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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Optokoppler


Autor: Udo Kreuzer (Gast)
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Hallo!
Habe folgendes Problem:
Ich will eine Gleichspannung 0-5V mit dem PIC16f877 dem AD-Wandler
zuführen! Diese Spannung sollte jedoch über den Optokoppler HCNR201
(linear) vom PIC potentialgetrennt werden.
Dazu wird die Gleichspannung dem Optokoppler zugeführt. Am Ausgang des
Optokopplers befindet sich ein Strom-Spannungswandler.
Die Schaltung funktioniert soweit, jedoch sollte die Ausgangsspannung
der Eingangsspannung entsprechen. Weiters besteht das Problem, dass bei
Eingangsspannungen <1.5V sich an der Ausgangsspannung nichts mehr ändert

Autor: Rufus T. Firefly (Gast)
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Da ist ein Optokoppler keine gute Wahl für, das liegt an der
Nichtlinearität der Übertragung.
Ein Isolationsverstärker (das ist ein galvanisch trennender OpAmp)
erscheint mir hier sinnvoller.

Alternativ könnte man mit einem Spannungs-Frequenz-Wandler
(FM-"Sender") das Signal vor dem Optokoppler in etwas einfacher
übertragbares umwandeln, und dann auf der anderen Seite des
Optokopplers wieder einen Frequenz-Spannungswandler (FM-"Empfänger")
verwenden ...

Welche Rolle spielt hierbei der Pic? Wenn ich die Frage richtig
verstehe, soll der vom A/D-Wandler galvanisch getrennt werden - wozu
das?

Autor: Udo Kreuzer (Gast)
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Die Gleichspannung ist meine Messspannung. Der Messteil soll unabhängig
vom PIC sein--habe mich vorher nicht deutlich ausgedrückt!!
Aber es gibt schon Optokoppler die linear sind!!! mfg

Autor: Volker (Gast)
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Hallo Udo,

hab das ganze schon mit dem IL300 gemacht, glaube der HCNR201 ist fast
gleich, bin mir aber nicht sicher. Wahrscheinlich liegt der Fehler beim
OP (kein Rail to Rail Eingang, Ausgang  Spannungsversorgung  Common
Mode Input Range). Ohne deine genaue Schaltung kann dir niemand
helfen.

Volker

Autor: Udo Kreuzer (Gast)
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Hier ist die Schaltung! Als OP habe ich einen OP27G verwendet.
mfg

Autor: Udo Kreuzer (Gast)
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Hallo Volker!
Frage: Könntest du mir die Schaltung mit dem IL300 mal zeigen! danke!
frohes fest
mfg udo

Autor: crazy horse (Gast)
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So wird das glaub ich nicht funktionieren, unter 1V passiert bei
Optokoppler gar nichts.
Üblicherweise wird dafür ein Optokoppler benutzt, der einen Sender und
2 gleiche Empfänger hat. Der Sender wird von einem OP aus befeuert, in
der Gegenkopplung liegt ein Empfänger, auf der isolierten Seite dann
der der zweite. Damit klappt das ganz gut, braucht aber auch isolierte
Versorgung auf der Sender-Seite.
Die einfachste Variante ist meist, einen A/D-Wandler über Optokoppler
anzuschliessen (kann auch ein weiterer Prozessor mit A/D-Wandler sein),
Versorgung mit DC/DC-Wandler.
Mit dem Linearkoppler handelst du dir weitere Probleme ein, ohne gross
was zu sparen.

Autor: Volker (Gast)
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@Udo

komme aber erst nach Weihnachten dazu, die Schaltung hier
reinzustellen, aber du kannst mal nach dem IL300 googlen, da gibts von
Siemens(Infineon) auch gut erklärte Applikations-PDF-Dokumente mit
allen möglichen Schaltungsbeipielen.
Crazy Horse hat schon recht, aber dein HCNR201 hat ja noch ne FEED-BACK
Diode, du mußt die LED des HCNR auch schon mit einem OP beschalten, wenn
du wirklich eine galvanisch getrennte Analog-Übertragung willst,
breauchst du 2 OPs und auch 2 getrennte Versorgungsspannungen. Die 2
OPs müssen natürlich in einem getrennten Ic sein.

