Optokoppler IL710 schließt Signal kurz

[Franky (Gast)]

Hallo zusammen,

ich möchte gerne ein Rechtecksignal galvanisch getrennt durch einen 
Optokoppler übertragen. Der Schaltplan ist als Anhang beigefügt. Das 
Rechtecksignal wird durch einen Komparator (AD790) erzeugt, der ein 
angelegtes Sinussignal mit Masse vergleicht und somit bei jedem 
Nulldurchgang des Sinussignals einen Flankenwechsel vollführt. Ohne den 
Optokoppler funktioniert das ganze auch super (wie im angehängten 
Oszibild zu erkennen). Sobald ich jedoch den Optokoppler anschließe, 
wird das Rechtecksignal zu Null. Auch bei Verwendung eines größeren 
Widerstandes (habe bis 800kOhm getestet) wird das Signal 
kurzgeschlossen. Ich verstehe aber nicht wieso, denn selbst wenn ich das 
Rechtecksignal über den Widerstand gegen die Betriebsspannungen schalte 
bleibt das Signal bestehen, was auch Sinn macht, da der Widerstand sehr 
groß ist.
Gemessen wurde dabei immer an dem Messpunkt (MP im Schaltplan) direkt am 
Komparator.

Datenblätter der beiden Bauteile:

http://www.nve.com/Downloads/il710.pdf

http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD790.pdf

Hat jemand eine Idee woran das liegen könnte?

Vielen Dank schon mal für eure Antworten

Grüße Franky :)

[Franky (Gast)]

Ich habe gerade gesehen, dass es das Oszibild nicht hochgeladen hat. 
Hier nocheinmal der versuch.

[Franky (Gast)]

Also irgendwie funktioniert das nicht. Hier der letzte Versuch. Aber ich 
denke, dass klar ist was gemeint ist :)

[spontan (Gast)]

Wie groß ist denn V+ ? Im Datenblat steht 3 - 5 Volt.

Ist die Schaltung wirklich nach Datenblatt aufgebaut?

[Falk B. (falk)]

@ Franky (Gast)

>ich möchte gerne ein Rechtecksignal galvanisch getrennt durch einen
>Optokoppler übertragen. Der Schaltplan ist als Anhang beigefügt.

Wozu R25? Mit der Eingangskapazität von OPT3 bringt dir das einen nette 
RC-Tiefpass. Da braucht man auch keinen ultraschnellen Komparator.

>Oszibild zu erkennen). Sobald ich jedoch den Optokoppler anschließe,
>wird das Rechtecksignal zu Null. Auch bei Verwendung eines größeren
>Widerstandes (habe bis 800kOhm getestet) wird das Signal
>kurzgeschlossen.

Lötbrücke? Layoutfehler?
10K ziehen den Ausgang nicht runter. Das Ding hat einen Push-Pull 
Ausgang, der 6.4mA und mehr liefert.

[Opto (Gast)]

Wie soll denn der Opto auf Vcc ziehen?
Wie wäre es mit einem Pullup am Ausgang zum uC?

[Gregor B. (Gast)]

Opto schrieb:
> Wie wäre es mit einem Pullup am Ausgang zum uC?

Lesen bildet:

1. Der IL710 hat eine Push-Pull-Stufe (steht im Datenblatt).
2. Es wurde an Pin MP gemessen, also am Eingang vom Optokoppler (steht 
im Original-Beitrag).

@Franky (Gast):

Verbindest Du beim Anschluss des Optokopplers nur den Eingang mit dem 
Ausgang oder steckst Du den Optokoppler in eine Fassung?

- Ist das Pinning von dem IL710 korrekt?
- Ist er richtig herum drin?
- Hast Du die Versorgungsspannung gemessen?
- Hast Du evtl. irgendwo einen Kurzschluss?

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

Franky schrieb:
> Sobald ich jedoch den Optokoppler anschließe, wird das Rechtecksignal zu
> Null.
Was machen in diesem Fall die Eingangssignale des Komparators?

[Franky (Gast)]

spontan schrieb:
> Wie groß ist denn V+ ? Im Datenblat steht 3 - 5 Volt.
>
> Ist die Schaltung wirklich nach Datenblatt aufgebaut?

V+ beträgt genau 5V. Ja die Schaltung ist nach Datenblatt aufgebaut 
worden (ist ja nicht wirklich viel dran).

Falk Brunner schrieb:
> Wozu R25? Mit der Eingangskapazität von OPT3 bringt dir das einen nette
> RC-Tiefpass. Da braucht man auch keinen ultraschnellen Komparator.

