Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Bewegungsmelder (24V/GND) über einen Optokoppler zum Mikrocontroller


von Manuela Y. (manu_y)


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Hallöchen liebe Mikrocontroller Gemeinde,

Ich habe mir in der Bucht einen Laser Bewegungsmelder (F&F DRL-12-1 
Laser Bewegungsmelder) gekauft, welcher sein Signal an einen 
Mikrocontroller weitergeben soll.

Was mir anfangs nicht als Problem bewusst war:

Der Bewegungsmelder ist mit 24V betrieben und der Microcontroller würde 
damit wohl durchbrennen. Zudem schaltet er das GND Signal durch.

Jetzt bin ich drauf gekommen, dass man hier einen so genanten 
Optokoppler einsetzt.

Das beigefügte Schaltbild sollte das Hindernis ja schon einigermaßen 
lösen.
Ich würde zwischen GND und dem Eingang (2) den Bewegungsmelder setzen.


Die Berechnung / woher die Daten für R2 kommen sind mir aber absolut 
unbekannt.

Kann mich jemand auf die richtige Fährte lenken?

Meine Vermutung:
Der Bewegungsmelder braucht 0,3W
Also 24V/0.3W => 80mA
R2 = (24V - 1.2V) / 0.08A also 285 OHM
Oder bleibt es bei R2 = 3kOhm weil der Strom der Diode entscheidend ist?

Dachte an diesen hier (andere Forenbeiträge)
https://www.reichelt.de/optokoppler-dil-6-cny-17-2-vis-p216564.html?&trstct=pos_3&nbc=1

Besten Dank! Schönen Sonntag!

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Manuela Y. schrieb:
> Der Bewegungsmelder ist mit 24V betrieben und der Microcontroller würde
> damit wohl durchbrennen. Zudem schaltet er das GND Signal durch.

Das macht die abgebildete Schaltung auch. Im Ruhestand liegt „H“ am uC 
an, im aktiven „L“.

Wenn der Bewegungsmelder aktiv nach „L“ schaltet hat er vermutlich einen 
OC-Ausgang. Das würde bedeuten dass ein Pullup-Widerstand gegen 5V 
angeschlossen werden kann. Dann brennt auch nix durch. Man müsste 
allerdings mehr über den Bewegungsmelder wissen.


> Jetzt bin ich drauf gekommen, dass man hier einen so genanten
> Optokoppler einsetzt.

Der kann auch anders beschaltet werden um im aktiven Zustand des 
Bewegungsmelders „H“ zu liefern.

Eigentlich ist es aber doch egal was der uC bekommt, das kann doch per 
Software angepasst werden.


> Ich würde zwischen GND und dem Eingang (2) den Bewegungsmelder setzen.

Du meinst vermutlich Pin2 des Optokopplers.

: Bearbeitet durch User
von Manuela Y. (manu_y)


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Hallo Jörg,
zunächst mal vielen Dank für deine Hilfe!



Jörg R. schrieb:
> Man müsste
> allerdings mehr über den Bewegungsmelder wissen.
Ich hätte hier die Anleitung (die mir aber nichts gebracht hat)
https://www.manualslib.de/manual/685657/Fandf-Drl-12.html

> Wenn der Bewegungsmelder aktiv nach „L“ schaltet hat er vermutlich einen
> OC-Ausgang. Das würde bedeuten dass ein Pullup-Widerstand gegen 5V
> angeschlossen werden kann.
So wie im Angehängten Bild?
S2 wäre der Bewegungsmelder und
R2 ca 62,5 OHM? [(24V - 19V) / 0.08A]


> Eigentlich ist es aber doch egal was der uC bekommt, das kann doch per
> Software angepasst werden.
Also in einem anderen Forenbeitrag stand alles über 5V wird er nicht 
überleben.

> Du meinst vermutlich Pin2 des Optokopplers.
Genau eben der Weg vom GND zum Optokoppler

: Bearbeitet durch User
von jo (Gast)


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Manuela Y. schrieb:
>> Wenn der Bewegungsmelder aktiv nach „L“ schaltet hat er vermutlich einen
>> OC-Ausgang. Das würde bedeuten dass ein Pullup-Widerstand gegen 5V
>> angeschlossen werden kann.
> So wie im Angehängten Bild?
> S2 wäre der Bewegungsmelder und
> R2 ca 62,5 OHM? [(24V - 19V) / 0.08A]

Das Foto habe ich der Docu S.5 entnommen.

Dort steht am Ausgang o.C. - die Abkürzung für open-Collector (eines 
NPN-Transistors) -  wie oben von Jörg beschrieben. D.h., dass der 
Ausgang normalerweise hochohmig ist, im Fall einer Aktivierung nach GND 
(low) schaltet.

