Hallo,
ich habe den Thread "Doppelte Basisisolierung" hier mal abgespalten, um
das Design selbst zu besprechen.
Ich habe vor, den OK linear zu betreiben, d.h. eine Halbwelle am Eingang
möchte ich auch als Halbwelle am Ausgang des OK sehen und dabei den
Bereich des ADC von 0 bis 3V möglichst gut ausnutzen.
Zum Einsatz kommen soll ein TLP281, für den ich allerdings kein
Spicemodell habe, daher hier ein 217 (weiss jemand übrigens, wo ich ein
Modell für den 281 herbekomme, Toshiba hat keine).
Ziel ist es, Spannungen zwischen 80Veff und 280Veff mit einer
Genauigkeit von +/-5% vom Maximalwert messen zu können. Ich beschränke
mich bewusst auf eine Halbwelle, um das Design einfach zu halten.
Die 1N4148 habe ich mittlerweile durch eine !N4006 ausgetauscht, das
sollte wohl reichen.
Der Ansatz über einen regulären linearen OK hat außer dem Preis für mich
noch einen zweiten Nachteil: ich bräuchte noch einmal eine
Versorgungsspannung für den Transistor im OK auf der primären Seite.
Wie seht ihr das, kann man das so realisieren?
Gruß
Andreas
@ Andreas Castor (acastor)
>Ich habe vor, den OK linear zu betreiben,
Das macht amn sinnvollerweise nur mit dafür gebauten linearen
Optokopplern.
>Ziel ist es, Spannungen zwischen 80Veff und 280Veff mit einer>Genauigkeit von +/-5% vom Maximalwert messen zu können.
Das Problem ist vor allem die Alterung der LED im Optokoppler.
>noch einen zweiten Nachteil: ich bräuchte noch einmal eine>Versorgungsspannung für den Transistor im OK auf der primären Seite.
Darum wirst du wahrscheinlich nicht herum kommen. Nimm doch einfach
einen Minitrafo, der tut es auch und altert nicht.
MFG
Falk
Das geht nicht so einfach, weil OK sehr starke Exemplarstreuungen und
zudem Alterungsabhängigkeiten haben. Da hilft es auch nicht, wenn du es
in der Simulation einmal (1-mal) gerade so hintrickst.
Die "übliche" Beschaltung ist, den OK mit einem OpAmp anzusteuern, in
dessen Rückkopplungspfad der Fototransistor ist. Mit der Beschaltung im
DB des IL300 kannst du auch mit anderen billigen Dual-OK zum ziel
kommen...
Andrew Taylor schrieb:
> Googple findet soviele Schaltungen für>> linear opto isolator>> die genau das Problem des TE angehen.>>> Z.B. hier>>> http://www.vishay.com/optocouplers/opto-linear/
danke, habe ich gesehen, sprengt aber den Preisrahmen. Der OK darf nicht
mehr als 30 Cent kosten bei 25000 pa. Ich suche also eine billige
Lösung.
Gruß
Andreas
> Ich suche also eine billige Lösung.
Es ist nicht sehr viel billiger, wenn du jede Steuerung abgleichen mußt.
Und sich die Werte mit der Lebensdauer trotzdem ändern :-o
Nimm 2 OpAmps, einen Dual-OK, und beschalte die ähnlich wie in dem
Datenblatt vom IL300. Billiger gehts nicht...
BTW:
Warum kommen solche Randinformationen (Preis, Größe,
Temperaturbereich...) immer erst hinterher?
Lothar Miller schrieb:
>> Ich suche also eine billige Lösung.> Es ist nicht sehr viel billiger, wenn du jede Steuerung abgleichen mußt.> Und sich die Werte mit der Lebensdauer trotzdem ändern :-o>> Nimm 2 OpAmps, einen Dual-OK, und beschalte die ähnlich wie in dem> Datenblatt vom IL300. Billiger gehts nicht...>> BTW:> Warum kommen solche Randinformationen (Preis, Größe,> Temperaturbereich...) immer erst hinterher?
Damit löse ich aber doch das Problem der Alterung der LEDs nicht, die
altern doch nicht synchron...