Ansonsten fröhliche Weihnachten

Volker

Autor: Udo Kreuzer (Gast)
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Seas!
ist okay. danke
Das mit der Versorgung habe ich schon im vorraus geplant. Die Schaltung
mit den 2 OPVs ist mir bekannt-hatte nur gehofft, dass ich eine
einfachere Lösung finde, da ich alle 8 analogen Eingänge des PICs so
beschalten muss.
Die Versorgung bekomme ich über verschiedene DC/DC Wandler.
Dann wünsche ich ebenfalls ein frohes Fest und besinnliche Feiertage.
Und schon im Vorraus danke für die Schaltung.
mfg udo

Autor: Udo Kreuzer (Gast)
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Hier ist meine e-mail adresse:figolo@a1.net

Autor: Volker (Gast)
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Hallo Udo,

anbei die Schaltung mit dem Il300. Den IL300 gibts allerdings mit
verschiedenen Suffix, die die Verstärkung angeben
K1 ist das Verhältnis von  Empfangsdiodenstrom1 (Pin3,4) zu IF
K2 ist das Verhältnis von  Empfangsdiodenstrom2 (Pin5,6) zu IF
K3=K2/K1
Den IL300 gibt es wie folgt:

Tabelle für K3
Suffix Typ. Min. Max.
A      0.59 0.56 0.623
B      0.66 0.623 0.693
C      0.73 0.693 0.769
D      0.81 0.769 0.855
E      0.93 0.855 0.95
F      1.0  0.95 1.056
G      1.11 1.056 1.175
H      1.24 1.175 1.304
I      1.37 1.304 1.449
J      1.53 1.449 1/61
Wenn du z.B einen mit Suffix C hast, mußt du in der Schaltung den
Widerstand R2 entsprechend vergrößern. Typ: 100K/0.73=137K
Du brauchst also auf jeden Fall noch einen Trimmer in Serie zu R2,
damit 0-5V am Eingang auch zu 0-5V am Ausgang werden.
Allgemein gilt Ua/Ui=(R2/R1)*K3
R3 ist so bemessen, dass bei Uin=5V entpechend I=50uA der OP1-Ausgang
die LED so treiben kann, dass die 50uA im Rückkoppelzweig fließen
können. Für den HCNR201 ist im Datenblatt ein Verhältnis von 0,5%
angegeben(beim IL300 ca 0,7%), also müssen durch R3 und die Sende-LED
ca. 10mA fließen.
Beim HCNR scheint K3 bei 1,00 +-5% zu liegen, ist also einfacher
abzugleichen. Das gezeichnete VCC kann bei +12V liegen.
Beachte, daß vor einem Abgleich am Ausgang auch deutlich mehr als 5V
herauskommen können, deshalb Eingangsserienwiderstand und Schutzdioden
am AD-Eingang nicht vergessen.
Ich würde an deiner Stelle aber die Schaltung nur einmal bauen und auf
der Senderseite einen Analogmultiplexer einsetzen, der zwischen den 8
Spannungen selektiert. Die Addressleitungen mußt du dann natürlich auch
über Digitaloptos realisieren.
oder du machst es so wie Crazy Horse vorgeschlagen hat:
"Die einfachste Variante ist meist, einen A/D-Wandler über
Optokoppler
anzuschliessen (kann auch ein weiterer Prozessor mit A/D-Wandler
sein)"
Wenn du fertig bist, gib bitte Bescheid wie du das Problem gelöst
hast.

Volker

Autor: Udo Kreuzer (Gast)
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Danke für die Schaltung!
Ich melde mich dann! mfg udo

Autor: Udo Kreuzer (Gast)
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Hallo Volker!
noch eine Frage: sollte der OP einen Rail to Rail Eingang besitzen??
habe den OP27G -welchen hast du verwendet? mfg udo

Autor: Volker (Gast)
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Hallo Udo,

ich hab den TLC27M2BC von Texas verwendet, wenn du den OP27G
verwendest, mußt du ihn halt mit einer negativen Versorgungsspannung
versehen.
Am OP-Eingang liegen ja immer um die 0V an, der OP27G hat glaube ich
einen Eingansbereich von |VSS|-2V, das heißt du mußt ihn mit mindestens
-2V am negativen Vesorgungsspannungseingang versorgen.
Der TLC27M2 kann mit GND versorgt werden, da er einen Rail to Rail
Eingang besitzt.
Wichtig ist, daß der OP eine sehr geringe Offset-Spannung besitzt.
Ebenso mußt du den Ausgang der OPs betrachten, wenn du auf der
PIC-Seite 5V am Ausgang haben möchtest, solltes du die OPs mit
mindestens
7V am positiven Versorgungseingang betreiben, da sowohl beim OP27 als
auch beim TLC am Ausgang höchstens Vcc-1,5V herauskommen.


