch einen Optokoppler? Das richtige Relais trennt auch Steuer- und Lastseite ausreichend gut. > Soll ich trotzdem einen Vorwiderstand von 910 Ohm vorsehen um zu > verhindern dass falls mal was anderes angeschlossen wird, oder bei > Kurzschluss, zuviel Strom fliesst und der OK geschrottet wird? Natürlich schützt das bei versehentlichem Kurzschluss oder zu großer Last am Ausgang. Aber: Nimm mal dein Relais mit 3k4 und 910Ω Vorwiderstand. Dann liegen an dem Relais nur noch 19V statt 24V an. Bei Relais dürfte das je nach Typ trotzdem noch gehen, aber du siehst den Einfluss. Ob 910Ω der richtige ist, hängt von VCC ab. Dimensioniere die Schaltung für den einen Verwendungszweck. Eine Variante für alle möglichen Zwecke mit nur einer Dimensionierung ist kaum machbar. > Kann das daran liegen dass ich hier mit einem OK mit Darlingtonausgang > spiele? Ja, Darlingtons haben eine höhere Sättigungsspannung. Das ist vermutlich der Grund. Du hattest nirgends Typen deiner verwendeten Bauelemente angegeben oder habe ich was übersehen? Falls es der 4N33 sein sollte: der hat typ. 1V Sättigungsspannung und verträgt nur max. 150mW Verlustleistung am Transistor (max. Ratings) mit max. 100mA Ausgangsstrom.
Ich hab da noch eine Zusatzfrage: wie realisiere ich denn am einfachsten "Vollausschlag"? Mit dem MOCD223/VOC223/ILD223 habe ich, wenn ich von 3,3V Pegeln ausgehe und somit VCC=3,3V nehme am Ausgang entweder nur 2,4V bei High oder satte 0,8V bei Low. Das ist, denke ich recht grenzwertig wenn da ein 3,3V µC hintendrankommt. Was ist denn einfacher umzusetzen, High nach 3,3V oder Low nach 0V?
Am einfachsten wäre es, einen Optokoppler mit einem normalen Fototransistor einzusetzen. Mit dem xxx223 brauchst du einen Puffer am Ausgang, z.B. einen Transistor.
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