12-40V Schutzbeschaltung für Optokoppler

[Henner S. (chagbox)]

Hallo zusammen

Ich habe mich nun seit einigen Tagen in das Thema Optokoppler/5V/uC im 
KFZ eingelesen und von "Spannungsteiler mit 2 Widerständen am uC reicht" 
über "Optokoppler im KFZ Bereich ist unsinn" bis hin zu "fast unmöglich" 
alles gelesen. Ich bin überzeugt, dass jeder mit seiner Aussage sicher 
irgendwo recht hat. Am Ende brauche ich aber eine funktionierende Lösung 
und genau die habe ich leider nicht finden können, da die verschiedenen 
Meinungen doch stark auseinander gehen. Daher hier mein Entwurf mit der 
Bitte um Verbesserungsvorschläge und Kritik.


Der gezeigte OK wird EC seitig mit Pull Up an einen uC angeschlossen. 
Liegen eingangsseitig 12V an, fliessen 8mA durch den OK (Ab 6mA 
ausreichend für meinen Einsatz). Bei 40V sind es 26.7mA. Bei 80V sind es 
30mA. Max IF des OK ist 50mA. Die 12V liegen nicht dauerhaft an und 
werden nur kurzzeitig manuell per Knopfdruck aktiviert.

Vielen Dank und Gruss

[Gerald B. (gerald_b)]

Wie schnell muß das Ganze sein? Von schneller serieller Datenübertragung 
bis einen Türkontakt alle 0,1 Sekunde abfragen liegen Welten 
dazuwischen. Entsprechend ist es dann auch mit den Schaltungskonzepten.

[Henner S. (chagbox)]

Hallo Gerald, ich habe meinen Eingangspost nach dem 1. Veröffentlichen 
noch mit Infos gefüttert. Schnelligkeit spielt keine Rolle, es handelt 
sich um einen Taster welcher manuell gedrückt wird. Gruss

[Jens M. (schuchkleisser)]

Warum den Taster nicht nach GND und direkt an den Controllereingang? Das 
spart den ganzen Optokoppler und Kram drumherum ein.

Ansonsten: wenn du Leistungsmäßig an allen Teilen um Grünen bist, kannst 
du das auch so lassen...

[Carsten-Peter C. (carsten-p)]

Moin,
Du könntest eine einfache Konstantstromquelle vorschalten. Dann sind 
sehr viel höhere Eingangsspannungen möglich. Wie im Beispiel.
Gruß
 Carsten

[Henner S. (chagbox)]

Hallo Jens

Jens M. schrieb:
> Warum den Taster nicht nach GND und direkt an den Controllereingang? Das
> spart den ganzen Optokoppler und Kram drumherum ein.

Ist mir bewusst. Es müssen 12V geschaltet werden, das kommt bereits so 
vom Fahrzeug. Nach dem Lesen der letzten Tage habe ich mich am Ende für 
einen OK entschieden, wenn auch viele gegenteilige Meinungen vorhanden 
sind.

> Ansonsten: wenn du Leistungsmäßig an allen Teilen um Grünen bist, kannst
> du das auch so lassen...

Bei 80V am Eingang habe ich viel Leistung am 470r Widerstand, der wird 
im Versuchsaufbau schon ordentlich warm. Ich werde ihn entsprechend 
dimensionieren, auch wenn der Fall nur sehr kurzzeitig auftreten sollte.

Gruss Henner

[Henner S. (chagbox)]

Hallo Carsten

Carsten-Peter C. schrieb:
> Moin,
> Du könntest eine einfache Konstantstromquelle vorschalten. Dann sind
> sehr viel höhere Eingangsspannungen möglich. Wie im Beispiel.
> Gruß
>  Carsten

Danke für Deinen Vorschlag, werde ich mir gerne ansehen. Gruss Henner

[Jens M. (schuchkleisser)]

Wenn µC und Signaleingang galvanisch verbunden sind, reichts auch einen 
Transistor an der Basis zu schalten.
Der Spannungsteiler kann dann wesentlich hochohmiger sein.

[Rainer W. (rawi)]

Henner S. schrieb:
> Liegen eingangsseitig 12V an, fliessen 8mA durch den OK (Ab 6mA
> ausreichend für meinen Einsatz).

Normalerweise muss im Kfz bei einem 12V-Netz alles ab 8V oder 9V 
funktionieren, aber vielleicht drückst du den Taster ja nicht, wenn das 
Netz gerade stärker belastet wird.

Einen Kondensator als ESD-Schutz würde ich in der Beschaltung noch 
unterbringen wollen.

