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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verzögerung Optokoppler: so groß?!


Autor: Daniel B. (scheinleistung)
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Hallo zusammen,

Ich lese ein PWM (Servosignal) ein. Das funktioniert direkt am Port Pin 
sehr genau. Jetzt habe ich einen Optikoppler davor geschaltet, link 
siehe unten, der eigentlich sehr schnell sein soll. Angegeben sind 2us 
Reaktionszeit. Jetzt sieht es aber so aus, dass der Controller z.B. 
schon 1500us misst (1,5ms, Servomittenstellung) wenn der Servotester 
tatsächlich nur 1370us liefert (1,37ms). Das macht aber einen riesen 
Unterschied von 130us!!

Woran kann das liegen?

Ich verwende die nicht-invertierende Schaltung nach 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Optokoppler
mit PullDown 18k.

Optokoppler:
http://www.farnell.com/datasheets/72466.pdf

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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D. Berg schrieb:
> Jetzt habe ich einen Optikoppler davor geschaltet, siehe
> Datenblatt, der eigentlich sehr schnell sein soll.

> Ich verwende die nicht-invertierende Schaltung nach
> http://www.mikrocontroller.net/articles/Optokoppler
> mit PullDown 18k.

Die Zeiten im Datenblatt sind für 100 Ohm Last spezifiziert.
Bei 18k ist das ganze sehr viel langsamer. Bei 1,9k sind es bereits 65µs 
Abschaltzeit.

Autor: Daniel B. (scheinleistung)
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Ist es in Ordnung einen so kleinen Pull Dpwn zu verwenden? Der 
Stromverbrauch sollte ja eigentlich nicht all zu stark steigen, nachdem 
über den PullDown nur Strom fliest, wenn gerade auch High Signal 
anliegt.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Wenn der Widerstand so klein ist, dann schaltet der Optokoppler nicht 
mehr, sondern er ist im linearen Bereich. Dadurch wird er aber auch 
schneller. Das ist aber nicht ganz das was du willst. Du brauchst daher 
eher einen anderen Optokoppler (z.B. 6N136/7).

Autor: yalu (Gast)
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Wie groß hast du den Eingangsstrom dimensioniert? Der ACPL-2[24]7
verträgt maximal 50mA. um den Fototransistor in Sättigung zu bringen,
sollte schon 1mA oder weniger genügen. Der Transistor sollte im Schalt-
betrieb zwar in Sättigung gehen, aber nicht zu stark, da dies die
Ausschaltzeit vergrößert.

Erhöhe einfach mal schrittweise den LED-Vorwiderstand, bis die Ausgangs-
spannung etwa 0,4V kleiner als die Versorgungsspannung ist. Dann machst
du den Vorwiderstand wieder um einen Sicherheitsfaktor (2 bis 10)
kleiner.

Wie sehen jetzt die Schaltzeiten aus? Wenn das nicht reicht, solltest du
den Rat von Benedikt befolgen und einen anderen Optokoppler nehmen.

Autor: geb (Gast)
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Ja, Darlington Optokoppler sind generell nichts für schnelle 
Schaltzeiten. Nimm einen 6N137,der geht bis 10MHz. Oder auch die 
Mehrkanaligen ADUM von Analog Device.

Autor: MaWin (Gast)
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Schau ins Datenblatt

Da steht es doch ganz sauber drin.

2us bei VCC = 10V, IC = 2mA, RL= 100Ω aber auch nur so lange man ncht so 
viel Strom durch die LED schickt, dass der Transistor sättigt.

Und dann gibt es ein schönes grosses Diagramm Figure 16. Switching Time 
vs. Load Resistance, bei 19kOhm kommst du auf 75us, vor allem die 
Auschaltzeit wird gross, weil die Basis nicht rausgeführt ist, an der 
könntest du sonst drehen um Ausschaltzeit und Strom anzugleichen.

Autor: Michael_ (Gast)
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Suche dir welche, wo die Basis herausgeführt ist. Da wird es schneller!

Autor: Dieter Werner (dds5)
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Michael_ schrieb:
> Suche dir welche, wo die Basis herausgeführt ist. Da wird es schneller!

Naja, nur von Rausführen allein sicher nicht.

Man kann durch einen Widerstand zwischen B und E die Ausschaltzeit um 
einiges verkürzen.