Nunja ganz genau kann ich dir das auch nicht sagen. Ich werde mal 
versuchen den Widerstand wegzulassen.

Falk Brunner schrieb:
> Lötbrücke? Layoutfehler?
> 10K ziehen den Ausgang nicht runter. Das Ding hat einen Push-Pull
> Ausgang, der 6.4mA und mehr liefert.

Gregor B. schrieb:
> Verbindest Du beim Anschluss des Optokopplers nur den Eingang mit dem
> Ausgang oder steckst Du den Optokoppler in eine Fassung?
>
> - Ist das Pinning von dem IL710 korrekt?
> - Ist er richtig herum drin?
> - Hast Du die Versorgungsspannung gemessen?
> - Hast Du evtl. irgendwo einen Kurzschluss?

Layoutfehler sowie Lötbrücken können nicht sein, da ich es noch auf 
einem Testboard aufgebaut habe. Die Versorgungsspannung bleibt zwar 
stabil, aber es wird ein höherer Strom gezogen (ca. 7mA mehr als ohne 
den angeschlossenen Optokoppler)

Ich habe nun ein wenig rumprobiert und den Widerstand R25 verkleinert 
sowie einen Kondensator danach eingefügt sodass ein Tiefpass entsteht. 
Das beste Ergebnis habe ich mit R25 = 500 Ohm und C= 1nF hinbekommen 
(siehe Anhang "Mit TP"). Sobald ich den Kondensator entferne ist nur 
noch ein "Rauschen" auf der Leitung. (siehe Anhang "Ohne TP").

Ich verstehe das absolut nicht woran das liegt. Am Ausgang des IL710 
habe ich mit dem Tiefpass ein schönes Rechtecksignal. Jedoch 
verschlechtert mir der Tiefpass, wie es Falk bereits erwähnt, hat meine 
Anstiegszeit.

Hat jemand eine Erklärung dafür?

[Franky (Gast)]

Habe die Bilder oben vergessen tut mir leid :)

[Falk B. (falk)]

@ Franky (Gast)

>Das beste Ergebnis habe ich mit R25 = 500 Ohm und C= 1nF hinbekommen
>(siehe Anhang "Mit TP"). Sobald ich den Kondensator entferne ist nur
>noch ein "Rauschen" auf der Leitung. (siehe Anhang "Ohne TP").

Rauschen ist aber nicht NUll!

>Hat jemand eine Erklärung dafür?

Dein Komparator schwingt. Scheint so, als ob irgendwo ein Wackelkontakt 
ist oder ne Masse nicht (richtig) angeschlossen ist. Und pass auf mit 
den getrennten Massen. Wenn du da misst, musst du auch die 
Masseverbindung zum Oszi herstellen!

[Franky (Gast)]

Falk Brunner schrieb:

> Rauschen ist aber nicht NUll!

> Dein Komparator schwingt. Scheint so, als ob irgendwo ein Wackelkontakt
> ist oder ne Masse nicht (richtig) angeschlossen ist. Und pass auf mit
> den getrennten Massen. Wenn du da misst, musst du auch die
> Masseverbindung zum Oszi herstellen!

Ja darum habe ich auch das Rauschen in "" gesetzt. Undefiniertes 
Schwingen trifft es wohl eher.

Hm ja der Komparator schwingt aber nur sobald ich eben den Optokoppler 
angeschlossen habe. Was kann ich dagegen tun?
Auf die Massebezüge achte ich. Die gesamten Messungen die ich hier bis 
jetzt diskutiert habe sind vor dem Optokoppler.

[Gregor B. (Gast)]

1. Du hast nach dem Schaltplan weder dem Komparator noch dem 
magnetischen Koppler irgendein Block-C spendiert.
Beim Komparator weder auf Analog- noch auf Digitalseite.
Sowohl der Komparator als auch der Koppler IL710 sind superschnell, der 
IL710 hat Schaltzeiten im einstelligen Nanosekundenbereich!
Dass die Schaltung dann zum Schwingen neigt, ist normal.

2. Der Komparator hat einen TTL-kompatiblen Ausgang und der IL710 einen 
TTL-kompatiblen Eingang (keine LED!).
Du kannst daher Ausgang und Eingang direkt verbinden.
Zudem ist die Diode D7 komplett überflüssig.
Ebenso der Tiefpass. Der kaschiert nur das schwingende Ausgangssignal.

