Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Optokoppler für ESP 32 mit 3,3V


von Marc (wurzelortskurve)


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Guten Morgen,

ich muss ein 24V DC Sensor Signal auf den Input eines ESP32 legen. Dafür 
möchte ich gerne einen Optokoppler nutzten, allerdings kein SMD Bauteil 
odere andere Bastellösungen.
Gibt es fertige Optokoppler die auf einer Hutschiene montiert werden 
können und auf 3,3V gehen? Ich finde nur welche die auf 5V koppeln.

5V wären für einen ESP32 Input zu viel, richtig?


Der Controller ist für eine "smarte" Torsteuerung für einen Spot von 
Boston Dynamics. Der Controller wird in einem Schaltschrank montiert und 
es soll möglichst auf fertig Lösungen gesetzt werden. Das Tor sowie die 
Sensorik wurden bereits von einer externen Firma montiert.

Könnt Ihr mir helfen?

Schöne Grüße
Marc

von Arduino F. (Firma: Gast) (arduinof)


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Ich kenne keine 5V Optokoppler.
(aber das hei0t nix)
Auch sehe ich keinen Link, kein Datenblatt, keinen Schaltplan der 
Optokoppler

Marc schrieb:
> kein ... Bastellösungen.
> ESP32

Das schließt sich doch quasi gegenseitig aus.

Marc schrieb:
> 5V wären für einen ESP32 Input zu viel, richtig?
Wie wäre es mit einem Spannungsteiler am Bastel ESP

Marc schrieb:
> Der Controller wird in einem Schaltschrank montiert
Und da drin funkt es noch?

: Bearbeitet durch User
von Marc (wurzelortskurve)


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Ja... eine SPS Lösung würde ich auch besser finden.

ESP32 nicht meine Baustelle, den Rest so einfach wie möglich. Gibt es 
nichts passendes? Z.b durch so ein Halbleiterrelais: 
https://www.conrad.de/de/p/weidmueller-halbleiterrelais-8937930000-0-05-a-schaltspannung-max-5-v-dc-1-st-505476.html

Spannungsteiler: Nicht zu gefährlich falls GND flöten geht und 24V am 
Pin, oder egal da ESP32 nicht viel kostet? 
https://forum-raspberrypi.de/forum/thread/40731-24v-auf-3-3-v-als-eingang/
"Auf der Sicheren Seite bist du mit einem Optokoppler. Dann besteht 
keine Gefahr, dass du die 24 Volt irgendwie auf den Pi kriegst."

Ja Funken soll es auch. Schaltschrank ist aus Plastik, die Funkstrecke 
ist nur circa 1m lang, wird wohl reichen.

: Bearbeitet durch User
von Rahul D. (rahul)


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Marc schrieb:
> ESP32 nicht meine Baustelle, den Rest so einfach wie möglich.

Fliegt der lose im Schaltschrank rum?

Es gibt definitiv Isolationsbausteine für Geräte wie SPSen; aber ob die 
auch für ESP32 geeignet sind, weiß ich nicht.

von Marc (wurzelortskurve)


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Okay das mit den GND ist nicht richtig. Dann wohl einen Spannungsteiler, 
gibt's da was für die Hutschiene?

von Arduino F. (Firma: Gast) (arduinof)


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Marc schrieb:
> Spannungsteiler: Nicht zu gefährlich falls GND flöten geht und 24V am
> Pin, oder egal da ESP32 nicht viel kostet?

Hallo!
Spannungsteiler zwischen dem 5V Optokoppler und dem ESP.
Nix an 24V

Wobei auch das gehen würde, wenn man sich nicht dumm anstellt.

von Marc (wurzelortskurve)


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Arduino F. schrieb:
> Hallo!
> Spannungsteiler zwischen dem 5V Optokoppler und dem ESP.
> Nix an 24V

Ah, clever. Ich mache mir nochmal gedanken, Danke für die Unterstützung.