Guten Rutsch
Volker

Autor: Volker (Gast)
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Hallo Udo

hab nochmal im Datenblatt des OP27 nachgesehen, bei +- 15V hat er einen
Common-Mode Input Range von +-11V, du mußt ihn also mit -5V versorgen.
Der TLC hat einen Eingangsbreich (bei Versorgung GND und VCC) von
-0,2 bis VCC-1,5V

Schau dir die Daten am besten selbst in den Datenblättern an.
So jetzt gehts ans Party machen.

Volker

Autor: Volker (Gast)
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Hallo Udo,

wollte mal nachfragen, was deine Schaltung macht

Volker

Autor: Udo Kreuzer (Gast)
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Servus!
ja die Schaltung funktioniert. danke nochmals!
ich werde eingangsseitig einen Analogmultiplexer verwenden-ist die
billigste Lösung glaub ich. (mit den digitalen Optos....)
Udo

Autor: Rinaldo Kraus (rinaldo)
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Habe gerade das selbe Problem wie der Udo (galvaniche Trennung eines
Signals von 0-5V). Habe mir hierzu gerade die Schaltung vom Volker
angesehen, die der Udo dann wohl auch genommen hat. Diese hat der
Volker weiter oben im Beitrag vom 29.12.2004 01:20 mitgesendet. Ich
weiss nicht, welchen Operationsverstärker ich verwenden soll. Wollte
die Bauelemente bei Conrad einkaufen, jedoch kein Plan, welchen OPV.
Volker hat von einem Rail-to-Rail Eingang gesprochen (die Schaltung vom
Volker hat den OPV TLC27M2). Welchen OPV könnt ihr mir empfehlen?

Autor: Volker (Gast)
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Hallo Rinaldo,

nimm bei Conrad den TLC 272CP, du brauchst diesen 2x. Dieser Baustein
hat zwar 2 OPs im Gehäuse, du kannst für die Schaltung jedoch nur
jeweils einen Nutzen, da du sonst die Massen nicht getrennt hättest.
Auch brauchst du mit dem TLC272 keine negative Spannung sondern kannst
ihn mit der jeweiligen Masse laufen lassen.
Der TLC272 hat jedoch eine grössere Offsetspannung, also kann es sein,
dass z.B. 0-5V am Eingang zu 0.01-5,01V am Ausgang werden.

Gruß Volker

Autor: dettmar (Gast)
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Hallo Kollegen,
habe auch mal versucht die schaltung vom 29.12.04 nachzubauen,
als Op,s habe ich 2 TLC 272CP verwendet aber bei mir glühen die op -
ab. Hat einer eine idee was ich falsch mache.
mfg Dettmar

Autor: Chris (Gast)
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He Leute...

erst einmal... warum kauft ihr teile beim conrad ein?? Ist doch ein
totaler Saftladen... Sucht doch mal bei conrad was... total der scheiß.

rs-components hat die beste suche
und wenn ich gefunden habe, was ich brauche, kauf ich den Bauteil
meistens bei farnell... ist meistens billiger

Die Schaltung die ihr hier gepostet habt ist soweit ganz in ordnung is
nur schade, dass man eingangsseitig auch eine Spannungsversorgung
benötigt! Ich bin gerade beim tüfteln, wie mann das ohne diser
hinbekommen kann.

Wenn ich was gefunden hab, bzw mir etwas eingefallen ist, lass ichs
euch wissen.

LG Chris

Autor: Chris (Gast)
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He leute...

Ich geb euch einmal ein kleines Schlagwort... "Strommesszange"
eine Idee??

ein von Strom durchflossener Leiter baut ein Magnetfeld auf. Tatsache
diverse Firmen (Infineon) produzieren lineare Hallsensoren (TLE4997),
welche
1. auf feine halleffekte reagieren (können)
2. Programmierbar sind (linearisierung!!)