Außerdem habe ich noch das Problem, dass einer der Transistorausgänge
galvanisch im Primärkreis hängt und ich dann wieder 8mm Abstand zum
Sekundärkreis einhalten muss, der aber diesmal auf der gleichen Seite
des OK einen Pin weiter liegt...
Ich muss also zwei getrennte OKs nehmen...
Versorgung des Transistor im primärkreis muss auch aus dem Primärkreis
erfolgen, zB über einen Gleichrichten und eine Zenerdiode nebst C...
Muss ich mal ausprobieren, melde mich wieder...
Gruß
Andreas
Lothar Miller schrieb:
>> BTW:> Warum kommen solche Randinformationen (Preis, Größe,> Temperaturbereich...) immer erst hinterher?
Weil uns sonst das "deja vue" in diesem Forum fehlen würde ??
Ist doch hier im Forum in fast jedem "wir suchen eine spezielle
Lösung"-Thread ,-)
Man kann die Kompensation eines billigen Optokopplers mit einem zweiten
baugleichen Optokoppler machen (Schaltung im Prinzip wie bei einem
linearen OK, nur dass man die LEDs beider OKs zusammen ansteuert).
Was dabei rauskommt hängt stark von der Expemplarstreuung und
Abweichungen bei der Alterung ab. Wahnsinnig toll ist das Ergebnis
nicht. Ob sich zwei billige OKs statt einem linearen OK rechnen und ob
die damit erzielbare Linearität über die Zeit ausreicht musst du dir
selber ausrechnen.
@Andreas
>danke, habe ich gesehen, sprengt aber den Preisrahmen. Der OK darf nicht>mehr als 30 Cent kosten bei 25000 pa. Ich suche also eine billige>Lösung.
Wird das ein Spielzeug für den chinesischen Markt?
Bei allem Respekt, aber das ist doch völliger Quatsch. Was denkst du,
was du am Ende sparst, wenn du einen Kunden verlierst, nur weil dein
Teil Murks macht?
Kai Klaas
Es geht auch ohne linearen Optokoppler. Man muss nur das Signal vorher
mit einem einfach Delta-Sigma Modulator in eine Rechteckfolge umwandeln.
Danach kann man fast jeden Feld u. Wiesen Optokoppler nehmen. Am Ausgang
braucht man das Signal nur durch einen einfachen RC-Tiefpass zu schicken
und hat wieder sein urspruengliche Analogsignal. Das ganze kann man aber
auch direkt auf einen Prozessor geben und das Filter digital erzeugen.
So hat man in einem einen ADC mit galvanischer Trennung.
Gruss Helmi
Sehr nett, Helmut!
R2 x C1 = R3 x C3 ? R3 >> R4 ? Der rechte Tiefpaß sollte dann wohl auch
mit einem 74HCMOS-Ausgang gertieben werden, weil sonst R4 das Ergebnis
verfälscht? (Die GNDs links und rechts sind natürlich getrennt?)
Hast du das schon mal so gemacht? Wo gibt es da Probleme?
Kai Klaas
>Der rechte Tiefpaß sollte dann wohl auch>mit einem 74HCMOS-Ausgang gertieben werden
Ich wollte zuerst mal nur das Prinzip dieser Potentialtrennung
veranschaulichen. Du hast recht das man das Ausgangssignal erstmal mit
einem HCMOS Ausgang auf Vorderman bringen sollte.
>(Die GNDs links und rechts sind natürlich getrennt?)
Richtig hatte ich zu spät bemerkt.
>Hast du das schon mal so gemacht? Wo gibt es da Probleme?
Ja ich habe damit schon mal einen Trennverstärker aufgebaut. Es hat
dabei keine Probleme gegeben.
Gruss Helmut
Hallo Helmut,
>>Der rechte Tiefpaß sollte dann wohl auch>>mit einem 74HCMOS-Ausgang gertieben werden>Ich wollte zuerst mal nur das Prinzip dieser Potentialtrennung>veranschaulichen. Du hast recht das man das Ausgangssignal erstmal mit>einem HCMOS Ausgang auf Vorderman bringen sollte.>>(Die GNDs links und rechts sind natürlich getrennt?)>Richtig hatte ich zu spät bemerkt.
Das war ja auch eher an die Ungeübten gerichtet und garnicht so sehr an
dich. Einfach, um jedes Mißverständnis auszuschließen.
