Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gesucht: OK low current


von Christian M. (christian_m280)


Lesenswert?

Hallo Foraner,

Weichen-, Signal- und andere Zusatzdekoder in der Modelleisenbahn werden 
über ein digitales Signal angesteuert, meist DCC: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Digital_Command_Control

Damit aufwändiger Digitalstrom gespart werden kann, wird der Dekoder 
gerne separat gespiesen und das Digitalsignal über einen Optokoppler 
verabreicht. Die typische Schaltung dazu sieht einen 6N137 
(https://www.vishay.com/docs/84732/6n137.pdf) vor: 
https://www.opendcc.de/elektronik/HW1/platine_v12_schaltung.jpg

Der Spannungshub des Signal kann von 7V bis 22V reichen: 
https://www.opendcc.de/info/dcc/dcc.html

Damit der 6N137 genügend Strom zum sicheren Durchschalten bekommt, darf 
der Vorwiderstand max. 1k1 haben - also 1k. Bei der höchsten 
Eingangsspannung ist der Strom aber schon leicht über 20mA und damit 
schon in den AMR. Ausserdem muss der Widerstand fast ein halbes Watt 
verheizen. Ich nehm dann lieber 2Stk. 2k2 parallel.

Ok, die 22V sollten normal nicht erreicht werden, aber trotzdem habe ich 
mich nach genügsameren OK umgesehen. Die Anforderungen/Wünsche wären:

- 2mA oder lieber 1mA zum sicheren Durchschalten
- SMD, kein Gull Wing
- Ausgang Schmitt-Trigger (im schlimmsten Fall könnte man einen 
74AHC1G14-Q100 nachschalten...)
- Ausgang Totem-Pole
- bei TME oder LCSC erhältlich
- <1€
- 1Ch

Beim Durchsehen des Katalogs sind mir schon mal folgende OK ins Auge 
gesprungen:

ACPL-M21L-000E, 
https://www.tme.eu/Document/c19b69fc04b97f01ccd7b67af5177c52/ACPL-M21L-000E.pdf
Teuer. Der hat die "Features" "Low forward current IF: 1.6 mA min" aber 
weiter hinten im DaBla "It is recommended that 2.2 mA be used [...]". 
Nach Figure 11, Seite 10 sollte der sogar schon bei 0.22mA 
einschalten... Ist Figure 10 und 11 kaputt?

HCPL-0201-000E, 
https://www.tme.eu/Document/4267bdb15ab17d0913b89147f7e624bc/HCPL-0201-000E.pdf
ähnlich, auch teuer

TLP2355-E-T, 
https://www.tme.eu/Document/90a1736fb747f8eb591682d08268087c/TLP2355.pdf
Günstig, Input Range 2...10mA (Titelseite "min. 1.6mA")

Vielleicht kennt ja jemand noch einen Besseren?!

Danke und Gruss Chregu

von Gerald B. (gerald_b)


Lesenswert?

Christian M. schrieb:
> Damit der 6N137 genügend Strom zum sicheren Durchschalten bekommt, darf
> der Vorwiderstand max. 1k1 haben - also 1k. Bei der höchsten
> Eingangsspannung ist der Strom aber schon leicht über 20mA und damit
> schon in den AMR.

Wie wäre es mit einer Stromquelle, statt eines einfachen Widerstandes? 
Wenn dich SMD nicht abschreckt, gibts das für kleines Geld als Zweipol 
;-)
https://www.tme.eu/de/details/al5809-15p1-7/led-treiber/diodes-incorporated/
Dieser hier z.B. hält 15 mA konstant

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


Lesenswert?

Gerald B. schrieb:
> Wie wäre es mit einer Stromquelle, statt eines einfachen Widerstandes?

JFET BF256
https://www.elektronik-kompendium.de/news/thema/bf256/
Mögliche Ersatztypen in SMD da abgekündigt:
NXP: BF511, BF545, BF556
Fairchild: MMBF545, MMBF548

Oder einen LED-Treiber, wie den NCR401U 10 mA LED driver in SOT457, 
dafür zweckentfremden.

von H. H. (hhinz)


Lesenswert?

Christian M. schrieb:
> - 2mA oder lieber 1mA zum sicheren Durchschalten

Typisch schon, aber max nicht:

HCPL06...

Die gibts auch billiger als Nachbauten.

von Harald A. (embedded)


Lesenswert?