[Peter D. (peda)]

Ein Komparator schwingt aus Prinzip nahe der Umschaltschwelle. Du 
brauchst eine Hysteres (positive Rückkopplung).

Wozu überhaupt ein teurer 45ns Komparator? 50Hz sind für den praktisch 
DC.
Ein LM339 ist besser für sowas.

Und der Koppler ist auch völlig übertrieben.

[Falk B. (falk)]

@ Peter Dannegger (peda)

>Ein LM339 ist besser für sowas.

>Und der Koppler ist auch völlig übertrieben.

Ein deutsches Konstruktionsgrundprinzip!

[Gregor B. (Gast)]

Peter Dannegger schrieb:
> Ein Komparator schwingt aus Prinzip nahe der Umschaltschwelle. Du
> brauchst eine Hysteres (positive Rückkopplung).

Hat der AD790 eingebaut, siehe Ausschnitt aus dem Datenblatt.

Peter Dannegger schrieb:
> Wozu überhaupt ein teurer 45ns Komparator? 50Hz sind für den praktisch
> DC.

Hat Franky schon mal irgendwo gesagt, für welche Frequenzen das Ding 
ist?

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

Gregor B. schrieb:
> mal irgendwo gesagt, für welche Frequenzen das Ding ist?
Indirekt findet man was im Oszi-Bild im 
Beitrag "Re: Optokoppler IL710 schließt Signal kurz"
Die dort zu sehenden 50,89Hz sprechen Bände...

[Franky (Gast)]

Gregor B. schrieb:
> 1. Du hast nach dem Schaltplan weder dem Komparator noch dem
> magnetischen Koppler irgendein Block-C spendiert.
> Beim Komparator weder auf Analog- noch auf Digitalseite.
> Sowohl der Komparator als auch der Koppler IL710 sind superschnell, der
> IL710 hat Schaltzeiten im einstelligen Nanosekundenbereich!
> Dass die Schaltung dann zum Schwingen neigt, ist normal.
>
> 2. Der Komparator hat einen TTL-kompatiblen Ausgang und der IL710 einen
> TTL-kompatiblen Eingang (keine LED!).
> Du kannst daher Ausgang und Eingang direkt verbinden.
> Zudem ist die Diode D7 komplett überflüssig.
> Ebenso der Tiefpass. Der kaschiert nur das schwingende Ausgangssignal.

Zu 1.
Wozu benötige ich einen Block-C? Was soll er denn Blocken? (Ich weis 
dass generell ein Block-C HF blocken soll. Aber woher kommt diese? 
Wodurch wird sie erzeugt?)

zu 2.
Mit der Diode hast du recht. Die habe ich auch entfernt. Ich habe diese 
nur als Sicherheit eingefügt, falls das mit den TTL Pegeln nicht 
eingehalten werden sollte.
Wenn ich jedoch den Ausgang direkt mit dem Eingang verbinde fängt die 
Schaltung aber an so extrem zu Schwingen wie in "Ohne_TP.png" gezeigt. 
Darum habe ich einen Tiefpass eingebracht (weil ich mir eben nicht 
besser zu helfen wusste).

Gregor B. schrieb:
> Hat Franky schon mal irgendwo gesagt, für welche Frequenzen das Ding
> ist?

Die Schaltung ist zwar für 50Hz, ich soll jedoch die Phase zweier 
Netzschwingungen so genau wie möglich bestimmen. Um die Phase auf 0,01° 
genau zu bestimmen benötige ich eine Risetime von 556ns 
(556ns/20ms)*360° = 0,01°.
Das ist der grund für diese extrem schnellen Bauteile.

[Falk B. (falk)]

@ Franky (Gast)

>Wozu benötige ich einen Block-C?

Aha, aber eine 45ns Komparator und 150 Mbit/S Koppler verbauen.

>Was soll er denn Blocken?

HF Ströme.

> (Ich weis
>dass generell ein Block-C HF blocken soll. Aber woher kommt diese?
>Wodurch wird sie erzeugt?)

http://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator

>Mit der Diode hast du recht. Die habe ich auch entfernt. Ich habe diese
>nur als Sicherheit eingefügt, falls das mit den TTL Pegeln nicht
>eingehalten werden sollte.

Dann muss man das Problem so oser so anders lösen, nicht mit harter 
Klemmung.

>Wenn ich jedoch den Ausgang direkt mit dem Eingang verbinde fängt die
>Schaltung aber an so extrem zu Schwingen wie in "Ohne_TP.png" gezeigt.

Weil ein Bug drinsteckt.