Da einem aber (fast) nichts geschenkt wird, geht auch hier mit kleiner 
werdendem Widerstand nicht nur die Abschaltzeit sondern auch das 
Übertragungsverhätnis CTR herunter.

Autor: Christof Rieger (Gast)
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Da das Thema zu meiner Frage passt hole ich es noch mal hoch.

Ich möchte einen Optokopler an einem I/O-PIN eines ATtiny betreiben. Als 
Kollektorwiderstand soll der interne Pull-Up (50k) des ATtiny genutzt 
werden.
Das liegt sogar ausserhalb der in den Diagrammen dargestellten 
Bereichen. Damit wären extrem lange Schaltzeiten zu erwarten.
Würde es, zumindest für die Einschaltflanke etwas bringen, wenn man 
parallel zum Pull-up Widerstand Zwischen Vcc und dem Kollektor einen 
Kondensator mit ca. 100pF schalten würde. Der müsste doch im 
Schaltzeitpunkt die Last am Kollector niederohmiger erscheinen lassen, 
und den Optokoppler somit zum schnelleren Schalten bewegen.
Oder liege ich da falsch ???

LG Christof

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Christof Rieger (Gast)

>Bereichen. Damit wären extrem lange Schaltzeiten zu erwarten.

Sieht so aus.

>Würde es, zumindest für die Einschaltflanke etwas bringen, wenn man
>parallel zum Pull-up Widerstand Zwischen Vcc und dem Kollektor einen
>Kondensator mit ca. 100pF schalten würde.

Nö, es würde sie eher langsamer machen.

> Der müsste doch im
>Schaltzeitpunkt die Last am Kollector niederohmiger erscheinen lassen,
>und den Optokoppler somit zum schnelleren Schalten bewegen.
>Oder liege ich da falsch ???

Ja.

EINSCHALTEN tut der Optokoppler relativ unabhängig vom Pull-Up 
Widerstand.
AUSSCHALTEN ist stark vom Pull-Up Widerstand abhängig sowie vom ggf. 
vorhandenen Basis-Emitter Widerstand.

Siehe Optokoppler.

Autor: Weingut Pfalz (weinbauer)
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und welche LED leuchtet bei I > 100µA?

Autor: ArnoR (Gast)
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Ja du liegst falsch. Das Ausgangssignal des OK ist ein Strom, der durch 
den Kollektorwiderstand in eine Spannung gewandelt wird und die wird vom 
µC ausgewertet. Wenn du an den Kollektorwiderstand einen Kondensator 
anschließt, muss der umgeladen werden, um die Spannungsänderung zu 
erhalten. Das benötigt eine gewisse Ladung, also Strom und Zeit, und 
verzögert daher den Spannungsanstieg.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Fhutdhb Ufzjjuz (weinbauer)

>und welche LED leuchtet bei I > 100µA?

Fast jede. Die Frage ist nur, wie hell. Kein Witz. Ich hab mal einen 
linearen Optokoppler mit 100µA betrieben, mehr wurde mir nicht 
zugestanden. Trotzdem musste er 10 kHz Rechteck übertragen. IL350 
macht(e) es möglich.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Warum auch nicht, allerdings ist der Wirkungsgrad eventuell 
unterirdisch.

Autor: Ingo (Gast)
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Was man "früher" gemacht hat, bei Transistoren mit wenig 
Stromverstärkung z.B. der BC107, man hat eine gespaltene Kollektorlast 
eingebaut. Dort war der Pullup in zwei Widerstände aufgeteilt, z.B. 
statt 10k 2x 4,7k in Reihe, parallel zu einem davon eine schnelle Diode, 
das verkürzt die Schaltzeiten auch. Ich weiß aber nicht ob das mit 
Optokopplern auch geht.


Ingo

Autor: Christof Rieger (Gast)
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Erstmal Danke für eure antworten.

Falk Brunner hat es prezise dargestellt.

Ich habe mal 2 Oszibilder angehängt.

Der Einschaltverzögerung ist beim CNY17 mit 2µS an R=47k und einem I LED 
von 10mA sehr Akzeptabel. Die Ausschaltflanke dafür eine Kathastrophe, 
das ist bei meiner Anwendung aber egal.