TLP293GB

von H. H. (hhinz)


Lesenswert?

Harald A. schrieb:
> TLP293GB

Ist halt kein digitaler. Und besondere Eigenschaften hat er auch nicht.

von Harald A. (embedded)


Lesenswert?

H. H. schrieb:
> Harald A. schrieb:
>> TLP293GB
>
> Ist halt kein digitaler.

Mist, Anforderung Digital hatte ich überlesen.

> Und besondere Eigenschaften hat er auch nicht.

Nun ja, ich brauche oft nur funktionale Trennung, dafür aber möglichst 
klein. Die TLP29x sind jedenfalls mal in SO-Bauform, das kommt mir 
gelegen. Und dann meinte ich, dass die GB-Type einen hohen CTR hat bzw. 
mit besonders kleinen LED-Strömen funktioniert- kann ich aber irren, 
will jetzt nicht das Datenblatt durchgehen.

von Gerald B. (gerald_b)


Lesenswert?

Hier kommen halt 2 Dinge zusammen:
- zum Einen braucht er den schnellen Digitalkoppler
- zum Anderen muß die Stromquelle den Digitalsignal auch folgen können. 
Bei einem Widerstand ist das automatisch gegeben. Bei den 
Zweipolstromquellen auch. Bei anderen Konstrukten trifft das nicht 
zwingend zu.

von H. H. (hhinz)


Lesenswert?

Harald A. schrieb:
> Nun ja, ich brauche oft nur funktionale Trennung, dafür aber möglichst
> klein. Die TLP29x sind jedenfalls mal in SO-Bauform, das kommt mir
> gelegen.

Soweit klar.


> Und dann meinte ich, dass die GB-Type einen hohen CTR hat bzw.
> mit besonders kleinen LED-Strömen funktioniert- kann ich aber irren,
> will jetzt nicht das Datenblatt durchgehen.

Die Specs sind halt für Uce=5V.

von Rainer W. (rawi)


Lesenswert?

Christian M. schrieb:
> Die Anforderungen/Wünsche wären:
> ...
> - Ausgang Schmitt-Trigger (im schlimmsten Fall könnte man einen
> 74AHC1G14-Q100 nachschalten...)

Wozu Gürtel und Hosenträger?
Der ATtiny2313 in der von dir verlinkten Schaltung hat doch sowieso 
schon Schmitt-Trigger Eingänge. Da braucht der Optokoppler nicht auch 
noch einen.

von Christian M. (christian_m280)


Lesenswert?

Rainer W. schrieb:
> Der ATtiny2313 in der von dir verlinkten Schaltung hat doch sowieso
> schon Schmitt-Trigger Eingänge.

Hallo Rainer,
ich habe mir mal das DaBla durchgesehen: 
https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-2543-AVR-ATtiny2313_Datasheet.pdf
Da ist zwar auf Seite 47 und 51 ein ST eingezeichnet, ist die Hysterese 
VIL und VIH auf Seite 177?
Und ja, ich verwende auch den ATtiny2313, aber eigentlich nur direkt mit 
22k Vorwiderstand wie z.B.: 
https://www.digital-bahn.de/shopping/mediafiles/pdf/led_dekoder_2v10_schaltplan.pdf 
(R11), und meist im Zusammenhang mit PIC.

Gruss Chregu

von Christian M. (christian_m280)


Lesenswert?

Dieter D. schrieb:
> JFET BF256
> https://www.elektronik-kompendium.de/news/thema/bf256/
> Mögliche Ersatztypen in SMD da abgekündigt:
> NXP: BF511, BF545, BF556
> Fairchild: MMBF545, MMBF548

Warum wird das negativ bewertet? Ist das so absurd?

Harald A. schrieb:
> Die TLP29x

Habe jetzt mal den Verfügbarsten von LCSC rausgesucht: 
https://www.lcsc.com/datasheet/lcsc_datasheet_1808272255_TOSHIBA-TLP290-GR-TP-SE_C99494.pdf

Dachte spontan, dass ich einfach mit dem Ausgangswiderstand spiele, aber 
bei den kleinen Strömen ist die Anstiegszeit ja unterirdisch. Wir reden 
hier von Impulsen von ~60us...

Gruss Chregu

von H. H. (hhinz)


Lesenswert?