>Die Schaltung ist zwar für 50Hz, ich soll jedoch die Phase zweier
>Netzschwingungen so genau wie möglich bestimmen.

Jaja, mal wieder Rocket Science.

> Um die Phase auf 0,01°

Wozu soll das gut sein?

>genau zu bestimmen benötige ich eine Risetime von 556ns
>(556ns/20ms)*360° = 0,01°.

rise time ist nicht alles, eher Durchlaufverzögerung, aka propagation 
delay.

>Das ist der grund für diese extrem schnellen Bauteile.

Jaja, und das mit der Frage "Wozu benötige ich einen Block-C". Sollte 
man vielleicht nicht erstmal kleinere Brötchen backen? LM393 war schon 
mal ein guter Hinweis, der hat knapp 1us propagation delay. Reicht 
praktisch hier wahscheinlich locker aus.

[Franky (Gast)]

Okay ich gebe ja zu, dass ich in meinem Entwicklungseifer etwas 
übertrieben habe. Habe eben nicht mit solchen Problemen gerechnet.

Ich werde es denke ich mal mit dem LM393 probieren. Könnt ihr noch einen 
Optokoppler empfehlen der dazu passen würde?

[Falk B. (falk)]

6N137, der ist schon sehr schnell für dieses Problematik, max. 100ns 
Durchlaufverzögerung. Siehe Optokoppler. Aber der hat eine normale 
LED am Eingang, keinen Logikeingang. Und der Komparator sowie 
Optokoppler haben einen Open Drain Ausgang, keinen Push Pull. Siehe 
Ausgangsstufen Logik-ICs

[Peter D. (peda)]

Franky schrieb:
> Um die Phase auf 0,01°
> genau zu bestimmen

Das entspricht einer Änderung um 50mV bezogen auf 230V.
Sicher, daß der Versorger so einen extrem klirrarmen Sinus bereitstellen 
kann?

Spätestens bei Solaranlagen mit Umrichtern in der Nähe wirst Du 
Oberwellen weit über 50mV haben.
Und die Versorger selber übertragen auch Daten auf der Netzspannung.
Und die vielen Energiesparbirnen modulieren die Spannung nochmal 
kräftig.

Kurz gesagt, die 0,01° gehen nichtmal im Traum.

[Franky (Gast)]

Peter Dannegger schrieb:
> Franky schrieb:
>> Um die Phase auf 0,01°
>> genau zu bestimmen
>
> Das entspricht einer Änderung um 50mV bezogen auf 230V.
> Sicher, daß der Versorger so einen extrem klirrarmen Sinus bereitstellen
> kann?
>
> Spätestens bei Solaranlagen mit Umrichtern in der Nähe wirst Du
> Oberwellen weit über 50mV haben.
> Und die Versorger selber übertragen auch Daten auf der Netzspannung.
> Und die vielen Energiesparbirnen modulieren die Spannung nochmal
> kräftig.
>
> Kurz gesagt, die 0,01° gehen nichtmal im Traum.

Ja wie gesagt, ich hatte einen etwas zu großen Eifer was die Genauigkeit 
der Messung betrifft. Gut, dass ihr mich auf den Boden der Tatsachen 
zurückgeholt habt.

Falk Brunner schrieb:
> 6N137, der ist schon sehr schnell für dieses Problematik, max.
> 100ns
> Durchlaufverzögerung. Siehe Optokoppler. Aber der hat eine normale
> LED am Eingang, keinen Logikeingang. Und der Komparator sowie
> Optokoppler haben einen Open Drain Ausgang, keinen Push Pull. Siehe
> Ausgangsstufen Logik-ICs

Hört sich ganz gut an, habe aber vergessen zu erwähnen, dass ich auf der 
Platine des Mikrocontrollers eine Spannung von 3,3V (aufgrund eines 
Displays) haben werde. Zumal dieser Optokoppler ja wieder zu übertrieben 
wäre oder nicht?

Würde hier ein 4N25 ausreichen? Laut Datenblatt hat dieser eine Risetime 
von 2µs bei If=10mA. Über die propagation delay steht leider nichts 
drin.

[Falk B. (falk)]

@ Franky (Gast)

>Platine des Mikrocontrollers eine Spannung von 3,3V (aufgrund eines
>Displays) haben werde. Zumal dieser Optokoppler ja wieder zu übertrieben
>wäre oder nicht?

Ja.

>Würde hier ein 4N25 ausreichen? Laut Datenblatt hat dieser eine Risetime
>von 2µs bei If=10mA. Über die propagation delay steht leider nichts
>drin.

