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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 24V Eingangsschaltung


Autor: Harald Boller (grieko)
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Hallo zusammen,
ich möchte meinen AVR mit 24 VDC-Eingängen versehen. Nun finde ich zwar 
einige Schaltungen, die benutzen aber meist den Optokoppler TLP281-4. 
Bei Reichelt finde ich den nicht, also habe ich mir mal selbst eine 
Schaltung ausgedacht. Uled=2V, Uok=1,2V, Iled=20mA, dadurch würden an 
R24 20,8V abfallen. Der Strom durch R25(680) wären 3,2V/680=4.7 mA.
Durch R24(845)würden also 24.8 mA fliessen. Und genau da ist das 
Problem: Das wäre ja eine Leistung von 0.5W!! Da ich das in SMD 
ausführen möchte (weil ich es noch nie gemacht habe): Gibt es bei SMD 
überhaupt 0.5W.
Ich würde ja gerne den Strom verringern, aber die LED und der Koppler 
brauchen nun mal 20 mA, oder ?
Hat da jemand einen Verbesserungsvorschlag ?

Autor: A. K. (prx)
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Darlington-Optokoppler kommt mit 0,5-1mA LED-Strom aus. Sind aber 
schnarchlangsam.

Autor: holger (Gast)
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>Ich würde ja gerne den Strom verringern, aber die LED und der Koppler
>brauchen nun mal 20 mA, oder ?

Wie kommst du auf das schmale Brett?
Lass R25 weg und nimm für R24 4k7.

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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Wofür ist R25 da?
Habe eine ähnliche Schaltung im Einsatz, mit 4k7 Vorwiderstand (1206) 
und TLP281-4. 5mA Strom.

Autor: Thomas Weyhrauch (thomas100)
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Hallo,

du kannst die Leistung auf mehrere Widerstände verteilen. Entweder 
parallel oder in Reihe. Wie es dir lieber ist.

Ich benutzte in solchen Fällen Digital Isolator von Analog Devices 
(ADUM-Serie). Die gibts zwar bei Reichelt nicht, sind aber sehr schnell 
und brauchen kaum Strom.
Deine Anzeige-LED würde ich eh auf die andere Seite vom Optokoppler 
setzen. Hat den Vorteil, dass du siehst, ob dein Eingang richtig geht 
und du belastest den Eingang nicht.

Autor: Harald Boller (grieko)
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Das mit den 20 mA findet man doch überall wenn man mal nach LED-Strom 
und Optokoppler sucht, auch hier im Forum habe ich diese Angabe schon 
oft gelesen.
Ok, R25 brauche ich nicht, ich dachte nur dass die Spannung dann 
stabiler ist..
Und den TLP281-4 finde ich bei reichelt leider nicht

Autor: A. K. (prx)
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4N32 oder 6N139 verwenden (beide bei Reichelt) und LED-Strom auf 1mA 
oder weniger reduzieren. Nur eilig darf es nicht sein, kann 100µs 
Verzögerung bedeutet.

Autor: Harald Boller (grieko)
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Na das ist doch mal eine Antwort :-)
Aber leuchtet die LED schon bei 1mA?

Autor: A. K. (prx)
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Die leuchtet auch bei 0.1mA, nur eben schwächer. Es kommt drauf an, 
wieviel Strom sekundär verbraten wird, und auf die CTR - Current 
Transfer Ratio. Ein Darlington-Koppler hat je nach Typ einen CTR-Wert 
von ein paarhundert bis ein paartausend Prozent und CTR=100% heisst, 
dass der maximale Kollektorstrom dem LED-Strom entspricht. Allerdings 
ungesättigt, da sollte man für Schaltanwendung mindestens um den Faktor 
2 mehr Strom reinjagen als nötig.

Obacht: Der CTR-Wert ist sinnigerweise abhängig vom LED-Strom. Der am 
leichtesten im Datasheet zu findende gilt meist bei 10mA oder so und ist 
bei 1mA ein Bruchteil davon. Der 6N139 hat bei 0,5mA LED-Strom eine CTR 
von mindestens 400%.

Da am Ausgang des Kopplers nur der Eingang vom Controller liegt, kann 
man da mit einem Pullup von 10K arbeiten, übersetzt also <0,5mA. Bei 
einem 6N139 reichen dann 0,5mA LED-Strom locker aus.

Autor: bensch (Gast)
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> Und den TLP281-4 finde ich bei reichelt leider nicht

Das ist ein SMD-Teil, den willst du vermutlich auch garnicht.