Zum ESP: Den möchte ich mitsamt Breakoutboard auf "leeren Halterklemmen" 
auf der Hutschiene befestigen.

: Bearbeitet durch User
von Klaus H. (hildek)


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Marc schrieb:
> Ich mache mir nochmal gedanken,

Ausnahmsweise gibt es da wenig zum Denken: 10k unten, 5.1k oben. Macht 
aus 5V 3.31V.

von Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)


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Marc schrieb:
> für einen Spot von
> Boston Dynamics.
Der 70.000€ kostet.
Budget für einen HW kundigen ist verbraucht?

von Harald W. (wilhelms)


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Marc schrieb:

> Gibt es fertige Optokoppler

Ein OK ist bereits ein fertiges Bauelement. OKs ohne zusätzlich
eingebaute Elektronik (also die typischen Standard-OKs) ist es auch
ziemlich egal, mit welcher Spannung sie betrieben werden, solange
die am Eingang über ca. 1,2V und am Ausgang nicht über der im
Datenblatt stehenden maximal zulässigen Spannung liegt. Zusätzlich
braucht man am Eingang einen Vorwiderstand und am Ausgang einen
Kollektorwiderstand. Also eine recht übersichtliche Schaltung, für
die man noch nicht einmal eine gedruckte Schaltung benötigt.

> die man auf einer Hutschiene montieren kann.

Die drei bauelement kannst Du auch selbst in ein Hutschienen-
Gehäuse einbauen.
> Ich finde nur welche die auf 5V koppeln.
>
> 5V wären für einen ESP32 Input zu viel,

Wie bereits gesagt: Ausgangsspannung ist egal. Du bekommst die
Spannung, die Du am Kollektorwiderstand als Ub anlegst.

> Das Tor sowie die Sensorik wurden bereits von einer
> externen Firma montiert.

Welche "Sensorik" ist denn da vorhanden? Wenn es sich um einfache
Kontakte handelt, brauchst Du auch keine OKs.

von Monk (roehrmond)


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https://shop.leg-gmbh.de/optokoppler/ok5-optokoppler.html

Du könntest auch einfach ein Relais verwenden, ist vielleicht billiger.

von Rainer W. (rawi)


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Steve van de Grens schrieb:
> Du könntest auch einfach ein Relais verwenden, ist vielleicht billiger.

Auch dann bräuchte man noch einen Widerstand (möglichst im 
Hutschienengehäuse?)

Marc schrieb:
> Könnt Ihr mir helfen?

Phoenix 2900352

von Harald W. (wilhelms)


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Rainer W. schrieb:

> Auch dann bräuchte man noch einen Widerstand (möglichst im
> Hutschienengehäuse?)

Ja, ein Hutschienengehäuse fürs Relais
und ein zweites Hutschienengehäuse für den Widerstand.
:-)

von Stefan F. (Gast)


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Rainer W. schrieb:
> Auch dann bräuchte man noch einen Widerstand (möglichst im
> Hutschienengehäuse?)

Pull-Up Widerstände befinden sich normalerweise in dem Modul oder auf 
dem Board, wo auch die CPU sitzt. Wenn dem nicht so ist, sollte jeder 
Elektriker der nicht vier linke Füße hat einen Weg finden, sie 
ordentlich zu montieren.

Abgesehen davon: Ein Relais mit Wechsler-Kontakt kann zwischen 3,3V und 
GND wechseln. Ich sehe da keinen Bedarf für einen extra Widerstand.

Beitrag #7483192 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Marc (wurzelortskurve)


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Michael schrieb:
> Marc schrieb:
>> für einen Spot von
>> Boston Dynamics.
> Der 70.000€ kostet.
> Budget für einen HW kundigen ist verbraucht?