[Rainer W. (rawi)]

Carsten-Peter C. schrieb:
> Konstantstrom.png

> Wie im Beispiel.

Dann solltest du auch ein passendes Schaltzeichen verwenden, so wie im 
DB gezeigt. Mit einem Anreicherungstyp funktioniert so eine KSQ nicht.

[Michael B. (laberkopp)]

Henner S. schrieb:
> . Am Ende brauche ich aber eine funktionierende Lösung und genau die
> habe ich leider nicht finden können, da die verschiedenen Meinungen doch
> stark auseinander gehen.

Ein Optokoppler mit 2k Vorwiderstand und einer 1N4148 Diode antiparallel 
zur LED gegen Verpolung funktioniert nicht ?

Zuwenig mA bei unter 6V, 6mA bei 12V, 20mA bei 40V, unter 50mA bei 80V.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Henner S. schrieb:
> das Thema Optokoppler/5V/uC im KFZ
>
> Bei 40V sind es 26.7mA. Bei 80V sind es 30mA.

Henner S. schrieb:
> Bei 80V am Eingang habe ich viel Leistung am 470r Widerstand, der wird
> im Versuchsaufbau schon ordentlich warm.
Und was meinst du, wie lange solche Spannungen im KFZ auftreten 
könnten? Und wie sehr die Bauteile dadurch thermisch belastet wären?

[Henner S. (chagbox)]

Hallo Michael

Michael B. schrieb:
> Henner S. schrieb:
>> . Am Ende brauche ich aber eine funktionierende Lösung und genau die
>> habe ich leider nicht finden können, da die verschiedenen Meinungen doch
>> stark auseinander gehen.
>
> Ein Optokoppler mit 2k Vorwiderstand und einer 1N4148 Diode antiparallel
> zur LED gegen Verpolung funktioniert nicht ?
>
> Zuwenig mA bei unter 6V, 6mA bei 12V, 20mA bei 40V, unter 50mA bei 80V.

So einfach habe ich auch gedacht, bevor ich mir am Wochenende die ganzen 
Beiträge zu dem Thema reingezogen habe. Ohne es alles zu lesen hätte ich 
es vermutlich auch so umgesetzt, habe mich aber durch die ganzen 
Warnungen etwas aus der Ruhe bringen lassen. Hast Du eine solche 
einfache Beschaltung problemlos im Einsatz? Gruss Henner

[Henner S. (chagbox)]

Hallo Lothar

Lothar M. schrieb:
> Henner S. schrieb:
>> das Thema Optokoppler/5V/uC im KFZ
>>
>> Bei 40V sind es 26.7mA. Bei 80V sind es 30mA.
>
> Henner S. schrieb:
>> Bei 80V am Eingang habe ich viel Leistung am 470r Widerstand, der wird
>> im Versuchsaufbau schon ordentlich warm.
> Und was meinst du, wie lange solche Spannungen im KFZ auftreten
> könnten? Und wie sehr die Bauteile dadurch thermisch belastet wären?

Ohne es jetzt nachzulesen reden wir vermutlich von einigen ms. Die 
thermische Belastung findet in der Praxis wohl nicht statt. Es war 
vielmehr eine Reaktion auf den Hinweis von Jens. Gruss Henner

[Peter D. (peda)]

Es gibt Stromregeldioden, z.B.:
E-452:
3,7..100V
4,5mA

https://www.digikey.de/de/products/detail/semitec-usa-corp/E-452/16578997

[Henner S. (chagbox)]

Hallo Peter

Peter D. schrieb:
> Es gibt Stromregeldioden, z.B.:
> E-452:
> 3,7..100V
> 4,5mA
>
> https://www.digikey.de/de/products/detail/semitec-usa-corp/E-452/16578997

Schaue ich mir sehr gerne an, vielen Dank

[Peter D. (peda)]

Henner S. schrieb:
> Der gezeigte OK wird EC seitig mit Pull Up an einen uC angeschlossen.
> Liegen eingangsseitig 12V an, fliessen 8mA durch den OK (Ab 6mA
> ausreichend für meinen Einsatz).

Wenn es nicht schnell sein muß, kann man Optokoppler durchaus schon mit 
0,5..1mA treiben.
Ein µC ist ja CMOS, d.h. braucht keinen Eingangsstrom. Ein Pullup 10k am 
Eingang ist ausreichend.
Ich nehme Optokoppler mit CTR = 200..400% (HCPL-181-00CE). Zu kleinen 
Strömen hin nimmt das CTR leicht ab.