Danke noch mal für deinen Beitrag!
Kai Klaas
@Kai
Ich hatte dich auch nicht so verstanden.
Wie in meinen 1. Beitrag angedeutet kann man den 2. Tiefpass auch
digital in einem Prozessor machen und hat dann Trennung und ADC in
einem.
Gruss Helmut
Andreas Castor schrieb:
> Andrew Taylor schrieb:>> Googple findet soviele Schaltungen für>>>> linear opto isolator>>>> die genau das Problem des TE angehen.>>>>>> Z.B. hier>>>>>> http://www.vishay.com/optocouplers/opto-linear/>> danke, habe ich gesehen, sprengt aber den Preisrahmen. Der OK darf nicht> mehr als 30 Cent kosten bei 25000 pa. Ich suche also eine billige> Lösung.
Ist das ein Zeitgeistproblem, dass immer nur nach billigen und nie nach
preiswerten Lösungen gesucht wird? Jedenfalls hoffe ich, Du bist Dir der
Problematik der Primärseite und galvanischen Trennung bewusst. Z.B.
sollte man bei der Montage des OK dringend den notwendigen Abstand
zwischen Sender- und Empfängerseite beachten. Aber ich denke, bei 25.000
Stück pro Jahr hast Du da genügend sicherheitstechnisches Know How oder
Fachpersonal.
>> Gruß> Andreas
ciao
Marcus
Helmut Lenzen schrieb:
> Es geht auch ohne linearen Optokoppler. Man muss nur das Signal vorher> mit einem einfach Delta-Sigma Modulator in eine Rechteckfolge umwandeln.
Für den OP wohl noch zu teuer.
ciao
Marcus
Weil beim Eigangssignal was von Veff steht, sollte es wohl
Wechselspannung sein. Da kann man einen Trafo nehmen. Notfalls ein 0,5
VA Netztrafo.
Wenn die Spannung einigermaßen Sinusförmig ist, könnte man die Spannung
auch in eine Pulslänge umwandeln und dann einen normalen digitalen
Ooptokoppler nehmen. Das wird zwar leicht nichtlinear, aber das könnte
man auf der anderen Seite ja digital wieder geradebiegen.
Eine alte methode Spannungen galvanich getrennt zu messen, ist es
Kapazitätdioden zu nehmen und die über eine HF Trafo zu messen. Ist so
eine Art frühes RFID.
Hallo Stephan,
>kann mir einer erklären wie in der Schaltung von Helmut Lenzen das IC1>und IC2 zusammen arbeiten. (inklusive R2 und C1)
Also, auf der linken Seite hast du einen Komparator, der dauernd die vom
D-FlipFlop über R1 und C2 erzeugte Spannung mit der Eingangsspannung
vergleicht. Durch die Wirkung der Rückkopplung von R1 und C2 folgt die
Spannung am "-"-Eingang immer der Eingangsspannung am "+"-Eingang. Wird
die gleiche Impulsfolge des D-FlipFlops nun auf einen weiteren
RC-Tiefpaß mit identischer Zeitkonstante gegeben, muß dessen
Ausgangsspannung mit der Spannung am "-"-Eingang des Komparators exakt
übereinstimmen. Da aber diese eine Kopie der Eingangsspannung am
"+"-Eingang ist, kannst du damit die Eingangsspannung auf die rechte
Seite des Optpkoppler kopieren.
So eine Schaltungsfunktion findest du am einfachsten heraus, wenn du
bestimmte Eingangssignale durchspielst. Also, nimm mal an, am
"+"-Eingang hast du einen Spannungssprung von 0V nach 1V. Wenn am
"-"-Eingang des Komparators also auch um die 0V lag, dann geht der
Ausgang des Komparators auf "High". Mit 74HC14, einem sehr schnell
schwingenden Oszillator, wird diese Information an den Ausgang des
D-FlipFlops transportiert. Also hast du auch dort einen High-Pegel. Das
bewirkt, das der Kondensator C1 aufgeladen wird.
Beim nächsten Takt des 74HC14 ist der Komparator immer noch auf "high",
also wird wieder ein "High" an den Ausgang des D-FlipFlops übernommen,
und C1 weiter aufgeladen.