Warum so eine pampige nicht zielführende Antwort?

von Marc (wurzelortskurve)


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Die Endlagensensoren sind Induktive Sensoren von Schneider Electric 
XS108B3PAL2 mit einem Versorgungsspannungsbereich von 12V-24V

von Rainer W. (rawi)


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Marc schrieb:
> Die Endlagensensoren sind Induktive Sensoren von Schneider Electric
> XS108B3PAL2

Bei so unpassender Auswahl des Sensors muss man dann den Zusatzaufwand 
für die Pegelwandlung in Kauf nehmen.
Warum nicht ein XS108B3NAL2.
Mit dem NPN-Ausgang könntest du ihn direkt an den ESP anschließen, 
lediglich ein Pull-Up wäre erforderlich.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Rainer W. schrieb:
> Mit dem NPN-Ausgang könntest du ihn direkt an den ESP anschließen,
> lediglich ein Pull-Up wäre erforderlich.
Mit einem "Maximum voltage drop" bis zu "2 V (closed)" könnte das mit 
dem Low-Pegel allerdings doch überraschend interessant werden...

Ich würde den PNP und den Spannungsteiler nehmen, ist ja nur 1 Bauteil 
mehr. Und dann kann man noch eine brauchbare Eingangsbeschaltung (ESD, 
EMV) ranbasteln.

Dort im Beitrag "Re: 12-24V Eingang bei PCF8574" findet sich 
ein Diskussion zur Eingangsbeschaltung mit und ohne Optokoppler.

Marc schrieb:
> den Rest so einfach wie möglich. Gibt es nichts passendes?
> Z.b durch so ein Halbleiterrelais
Mein tipp: nimm ein mechanisches Signalrelais/Koppelrelais, das hat 
einen super niedrigen Spannungsabfall. Und dann nimm den besagten Pullup 
nach 3,3V und schalte mit dem Relaiskontakt den Eingang nach GND.

- 
https://www.google.com/search?q=signalrelais+hutschiene+mechanisch&tbm=isch
- 
https://www.google.com/search?q=koppelrelais+hutschiene+mechanisch&tbm=isch

Marc schrieb:
> für einen ESP32 Input
Was hast du da eigentlich "für einen ESP Input"? Hat der Schraubklemmen? 
Oder wie wird der Schatschranktauglich gemacht?

: Bearbeitet durch Moderator
von Rainer W. (rawi)


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Lothar M. schrieb:
> Mit einem "Maximum voltage drop" bis zu "2 V (closed)" könnte das mit
> dem Low-Pegel allerdings doch überraschend interessant werden...

Die Angabe "2V" bezieht sich auf einen Strom von "<=200mA". Wie das bei 
niedrigerem Strom aussieht, steht in den Sternen.
Leider gehört eine vernünftige Charakterisierung der Ausgangsstufe nicht 
zu den Stärken von Datenblättern der Automatisierungstechnik.

von Bauform B. (bauformb)


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Rainer W. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Mit einem "Maximum voltage drop" bis zu "2 V (closed)" könnte das mit
>> dem Low-Pegel allerdings doch überraschend interessant werden...
>
> Die Angabe "2V" bezieht sich auf einen Strom von "<=200mA". Wie das bei
> niedrigerem Strom aussieht, steht in den Sternen.

Wahrscheinlich ist da ein Darlington-Transistor verbaut. Damit wird es 
bei einstelligen mA im Labor funktionieren und im wirklichen Leben 
nicht.

Die meisten Optokopplerklemmen von Weidmüller sind ausgangsseitig mit 5 
bis 48V Nennspannung spezifiziert. Es gibt aber eine mit 3 bis 48V (oder 
24V?, egal). Die müsste ja einen einzelnen Transistor im Ausgang haben.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Rainer W. schrieb:
> Die Angabe "2V" bezieht sich auf einen Strom von "<=200mA".
> Wie das bei niedrigerem Strom aussieht, steht in den Sternen.
Im schlimmsten Fall eben nicht viel besser, weil z.B. der Endtransistor 
in Kollektorschaltung ausgeführt ist.

> Leider gehört eine vernünftige Charakterisierung der Ausgangsstufe nicht
> zu den Stärken von Datenblättern der Automatisierungstechnik.
Hat mich auch schon geärgert.

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