Christian M. schrieb:
> Dieter D. schrieb:
>> JFET BF256
>> https://www.elektronik-kompendium.de/news/thema/bf256/
>> Mögliche Ersatztypen in SMD da abgekündigt:
>> NXP: BF511, BF545, BF556
>> Fairchild: MMBF545, MMBF548
>
> Warum wird das negativ bewertet? Ist das so absurd?

Zu große Exemplarstreuungen.


> Harald A. schrieb:
>> Die TLP29x
>
> Habe jetzt mal den Verfügbarsten von LCSC rausgesucht:
> 
https://www.lcsc.com/datasheet/lcsc_datasheet_1808272255_TOSHIBA-TLP290-GR-TP-SE_C99494.pdf
>
> Dachte spontan, dass ich einfach mit dem Ausgangswiderstand spiele, aber
> bei den kleinen Strömen ist die Anstiegszeit ja unterirdisch. Wir reden
> hier von Impulsen von ~60us...

Eben.

von Rainer W. (rawi)


Lesenswert?

Christian M. schrieb:
> Da ist zwar auf Seite 47 und 51 ein ST eingezeichnet, ist die Hysterese
> VIL und VIH auf Seite 177?

Genau, bei 5V Versorgung muss das Eingangssignal Werte unter 0.3*V_CC 
und über 0.6*V_CC annehmen, damit der Schmitt-Trigger umschaltet (s. 
Fußnote 2 und 3). Da das garantierte Grenzwerte sind lassen die Werte 
keinen direkten Rückschluss auf die Hysterese zu - die kann kleiner 
sein.

von Flip B. (frickelfreak)


Lesenswert?


: Bearbeitet durch User
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


Lesenswert?

Christian M. schrieb:
> Warum wird das negativ bewertet? Ist das so absurd?

Wie Hinz schon schrieb, streuen die JFet mehr. Es muesste vorher 
gemessen werden, welcher Widerstand passt, oder ein Trimmer vorgesehen 
werden. Wenn Du das 10x brauchst, ist das einfach, aber wenn es in die 
hundert geht, ist das laestig.

Der andere Baustein ist eine Loesung fuer das Beispiel von Dir,   bei 
dem mit Vorwiderstand bei maximaler Spannung  20mA erreicht wird.

Einr einfache Schaltung fuer Konstantstrom (besser als Vorwiderstand) 
waere auch ein LM317+Widerstand (in TO92).

von Christian M. (christian_m280)


Lesenswert?

Dieter D. schrieb:
> LM317+Widerstand

Bei 9.6kHz...

Gruss Chregu

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Christian M. schrieb:
> Der Spannungshub des Signal kann von 7V bis 22V reichen:
> https://www.opendcc.de/info/dcc/dcc.html
>
> Damit der 6N137 genügend Strom zum sicheren Durchschalten bekommt, darf
> der Vorwiderstand max. 1k1 haben - also 1k. Bei der höchsten
> Eingangsspannung ist der Strom aber schon leicht über 20mA und damit
> schon in den AMR. Ausserdem muss der Widerstand fast ein halbes Watt
> verheizen. Ich nehm dann lieber 2Stk. 2k2 parallel.
>
> Ok, die 22V sollten normal nicht erreicht werden, aber trotzdem habe ich
> mich nach genügsameren OK umgesehen. Die Anforderungen/Wünsche wären:
>
> - 2mA oder lieber 1mA zum sicheren Durchschalten

Dein Problem ist also nicht ein empfindlicherer Optokoppler, sondern 
eine Ansteuerung bei der der Strom von 6mA bei 7V nicht auf 18mA bei 22V 
ansteigt.
1
      Optokoppler-LED
2
Gleis --+--|>|--+
3
        |       |
4
       10k      |
5
        |       |
6
        +------|< BC547
7
        |       |E
8
 BC547  >|------+
9
       E|       |
10
Masse --+--100R-+
Das gibt es auch fertig als BCR400 oder CRD F-562.

20V bei 6mA macht vertretbare 0.12W.

Wenn du ACPL-M62L als Optokoppler verwendest, reichen auch 2mA, mit eiem 
ACPL-K64L auch 1.6mA.

von H. H. (hhinz)


Lesenswert?

Michael B. schrieb:
> BCR400

Verträgt keine 22V.

von Christian M. (christian_m280)


Lesenswert?

