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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Optokoppler und Eingang 12 Volt KFZ Grundwissen


Autor: amoxini (Gast)
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Hallo

ich versuche so viel wie möglich vorher zu lesen bevor ich eine Frage 
stelle, allerdings um weiter keinen Lust am Lernen mit uC zu verlieren 
brauche ich noch ein wenig Grundwissen.

Ich möchte an einem Eingang 12Volt als 1 erkennen, also kein analoger 
Eingang sonder nur 12V (KFZ) oder 0

Ist meine Schaltung so in Ordnung ? (Bestimmt nicht :( )

und das wichtigste ich weiß dass ich R1 Brauche aber wie groß muss 
dieser sein ? Bitte nach Möglichkeit nicht einfach den Wert nennen 
sondern ein wenig Erklärung dazu. Eigentlich ist U >> 12V und aus dem 
Datenblatt von dem Optokoppler CNY 17 kann ich entnehmen dass I >> 60mA 
aber wo finde ich den Wert U für Diode?


Was ist eigentlich Reverse Voltage ? (8im Datenblatt)

Bitte nicht zu streng sein und wie schon erwähnt Erklärung der 
Berechnungen beifügen damit ich was lernen kann und später auch meine 
Hilfe anbieten könnte.

MFG
amoxini

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Den Optokoppler brauchst Du nicht. Ein Spannungsteiler von 100k zu 68k 
gegen Masse reicht da völlig. Fahrzeugmasse und Controllermasse müssen 
in dem Fall verbunden sein.

Autor: amoxini (Gast)
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Daran habe ich auch gedacht aber ein Optokoppler ist mir lieber da ich 
der Meinung bin dass es auch sicherer ist. Eine andere Frage stelle ich 
mir gleich und zwar bei einem Digitalen Port wann ist der Zustand  1 bei 
wieviel V ??

Autor: 12er Dude (Gast)
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hallo,

ein paar anmerkungen, damit es weiter geht:
1. die pegelanpassung mit einem optokoppler ist durchaus ein gangbarer 
weg.
2. dein widerstand R1 haengt von verschiedenen faktoren ab; daher 
beginne erst bei der seite mit dem µC.
3. wenn die diode d. optokoppler bestromt wird, schaltet der transistor 
durch und legt den pin 5 an Vcc: Ok. welches potential liegt aber an, 
wenn der transistor sperrt? -> also muss ein pulldown her: hat der Tinny 
einen internen? wenn der Tinny einen internen pullup hat, kann der 
transistor auch gegen GND schalten. invertierung erfolgt dann per SW. <- 
Datenblatt!
4. der strom durch den transistror wird durch die diode im anderen kreis 
gesteuert. dieser steht nach wahl des pullup/pulldown ja fest. zwischen 
diode und transistor gibt es einen "stromkoppelfaktor", der 
wahrscheinlich bis zu 50% oder tiefer gehen kann (ich schlage jetzt 
nicht im datenblatt nach, sorry) und es muss also der strom durch den 
transistor verdoppelt + uebersteurerung gewaehlt werden. aus der hohlen 
hand wuerd ich hier mal 10..20 fuer den faktor einsetzen, damit es 
schnell "leuchtet".
5. den widerstand R1 kann man jetzt mit dem diodenstrom bestimmen. 
natuerlich bei der minimalen betriebsspannung.

bsp. (nur bsp. !!!)
a) 10k f. pulldown/pullup an 5V -> 500µA f. Transistor
b) 500µA * 20 -> 10mA
c) (11V - 1,5V) / 10mA -> ca. 1k f. R1

der Dude

Autor: amoxini (Gast)
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mit dem pullup bz pulldown habe ich alles verstanden.
wenn ich einen Pulldown von z.B 20k nehme
bekomme ich einen Wert für µC von 250 µA

So wie ich es verstehe heißt es, dass ständig vom Pullul/down 250µA zum 
µC Eingang fließen, stimmt ?

Das mit dem "stromkoppelfaktor" habe ich leider nicht gant verstanden :(

Autor: 12er Dude (Gast)
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hallo

der pullup/pulldown wird benoetigt, damit der eingang des µC nicht in 
der luft haengt und immer auf definiertem potential (high oder low und 
nicht "HiLo") liegt ;)

koppelfaktor: der strom durch die diode * koppelfaktor ergibt den 
moeglichen strom im transistor. die kopplung erfolgt ueber die 
lichststrecke und streut stark. also fuer deine schaltanwendung mit dem 
minimalwert rechenen (und natuerlich uebersteuern).

der Dude

Autor: amoxini (Gast)
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Vielen Dank für deine Hilfe "Dude"

ich gehe davon aus dass hier diese CTR wert gemeint wird
bei einem CNY17-2 ist dieser Wert

63-125%

bei 20K Pullup/down
sind 250µA * 63% >> 15,75 mA richtig ?