Nur verstehe ich aber die Angaben im Datenblatt nicht. Demnach wird auch 
die Einschaltzeit mit größerem R-Kollektor langsamer, das ist aber nicht 
der Fall !?!

LG
Christof

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Was ist denn bei dir Einschalten? Ich glaub du verwechselst es. Der R 
und die Transistorkapazität wirken einfach als RC-Tiefpaß, wobei der T 
bei schwacher Ansteuerung des OK als Stromquelle wirkt, also einen 
konstanten Strom liefert.
Hält sich der Strom des T und der durch den R aufgrund der Spannungslage 
die Waage, hast du genau die halbe Betriebsspannung am Ausgang.

So einfach ist das.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Es gibt schon ein paar Schaltungskniffe, um einen CNY17 enorm zu 
beschleunigen. Z.B. ein Emitter gekoppelter Schaltverstärker. Ich hatte 
ja hier vor vielen Monaten selbst ein Problem dazu, und einen Thread.

Beitrag "Optokoppler Schaltzeiten beschleunigen (z.B. CNY17)"

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Allerdings ist der CNY17 zwar ein Arbeitspferd, aber für Schnelligkeit 
heimst er keine Preise ein. Ein PC700 ist da schon recht nett (der wird 
bei MIDI gerne verwendet) und ein HCPL 3120 oder 3180 macht wg. des 
internen Buffers richtig steile Flanken. Den letzteren verwende ich 
gerade in einem Frequnzumrichter mit 31 kHz PWM Frequenz.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Matthias Sch. schrieb:

> Allerdings ist der CNY17 zwar ein Arbeitspferd, aber für Schnelligkeit
> heimst er keine Preise ein.

Das ist richtig. Als Standardbauteil hat man ihn aber eher als 
Spezialtypen mal in der Bastelkiste liegen.

Aber, wenn du meinen Thread gelesen hättest, der weiter oben verlinkt 
ist, dann hättest du gesehen, daß man da noch eine Menge raus holen 
kann.

Es gibt nämlich Entwickler, die stets versuchen, mit Standardbausteinen 
aus zu kommen, und trotzdem eine hohe Performance erreichen. Das spricht 
für sich selbst. Denn es gibt da so Prioritätenkataloge, z.B. wie lange 
ist der Spezialbaustein verfügbar, ist er erheblich teuerer, paßt er 
überhaupt ins veranschlagte Budget, muß ich bei Abkündigung das Layout 
ändern, viele viele Fragen. Den CNY17 und Standardtransistoren wird es 
laaaaaange geben.

Vergangenes Jahr noch verwendete ich ihn, um LEDs für deren Helligkeit 
mit einer PWM anzusteuern. Dafür reicht es auch noch. Die Anforderungen 
der Anwendung machen am Ende die Musik.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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In den allerbilligsten Kopplern sind stinknormale Standard-Transen drin. 
Vermutlich einfach optisch offen verwendet. Habe ich mal irgendwo 
gelesen.

Mich erstaunt etwas, daß bei deiner Qual des LTspice Standardmodells für 
Optokoppler keinen Fehler bei ungewöhnlichen Betriebsweisen fanst.

Ist fanst richtig?? Sieht komisch aus!

Naja, zurück zum Thema:
Mir ist mal aufgefallen, daß die LTspice-Lib keinerlei Noise-Parameter 
für Optokoppler implementiert hat. Erst aufgefallen, als ich mich über 
die zu niedrige Rauschspannung mal wunderte.

Autor: Spess53 (Gast)
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Hi

>Allerdings ist der CNY17 zwar ein Arbeitspferd,

Eher wie eine Kombizange, für alles geeignet, aber für nichts zu 
gebrauchen.

MfG Spess

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Spess53 schrieb:

> Eher wie eine Kombizange, für alles geeignet, aber für nichts zu
> gebrauchen.

Sagen wir mal, für ausgefallene Sonderwünsche nicht zu gebrauchen. Wie 
ein Universal-Transistor.

Autor: Falk Brunner (falk)
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6N136 ist genauso Standard. Man muss nicht immer die Materialknappheit 
des tiefsten Russlands sich auferlegen. Dafür sollte man besser ins 
Kloster gehen.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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So, ich antworte mir mal selbst: "fandst" soll richtig sein. resp. 
fandest

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