Das Ganze ändert sich, wenn die Spannung an C1 nun größer geworden ist
als die Eingangsspannung. Dann schaltet der Komparator auf "Low". Dies
wird mit dem nächsten Takt des 74HC14 an den Ausgang des D-FlipFlops
übernommen und bewirkt jetzt ein Entladen des Kondensators C1. Solange,
bis der Komparator wieder umschaltet. usw. usw. usw.
Letztlich folgt durch dieses Schema die Spannung an C1 der
Eingangsspannung, wobei die Spannung an C1 aber daurend um den korrekten
Wert hin- und herspringt. Theoretisch kann der Fehler beliebig klein
gemacht werden, wenn die Taktfrequenz vom 74HC14 und die Zeitkonstante
von R1 und C2 sehr hoch gewählt werden. Vorraussetzung ist ein
hochwertiger Komparator und ein störungsarmer Aufbau, damit die
schnellen Schaltspikes nicht den Komparator stören und Fehltriggerungen
verursachen.
Kai Klaas
Hallo Helmut,
>Gut erklärt. Hätte ich nicht besser machen können.
Danke! Hatte schon fast ein schlechtes Gewissen deine Schaltung zu
erklären...
Kai Klaas
> Theoretisch kann der Fehler beliebig klein gemacht werden...> Vorraussetzung ist ein hochwertiger Komparator und ein störungsarmer> Aufbau ...
und zudem ein sehr schnell schaltender Optokoppler...
Denn die Spannung wird in eine Zeit umgewandelt.
Und diese Zeit wird vom Optokoppler verfälscht, weil tr >> tf.
Das verstärkt den bereits beschriebenen Effekt der unterschiedlichen
Zeitkonstante durch R3,R4,C3 verglichen mit C1,R2.
Richtig :-o
R1+C2 sind eigentlich ziemlich unwichtig...
Sie bestimmen nur die maximale Schaltgeschwindigkeit. Das ist die
Abtastfrequenz, schneller als diese Oszillatorfrequenz kann sich der
Pegel nicht ändern. Die relevante Zeitkonstante wird über das
Komparator-RC-Glied C1+R2 bestimmt.
EDIT:
Schöner wäre eine Gruppierung R1+C1 und R2+C2 gewesen... ;-)
@ Lothar Miller (lkmiller)
>Schöner wäre eine Gruppierung R1+C1 und R2+C2 gewesen... ;-)
Haste recht. Habe ich nicht drauf geachtet oder ich schiebe die Schuld
einfach Eagle in die Schuhe .
Gruss Helmi
@ Helmi:
> ich schiebe die Schuld einfach Eagle in die Schuhe .
Lassen wir mal so gelten ;-)
> Ja ich habe damit schon mal einen Trennverstärker aufgebaut.
Welche Übertragungsbandbreite hast du damit realisiert? 0Hz - ??Hz?
Welche Genaugkeit hast du erreicht (8Bit, 10Bit, 12Bit)?
Hallo Faraday,
>ich will ja nicht kritisieren, aber einige R1-C2 sollten doch bestimmt>R2-C1 heißen.
Du hast vollkommen Recht!
Im gesamten ersten Abschnitt und im letzten Satz habe ich das irgendwie
vertauscht. Da muß es statt "R1 und C2" richtig "R2 und C1" heißen!
Tut mir leid...
Kai Klaas
>Welche Übertragungsbandbreite hast du damit realisiert? 0Hz - ??Hz?>Welche Genaugkeit hast du erreicht (8Bit, 10Bit, 12Bit)?
Das waren 12Bit und ca. 200Hz. Allerdings habe ich die Schaltung noch
etwas verbessert. Die Schaltung oben ist nur eine Prinzipschaltung.
Anstatt einfache CMOS Gatter zu nehmen habe ich als Ausgang
Analogschalter genommen und die Schalter an eine stabile Referenz
angebunden. So ist die Ausgangsspannung auch nicht von der
Versorgungsspannung des Gatter abhaengig. Als Optokoppler habe ich einen
schnellen Datenoptokoppler genommen (PC410 von Sharp). Das ganze war in
einem Hutschienengehauese montiert. Dazu noch einen Sperrwandler fuer
die Versorgung.
Gruss Helmi
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