(wie kommst du eigentlich auf 11 V und 1,5 V(für die Diode nehme ich an 
aber ich kann diesen Wert im Datenblatt nicht finden - oder blind :)

also 11V? -1,5V? / 15,75 mA  =~ 603 Ohm

richtig so ?

verstehe ich zwar immer noch nicht ganz :) ich dachte dass die Diode mit 
dem Transistor nichts zu tun hat :) dachte immer dass die Diode einzeln 
(Also einfach zu errechneter Wiederstad) zu betreiben ist

Autor: 12er Dude (Gast)
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hallo,

von unten nach oben:
die diode soll doch auf den transistor wirken, sonst ware es ja kein 
koppler; also muessen die beiden irgendwie zusammen haengen. und wie ein 
normaler transistor ueber die basis gesteuert wird, wird hier der 
transistor ueber die lichstrecke (also ueber den [LED]diodenstrom) 
gesteuert.

die 63% beziehen sich von diode zu transistor. also transistorstrom / 
63% (also 0,63) ergibt den diodenstrom. (du hast die falsche richtung 
verwandt)

die 11V habe ich einfach angenommen (KFZ bordspannung min.); gleiches 
gilt fuer die die diodenspannung von 1,5V. ich bin mir sicher, dass der 
richtige wert im datanblatt steht!

da das ganze eine schaltanwendung ist und fuer uebersteuerung gesorgt 
wurde, sind die werte nicht ganz kritisch.

ergaenzung:
"So wie ich es verstehe heißt es, dass ständig vom Pullul/down 250µA zum
µC Eingang fließen, stimmt ?"
wenn ein interner pullup/pulldown genutzt wird -> ja
bei einem externen bilden der transistor und der widerstand einen 
spannungsteiler.

der Dude

Autor: Hannes Jaeger (pnuebergang)
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Erst mal was Grundsätzliches:

KFZ-Bordspannung ist scheiße. Rechne mit Spikes, die du in deinen 
kühnsten Träumen nicht erwarten würdest. Hinzu kommen die Temperaturen 
im Auto. Nicht umsonst bieten Hersteller spezielle 
"Automotive"-Versionen ihrer Produkte mit erweitertem Temperaturbereich 
an.

Alles auf 12V/13V zu berechnen funktioniert nicht. Rechne mit negativen 
Spannungen (Starthilfe), einer regulären Bordspannung von 9V bis 18V und 
Überspannungen von mindestens 40V (Lastabwurf Lichtmaschine).

Für den Optokoppler bedeutet das, dass man ihm in einem sauberen Entwurf 
ein paar Schutzelemente spendieren muss. Man kann sich überlegen, ob man 
ihn nicht ganz weglässt und stattdessen direkt den Eingang des AVR 
schützt.

Im Einzelnen, nicht unbedingt in dieser Reihenfolge berechnet:

Optokoppler (und AVRs) mögen keine negativen Spannungen am Eingang

-> Zusätzliche Schutzdiode um den Optokoppler vor negativer Spannung zu 
schützen. Für -12V Dauerbetrieb berechnet.

Der Überspannungsschutz muss alles unter 18V unbehelligt lassen.

-> TVS oder Z-Diode mit 22V und Vorwiderstand, für 40V Dauerbetrieb 
berechnet.

Erkennbare "1" am Ausgang bei bereits 9V

-> Datenblatt: Minimal nötigen LED-Strom * CTR (bei diesem LED-Strom 
über den gesamten Temperaturbereich) der zu einem deutlich erkennbaren 
(oder verstärkbaren) Ausgangsstrom führt rauslesen. Daraus Vorwiderstand 
für LED bestimmen. Eventuell einen zusätzlichen Schalttransistor am 
Ausgang des Optokopplers berechnen (wenn man mit kleinem Ausgangsstrom 
arbeiten muss).

Optokoppler noch bei dauerhaft 22V Eingangsspannung nicht überlasten:

-> Mit für 9V bestimmten Vorwiderstand berechnen, ob bei 22V 
Eingangsspannung der maximale LED-Strom mit diesem Vorwiderstand nicht 
überschritten wird. "Maximaler LED-Strom" ist nicht der im Datenblatt 
stehende "Maximum Rating"-Strom, sondern mindestens 10% drunter, besser 
50%, 60% drunter. Man will ja längere Zeit was vom Optokoppler haben. 
Wird der Strom zu groß, größeren Vorwiderstand bestimmen, dann 
nachrechnen ob sich der bei 9V noch eignet (eventuell mit zusätzlichem 
Verstärker). Wenn nicht: Arschkarte, anderen Optokoppler suchen.

Für den Rest:

-> Auf möglichst großen "forward peak current" des Optokopplers setzen.

Autor: amoxini (Gast)
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die 63% beziehen sich von diode zu transistor. also transistorstrom /
63% (also 0,63) ergibt den diodenstrom. (du hast die falsche richtung
verwandt)

?:-) jetzt versteht ich gar nichts mehr.. :( und ich dachte schon ich 
bin auf dem richtigen weg :( kannst du mir erklären wie ich diesen 
koppelfaktor ausrechne ?