Jetz habt ihr nur ein Problem ihr werdet diesen Chip nicht
programmieren können.

http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Allstrom-Zangena...

LG Chris

Autor: Andi (Gast)
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Hallo,

Ich muss grad eine galvanisch getrennte 4-20mA Schnittstelle bauen.
Will hierfür auch den IL300 nehmen. Ich habe hierfür die Beschaltung
aus dem IL300 Datenblatt verwendet. (Seite 1 "Typical application
circuit")
Also Operationsverstärker habe ich die TLV2461 verwendet. Sind
eigentlich Rail-to-Rail OPs. Werden mit Vdd 6V betrieben.

Die Schaltung arbeitet jetzt aber nicht so wie sie das eigentlich
sollte. Am Eingang des Ops lege ich im Moment zu Testzwecken direkt
einge Gleichspannung an. Am Ausgang des ersten OPs kommt jetzt aber
schon keine Gleichspannung mehr raus. Ist eher sowas wie eine
Sägezahnspannung.

Das ein OP kaputt ist schließ ich eigentlich aus. Da ich inzwischen
schon 3 mal die Schaltung aufgebaut habe und immer das gleiche Ergebnis
erhalten habe.
Am Oszi sieht man des halt wunderbar. Im Standbild siehts eigentlich
recht gut aus, wenn man davon absieht das nicht ein Punkt nach
oben/unten steigt/fällt sondern ein senkrechter Strich kürzer und
länger wird. ;o)

Nun die Frage:
Woran kann das liegen?
Ist der OP ungeeignet?

Habe mir auch mal die Schaltung Volker angeschaut. Die sieht ja schon
ein wengle anders aus. Muss ich meine Schaltung ändern oder sollte die
Typical application circuit auch funktionieren.

Autor: Andi (Gast)
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So also was auch immer das Problem war. Der OP wars net hab mal den oben
erwähnten TLC272 verwendet. Mit ihm trat das gleiche Problem auf.
Ich hab jetzt mal Volker's Schaltung verwendet. Die selbe habe ich
übrigens auch in einer Anleitung von Siemens gefunden.
Jetzt funktioniert der Spass endlich.
Auch wenn noch keiner geantwortet hat danke ich mal für die Hilfe ;o)

Mfg Andi

PS:  Wenn jemand die Anleitung von Siemens will einfach ne Mail
schreiben.
Oder im Google suchen:
"Designing Linear Amplifiers Using the IL300 Optocoupler Appnote 50"

Autor: Andi (Gast)
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Hallo,

jetzt hab ich doch wirklich immernoch ein Problem mit der Schaltung ...
sie macht einfach nicht so ganz 100%ig das was sie soll.
Ansich geht sie aber bei einer Eingangsspannung von 5V kommen am Ende
nur ca. 2V heraus.
Ich hab inzwischen schon mit den Widerständen R1 und R2 rumgespielt
aber das hilft alles nix.

Hat mir jemand noch einen Tipp wo das Problem liegen könnte?

Mfg
Andi

Autor: Silvan (Gast)
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Hallo Volker
Ich hoffe du bist noch aktiv hier drinn...
Habe deine Lösung zum analog-Amplifier gesehen und möchte sie genau so 
nachbauen, habe aber noch ein, zwei Fragen:

1. hat die Schaltung bei dir 100%-ig funktioniert?
2. Was für Vorwiderstände für die externe Spannungsversorgung für die 
OPV's hast du genommen?
3. hast du auch ein Signal von 0-5V gemessen und weitergeleitet?
4. Ich möchte die Spannung eines Fahrakkus in einem Modellboot messen. 
Allerdings wird beim Gasgeben diese um einige Volt in die Knie gehen. 
Hat das eine Auswirkung wenn ich das Vcc auch vom Akku nehme (also für 
Vcc eigentlich die Messspannung (welche ich über einen Spannungsteiler 
auf 0-5V bringe) nehme?) Oder muss ich noch einen DC-DC-Konverter 
zwischenschalten für Vcc um diese Spannung zu stabilisieren?

vielen Dank schon mal für eine Antwort

mfg

Silvan

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