Der Vorteil eines o.C.-Ausgangs: Durch einen Pull-up-Widerstand (R2) 
kann man extern die Spannung für high vorgeben, in deinem Fall also 5V 
(oder auch 3.3V). Als Pull-up Widerstand kann man i.A. 10k (I ~ 0.5mA) 
wählen wie in deinem Schaltbild vom Eingangspost vorgechlagen).

Du musst aber auf jeden Fall auch den (-)-Eingang mit GND deines uC 
verbinden. Willst du das nicht, passt deine Schaltung mit dem 
Optokoppler.

Ich würde zunächst den o.C.-Ausgang über 10k an +5V hängen - aber NOCH 
NICHT mit dem Eingang des uC verbinden. Dann kannst du gefahrlos messen, 
ob die "o.C.-Theorie" stimmt: Ist dies der Fall, darf der Ausgang nicht 
über 5V ansteigen.

Der Betriebsstrom des Melders (80mA) fließt in die (+)-Klemme - hat mit 
dem Pull-up nichts zu tun. Der Melder will an (+) 12V bzw. 24V sehen.

PS: Falls im Melder statt eines NPN-Transistor ein Relais verbaut sein 
sollte (klackert das Ding?), müsste man mehr Strom fließen lassen um den 
mech. Relais-Kontakt sauber zu halten.

von Jörg R. (solar77)


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Jo hat eigentlich alles Wesentliche sehr gut beschrieben.

Anbei noch eine kleine Skizze falls doch ein Optokoppler zum Einsatz 
kommt und aktiv „H“ geschaltet werden soll.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Manuela Y. schrieb:
>> Eigentlich ist es aber doch egal was der uC bekommt, das kann doch per
>> Software angepasst werden.
> Also in einem anderen Forenbeitrag stand alles über 5V wird er nicht
> überleben.

Die Betriebsspannung des µC ist (fast) immer als Richtwert für die 
Grenze der Eingangspegel anzusehen. Die verbindlichen Angaben dazu macht 
das Datenblatt des Mikrocontrollers - nicht irgendwelche Forenbeiträge.
Jörgs Bemerkung bezieht sich auf die Zuordnung vom Logikpegel (H bzw. L) 
zum aktiven Zustand des Sensors, i.e. die Invertierung durch den 
Optokoppler.

von Wolfgang (Gast)


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jo schrieb:
> Der Melder will an (+) 12V bzw. 24V sehen

Und mit 18V funktioniert er nicht? ;-)

Die Angabe 12V/24V beim DRL-12 bezieht sich wohl auch auf die 
Spannungsfestigkeit des Ausgangs. Auf die Steuerung von 230VAC ist der 
Ausgang lt. Beschreibungstext anscheinend nicht ausgelegt, auch wenn es 
dazu in den Technischen Daten keine Angabe gibt (Manual S.2: "Direkte 
Steuerungsmöglichkeit von Lichtstromkreisen 12 V/24 V" bzw. S.12).
Als zulässige Betriebsspannung ist der Bereich 9-27V angegeben (S.12)

von jo (Gast)


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Und ich lege auch noch mal nach, mit einem Schlatbild zum Prinzip "open 
Collector".

Links ist der Sender, dessen Ausgang entweder hochohmig (Transistor 
nicht angesteuert) oder low (Transistor durchgeschaltet) sein kann.
I.A. wird bei oC-Übertragung der Zustand low dem Aktiv-Pegel "1" 
zugeordnet. Darum hängt man gerne die Bezeichnung "low active" mit an. 
Man spricht dann auch von Negativ-Logik (*).

Für die Übertragung (mitte) brauchtes 2 Leitungen: Masse um den Bezug 
herzustellen und die eigentliche Signalleitung.

Rechts ist der Empfänger, angedeutet als Inverter. Der Empfänger gibt 
über den Pull-Up-Widerstand (hier 10kOhm) den high-Pegel, hier +5V vor. 
Je nach Technologie kann das z.B. auch mal 3V oder 12V sein. Der 
"Bobbel" am Inverter-Eingang soll daran erinnern, dass bei der 
Übertragung mit Negativ-Logik gearbeitet wird.


(*) vgl. https://www.elektronik-kompendium.de/sites/dig/0205171.htm
Man sollte sich die Begriffe high (H) für hohe Spannung und low (L) für 
niedrige Spannung sowie der Unterschied zu logischer "1" und "0" 
nochmals klar machen.

von Manuela Y. (manu_y)


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Vielen lieben Dank für die Rege Beteiligung!
Ich hab dadurch sehr viel lernen dürfen.

Hab die einfache Variante mit dem Pull-Up Widerstand probiert und es 
funktioniert einwandfrei!

Ich hoffe ich hab bald mal die Gelegenheit auch etwas mit einem 
Optokoppler umzusetzen!

Danke! Tolle Community!

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