Autor: 12er Dude (Gast)
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@hannes

wer hat dich denn aus dem bett geschmissen? du hats ja eine gute laune 
:(

wenn du die einfuehrung richtig gelesen hast, wirst du sehen, dass es 
hier um "erste schritte" geht. hier will keiner eine verkaufsfertige 
loesung praesentieren.

hilf dem kollegen, oder leg' dich wieder hin.

der Dude

Autor: 12er Dude (Gast)
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hallo,

durch die diode fliessen z. B. 10mA. dann koennen durch den transistor 
max. 10mA * 63% (also 0,63) ergeben 6,3mA fliessen. so einfach ist es.
wenn man vom transistor aus rechnet, ist die gleichung umzustellen.

der Dude

Autor: amoxini (Gast)
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also gut :)

ich habe wie in deinem Fall
10K pulldown
daraus ergibt sich 500µA für Transistor

Wieciel Strom muss ich durchschicken ? um den Eingang auf High zu 
schalten
bestimmt mehr als 500µA !

wenn ich 1 mA brauchen würde
würde dass heissen
1mA / 0,63 CTR =~ 1,58mA

würde heissen
(11-1,5) / 1,58 =~ 6K

aber woher soll ich wissen wieviel  Strom ich am Eingang bereitstellen 
soll ?

Autor: Hannes Jaeger (pnuebergang)
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12er Dude wrote:
> @hannes
>
> wer hat dich denn aus dem bett geschmissen? du hats ja eine gute laune
> :(

Was willst du denn? Laber mich hier nicht dumm von der Seite an.
>
> wenn du die einfuehrung richtig gelesen hast,

Ich habe so die Schnautze voll von anonymen Typen wie Dir, die andere 
dumm anmachen wenn sie überfordert sind. Oh, und natürlich typisch für 
so Typen, nicht mal Bock auf Benutzen der Shift-Taste haben und sich 
dabei noch wahnsinnig cool vorkommen.

Der OP schrieb:

>> Optokoppler und Eingang 12 Volt KFZ Grundwissen
>>...
>> brauche ich noch ein wenig Grundwissen.

Das hat er bekommen. Also mach mich nicht an. Das Posting war ja nicht 
mal für dich bestimmt. Für diese Infos müssen andere richtig Geld 
bezahlen, aber statt dankbar zu sein, kommt jemand wie du aus seinem 
Loch gekrochen und pisst mich an.

> wirst du sehen, dass es
> hier um "erste schritte" geht. hier will keiner eine verkaufsfertige
> loesung praesentieren.

Zu den ersten Schritten gehört erst mal zu verstehen, in welcher 
Umgebung die Schaltung laufen soll. Solche Kleinigkeiten, wie mögliche 
Eingangsspannungen gehören dazu. Kleinigkeiten die den großen Dude 
offensichtlich mental überfordern.

> hilf dem kollegen, oder leg' dich wieder hin.

Ich habe geholfen. Was schrieb der OP:

>> Ist meine Schaltung so in Ordnung ?

Die Frage habe ich ihm beantwortet. Wenn du oder der "Kollege" meine 
Antwort nicht verstehen und überfordert sind, dann ist das nicht mein 
Problem. Ihr hättet ja fragen können, wenn was unklar ist. Aber nein, 
dass wäre ja uncool gewesen.

Fragen hätte natürlich vorausgesetzt, dass man sich ein paar Minuten mit 
den Informationen in meinem Posting auseinandersetzt. Das wäre natürlich 
auch uncool gewesen.

Wenn schon nicht fragen, dann hätte man noch den Mund halten können 
"Hätte er geschwiegen wäre er ein Philosoph geblieben".

Ich habe echt keinen Bock mehr. Soll dem OP doch sein Optokoppler 
abbrennen. Pech gehabt, dann kann er sich ja bei dir ausweinen. Über den 
nächsten Spaß, eine vernünftige Stromversorgung für den Tiny im KFZ, sag 
ich gar nichts mehr, sondern grinse mir nur eins.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Ein Optokoppler in einem KFZ, bei dem die Schaltung sowieso am Bordnetz 
hängt, bringt nur Probleme. Nimm den Spannungsteiler und dann ist es 
gut. Alles andere ist nur auf den Putz hauen und Fachwissen zu 
vermitteln, welches keines ist. Optokoppler braucht man für galvanische 
Trennungen bei verschiedenen Potentialen und das ist hier absolut nicht 
der Fall. Die anderen Schutzmaßnahmen, was die Spannungsversorgung 
angeht, kann man schon in verschiedenen Beiträgen im Forum nachlesen, 
einfach mal nach KFZ suchen.

Autor: amoxini (Gast)
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Vielen Dank an Alle

@dude vor allem für schnelle und sachliche Antworten

@Travel Rec. dafür dass du mich "überredet" hast ;)

@Hannes Jaeger danke für dein  Hinweis.. möchte nicht das der 
Optokoppler so durchbrennt wie du im letzten Posting ;) Du hast geholfen 
aber deine Reaktion finde ich persönlich als übertrieben. :) ist aber 
auch nicht der Rede wert.

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