Michael B. schrieb:
> Dein Problem ist also nicht ein empfindlicherer Optokoppler,

Also ja, wäre schon wünschenswert. Die Modelleisenbähnler sind da ein 
bisschen heikel wegen ihrem teuren "Digitalstrom". Das geht soweit, dass 
sie auf einem Signaldecoder lieber einen OK drauf haben, der 20mA 
schluckt, und die 5mA für die Signale von einem separaten Netzteil...

Gruss Chregu

von Bauform B. (bauformb)


Lesenswert?

Mit viel Hühnerfutter und einem ISO7021 für viel Geld könnte man auf 
max. 0.2mA kommen...

Man könnte den Optokoppler durch einen Nf-Übertrager oder Impulstrafo 
ersetzen. Da liegt doch ständig eine Wechselspannung im 
Tonfrequenzbereich an, oder?

Man könnte die +5V für den Dekoder aus der externen Versorgung über 
einen DC/DC-Wandler machen. Decoder-GND kann dann mit dem Gleis 
verbunden werden (wie im 10er LED-Dekoder) und man braucht keinen 
Koppler.

von Harald A. (embedded)


Lesenswert?

Ich habe mich mit DCC nie beschäftigt, aber was spräche denn gegen einen 
Digital Isolator mit entsprechender Beschaltung zur Pegelbegrenzung?

von Thomas S. (Firma: Chipwerkstatt) (tom_63)


Lesenswert?

Christian M. schrieb:
> separat gespiesen
Das tut ja weh.
Deutsche Sprache - schwere Sprache

Wenn dann :gespeist. Kommt von einspeisen, Einspeisung, einspeisendes 
Bauteil, ect.

: Bearbeitet durch User
von Vanye R. (vanye_rijan)


Lesenswert?

> Beim Durchsehen des Katalogs sind mir schon mal folgende OK ins Auge
> gesprungen:

Optokoppler haben eine grosse Bandbreite ihre CTRs, sie altern gerne was 
ihren CTR verschlechtert und sie haben auch noch einen bescheidenen 
Temperaturgang.

Kauf dir also einfach 10Stk, miss den mit dem besten CTR aus, ignoriere 
bei deiner Bastelanwendung Alterung und Temperatur. Ist ja kein 
industrielles SChaltnetzteil. Dann wirst du mit weniger Strom auskommen.

Vanye

von Joachim B. (jar)


Lesenswert?

Christian M. schrieb:
> Der Spannungshub des Signal kann von 7V bis 22V reichen

also brauchst du eine Iconst Schaltung vor der IR-LED vom Optokoppler

Christian M. schrieb:
> - 2mA oder lieber 1mA zum sicheren Durchschalten

also ein Photomos Relais wie AQV252g mit 3mA 3A schaltend, ergo könnte 
der Strom noch runter.

: Bearbeitet durch User
von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


Lesenswert?

Wenn man zu den Zubehördekodern ohnehin schon separat Strom hinlegt, 
dann könnte man auch ein separates DCC-Signal hinlegen. Das muss dann 
auch nicht "teurer" Digitalstrom mit bis zu 22V sein, sondern kann 
digital sein und 5V-Pegel haben, oder RS232.
Es gibt (mindestens) eine Zentrale, die so etwas liefert. Andernfalls 
ließe sich das mit einem einzigen Optokoppler für die ganze Anlage 
erzeugen.

von Dieter W. (dds5)


Lesenswert?

Thomas S. schrieb:
> Christian M. schrieb:
>> separat gespiesen
> Das tut ja weh.
> Deutsche Sprache - schwere Sprache
>
> Wenn dann :gespeist. Kommt von einspeisen, Einspeisung, einspeisendes
> Bauteil, ect.

Lass doch mal gut sein.
Nicht jeder spricht Hochdeutsch und in der Schweiz heisst das nun mal 
so.
Da gibt es statt einer Unterbrechung auch einen Unterbruch und sicher 
noch eine Reihe Unterschiede bei anderen Ausdrücken.

von Roland E. (roland0815)


Lesenswert?

Digital geht ganz ohne Last am Digitalgleis:
Stromwandler auf die Zuleitung schnallen. 1:500 sind OK. Als Bonus ist 
das von Haus aus potentialfrei.
Das ganze nach Wunsch mit OPV gepimpt und 8x auf ein Schieberegister ist 
dann auch S88 kompatibel...

von H. H. (hhinz)


Lesenswert?

Roland E. schrieb:
> Stromwandler

Muss dann aber auch einer mit Ferritkern sein. Die mit Ringbandkern sind 
ungeeignet.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.