Nimm fast jeden anderen, CNY74-4, PC/LTV847, PC/LTV849....

Strom, wie schon gesagt, mindestens doppelter Laststrom (wegen 
CTR>=50%).

Autor: A. K. (prx)
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PS: Die Anzeige-LED hatte ich dabei nicht auf der Rechnung. Nur den 
Koppler. Wenn du eine helle Anzeige benötigst, dann wird mehr Strom 
benötigt.

Autor: A. K. (prx)
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bensch schrieb:

> Strom, wie schon gesagt, mindestens doppelter Laststrom (wegen
> CTR>=50%).

Wie oben schon skizziert: Bei einem LED-Strom von 1mA hat der CNY74 
einen typischen CTR-Wert von 30%, bei 5-10mA von 100%. Der garantierte 
Wert liegt (bei 5mA) bei der Hälfte davon, d.h. dieser Koppler dürfte 
bei kleinem LED-Strom einen garantierten CTR-Wert von nur 10-20% haben.

Autor: Harald Boller (grieko)
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Ich frage mich natürlich, warum dann überall in den Datenblättern 
Angaben zu finden sind wie "typ. Vorwärtsstrom: 20mA oder 50mA", wenn 
5mA für die Dinger schon ausreichen.

Autor: Schrotty (Gast)
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Ich würde den Strom auch nicht zuuuu klein wählen. Die LED ist nicht 
linear und es kann nicht davon ausgegangen werden, dass der 
Übertragungsfaktor bei beliebig kleinen Strömen gegeben ist.

Mehr darüber verrät dir aber das Datenblatt des Optokopplers

Autor: A. K. (prx)
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@Harald: Weil du auch 20mA reinjagen kannst und weil die Dinger bei 
sehr hohem Kollektorstrom viel schneller sind als bei kleinem. Und für 
hohen Kollektorstrom (d.h. bei kleinem Pullup-Widerstand von z.B. 100 
Ohm) musst du vorne ganz ordentlich Strom in die LED pumpen.

Autor: Tropenhitze (Gast)
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Da wir hier Elektronik machen und keine Elektrik, kann es für uns ein 
Problem bei den Niedrigstrom Eingängen geben.

Sensoren mit 24V-Ausgang liefern in der Regel keine 0V und keine 24V 
sondern immer nur 'Näherungswerte' an die Versorgungsspannung. Wenn 
solch ein Sensorausgang für '0' noch 3V an seinem Ausgang hat, könnte 
eine zu empfindliche Eingangsschaltung das schon als '1' interpretieren. 
Ich empfehle daher noch eine Zenerdiode in Reihe (6V8 z.B.), um die 
Schaltschwelle merklich anzuheben.

Autor: Schrotty (Gast)
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@Tropenhitze:

Volle Zustimmung ;-)
Ausserdem würde ich am Eingang mal mindestens 3mA über die Klemme 
fließen lassen

Autor: Micha H. (mlh) Benutzerseite
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Und ich würde die Dioden und den Optokoppler rauswerfen und die 24V über 
einen Spannungsteiler auf den Port geben.
Völlig ausreichend, zumindest da es bisher keine Anforderung für eine 
Potentialtrennung gab.

Autor: Tropenhitze (Gast)
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>Völlig ausreichend, zumindest da es bisher keine Anforderung für eine
>Potentialtrennung gab.

Die kommt immer später, wenn am Layout nichts mehr zu ändern ist :-)

Autor: Schrotty (Gast)
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>Die kommt immer später, wenn am Layout nichts mehr zu ändern ist :-)

Stimmt, aber auf dem Basteltisch wohl eher unwahrscheinlich, dass diese 
Anforderung später noch kommt ;-)

Autor: Harald Boller (grieko)
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Ok, also bei meinen Recherchen bin ich auf eine Schaltung (micropSPS) 
gestossen die mir gut gefällt (ach ja, Potentialtrennung war von Anfang 
an Bedingung, deshalb habe ich ja die Optokopller eingesetzt).
Aber kann mir mal jemand erklären wofür der Widerstand R10 da ist ?
Für mich sieht das so aus, als wäre der einfach zum ersten in dem 
Widerstandsnetzwerk parallel geschaltet, wodurch sich beim ersten 
Eingang nur noch ein Vordwiderstand von 5 kOhm ergibt, während es bei 
den anderen Eingängen 10 kOhm sind. Oder überseh ich da was ?

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