Sag doch einfach, was INSGESAMT rauskommen soll. Siehe Netiquette.

Ich rate mal. Ein galvanisch getrennter Nulldurchgangsdetektor für 
Netzspannung, wahrscheinlich für einen Dimmer. Das macht man so.

http://www.mikrocontroller.net/articles/230V#Siehe_auch

[Falk B. (falk)]

Mal als Orientierung.

Die Netzspannung sieht mathematisch so aus.

$$U(t)=\hat{U} \cdot sin(\omega t) = 325V \cdot sin(314 s^{-1} t)$$

Der Anstieg ist die 1. Ableitung

$$U'(t)= 325V \cdot 314s^-1 \cdot cos(314 s^{-1} t)$$

Das Maximum liegt bei t=0 (cosinus). D.h. die Netzspannung ändert sich 
im Nulldurchgang mit 102kV/s! Wenn wir jetzt mal großzügig eine Änderung 
um 1V annehmen und alle Störungen kleiner als 1V betrachten, macht das 
eine Zeitauflösung von ~10us. Das halte ich für eine realistischen 
untere Grenze für eine Phasenanschnittsteuerung. Damit löst man seine 50 
Hz Halbwelle (10ms) immerhin mit 10 Bit auf, das ist 1 Promille bzw. 
0,18°! Das ist aber immer noch Faktor 18 über deiner ersten Idee.

[Franky (Gast)]

Falk Brunner schrieb:
> @ Franky (Gast)
>
>>Platine des Mikrocontrollers eine Spannung von 3,3V (aufgrund eines
>>Displays) haben werde. Zumal dieser Optokoppler ja wieder zu übertrieben
>>wäre oder nicht?
>
> Ja.
>
>>Würde hier ein 4N25 ausreichen? Laut Datenblatt hat dieser eine Risetime
>>von 2µs bei If=10mA. Über die propagation delay steht leider nichts
>>drin.
>
> Sag doch einfach, was INSGESAMT rauskommen soll. Siehe Netiquette.
>
> Ich rate mal. Ein galvanisch getrennter Nulldurchgangsdetektor für
> Netzspannung, wahrscheinlich für einen Dimmer. Das macht man so.
>
> http://www.mikrocontroller.net/articles/230V#Siehe_auch

Naja fast. Galvanisch getrennter Nulldurchgangsdetektor ist richtig, 
jedoch nicht für einen Dimmer sondern für eine Detektierung der Phase 
zweier Spannungen zueinander (Drehstrom L1 zu L2 bzw. zu L3). Im 
Endeffekt werde ich diese Schaltung zweimal aufbauen und einem µC 
zuführen, der die Zeitdifferenz der Signale misst und anschließend 
ausgibt. Zusätzlich soll noch später die Effektivwerte berechnet werden, 
die ich durch einen linearen Optokoppler (IL 300) dem ADC des µC 
zuführen möchte.

Falk Brunner schrieb:
> Mal als Orientierung.
>
> Die Netzspannung sieht mathematisch so aus.
>
> Der Anstieg ist die 1. Ableitung
>
> Das Maximum liegt bei t=0 (cosinus). D.h. die Netzspannung ändert sich
> im Nulldurchgang mit 102kV/s! Wenn wir jetzt mal großzügig eine Änderung
> um 1V annehmen und alle Störungen kleiner als 1V betrachten, macht das
> eine Zeitauflösung von ~10us. Das halte ich für eine realistischen
> untere Grenze für eine Phasenanschnittsteuerung. Damit löst man seine 50
> Hz Halbwelle (10ms) immerhin mit 10 Bit auf, das ist 1 Promille bzw.
> 0,18°! Das ist aber immer noch Faktor 18 über deiner ersten Idee.

Ja das hört sich realistisch und ausreichend genau an. Also müsste der 
LM393 in Kombination mit dem 4N25 ausreichen, da der LM393 eine Response 
Time von 1,3µs und der 4N25 wie gesagt eine Risetime von 2µs (bezogen 
auf Uce=10V) besitzt oder nicht?

[Falk B. (falk)]

@Franky (Gast)


>Ja das hört sich realistisch und ausreichend genau an. Also müsste der
>LM393 in Kombination mit dem 4N25 ausreichen,

Schau dir die Links im Artikel an, die brauchen alle keinen Komparator 
bzw. bilden den mit einem Transistor nach. Einfach, stromsparend, 
robust.