Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Relais über Optokoppler an MC


von Kurt W. (surfer2000at)


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Hallo Allseits

Ich möchte mit einem bzw. mehreren I/O - Ausgängen eines ATmega8 ein 
Relais ansteuern (Temperatur- oder Lüftersteuerung, also nicht 
zeitkritisch).
Um Troubles aller Art bereits im Vorfeld zu vermeiden, möchte ich einen 
Optokoppler einsetzen - Schaltplan siehe Anhang. Grundsätzlich 
funktioniert das Ganze auch schon - trotzdem möchte ich gerne andere 
Meinungen oder Verbesserungsvorschläge hören. Das Relais ist ein Finder 
Serie 40 - der Spulenstrom entspricht ziemlich genau dem im Datenblatt 
angegebenen (55mA).

Vielen Dank im Voraus

von chris (Gast)


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Da offensichtlich beide GNDs miteinander verbunden sind, ist der 
Optokoppler vollkommen nutzlos.
Häng den Transistor einfach direkt an den µC (mit Basisvorwiderstand).

von spess53 (Gast)


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Hi

Da die GNDs verbunden sind, sehe ich keinen Nährwert in der Schaltung.

MfG Spess

von Falk B. (falk)


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@ Kurt W. (surfer2000at)

>Um Troubles aller Art bereits im Vorfeld zu vermeiden, möchte ich einen
>Optokoppler einsetzen - Schaltplan siehe Anhang.

Unfug.

Siehe Relais mit Logik ansteuern. So macht es die ganze Welt und es 
funktioniert.

von Valentin s. (Gast)


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Oder ein mosfet. Braucht nicht mal n vorwiderstand. Beispiel: bs107 dazu 
noch ne normale 1n4005 antiparallel zur spule

von Kurt W. (surfer2000at)


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Sorry, habe ich nicht erwähnt - aber die beiden GND´s sind nicht 
miteinander verbunden, es sind zwei komplett getrennte Stromkreise (2 
Trafos).
@ Falk Brunner: Das habe ich irgendwo aus einem Datenblatt rausgelesen.

von Teo D. (teoderix)


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Mal ne Zwischenfrage an unsere Spezis.
Was soll/bringt die Zener am Relais? O_O

von FelixW (Gast)


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Dein IB stimmt nicht, bei Optokopplern immer Worst-Case der 
Stromverstärkung beachten! (hier 13..30% @ 1mA)

UCE ist eher um ~0.5V statt 30mV wahrscheinlich (solltest zumindest 
damit rechnen)

Wenn das GND für 5V und 12V gleich ist, lass den Optoisolator weg.

von FelixW (Gast)


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Teo Derix schrieb:
> Mal ne Zwischenfrage an unsere Spezis.
> Was soll/bringt die Zener am Relais? O_O

Kürzere Abfallverzögerung und schnelleres abfallen der Relaiskontakte 
(weniger Verschleis bei Abschalten unter Last). Stichwort Induktivität

von Teo D. (teoderix)


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Thx. Jetzt rieselt der Kalk wieder, hatte ja auch 40Jahre zeit zum 
ansammeln :D
(OK, etwas nachdenken hätte auch geholfen)

von Kurt W. (surfer2000at)


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FelixW schrieb:
> Dein IB stimmt nicht, bei Optokopplern immer Worst-Case der
> Stromverstärkung beachten! (hier 13..30% @ 1mA)
>
> UCE ist eher um ~0.5V statt 30mV wahrscheinlich (solltest zumindest
> damit rechnen)
>
> Wenn das GND für 5V und 12V gleich ist, lass den Optoisolator weg.

Die Angaben sind keine Rechenwerte, sondern Messwerte (mehrfach 
gemessen).
Wobei ich nicht weiß, was du mit Stromverstärkung meinst. Ich nehme mal 
an,dass  du den CTR-Wert meinst, der ist wie du schon erwähnt hast für 
1mA 13...30, und bei 10mA liegt er zwischen 40 und 80%.
Du meinst also, ich sollte den 1K Widerstand verkleinern?

von Kurt W. (surfer2000at)


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Also die Schaltung läuft jetzt wie im Schaltplan abgebildet mit dem 1,0 
KOhm Vorwiderstand seit über 36 Stunden. Die Meßwerte haben sich ein 
wenig (?) verändert.

If = 3,9mA

IB = 2,0mA
IC = 50,0mA
UCE = 28mV

Jetzt habe ich probehalber den 1K Vorwiderstand auf 470 Ohm 
ausgetauscht.
Damit ergeben sich folgende Messwerte:

If = 8,03mA

IB = 2,83mA
IC = 50mA
UCE = 25mV

Der Strom durch die LED des Optokopplers ist also um den Faktor 4 
gestiegen, während sich der Basisstrom des BC337-16 nur um knapp die 
Hälfte erhöht hat und der Kollektorstrom im Prinzip unverändert 
geblieben ist. Ebenfalls nicht nennenswert ist eigentlich die Änderung 
bei UCE.

Der Hauptgrund für meine Frage ist eigentlich, ich möchte den I/O - 
Ausgang des µC so wenig wie möglich belasten aber trotzdem max. 
Betriebssicherheit (einwandfreies Schalten) für das Relais erreichen.

Irgendwie weiß ich jetzt nicht so recht, was ich machen sollte.
Den 470 Ohm Widerstand lassen, zurück auf den 1KOhm, einen Zwischenwert 
oder einfach den BC337-16 auf einen BC337-40 austauschen ???

von Kurt (Gast)


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Leider habe ich noch keine Antwort erhalten. Irgendwie gefällt mir meine 
Dimensionierung nicht wirklich, nur weiß ich leider nicht, wie ich es 
besser machen könnte.
Mein Hauptproblem dabei ist eigentlich, dass ich die Angaben in den 
Datenblättern nicht richtig interpretieren kann (und ja, ich habe 
gegoogelt):

Hier beispielhaft die Daten eines  CNY75 (G)
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A500/CNY75B%23TEM.pdf


a - Typ. Vorwärtsspannung:    1,25 V
b - Typ. Vorwärtsstrom:      50 mA
c - Vorwärtsspannung:      1,6 V
d - Vorwärtsstrom:          60 mA
e - Collector-Emitter-Spannung:    90 V
f - Collectorstrom:          50 mA
g - Isolationsspannung:      3750 V
h - Verstärkung:          100 - 200 %

Ich nehme mal an, dass "a" die Spannung für die LED ist (Vf -  Forward 
Voltage) und "b" der Strom (If – Forward Current), welcher bei dieser 
Spannung fließt.
"c" und "d" sind mir unklar ??? Maximalwerte ???
"e" und "f" dürften die Maximalwerte des Fototransistors sein
"g" ist selbsterklärend und bei "h" handelt es sich um die CTR

Nun, ich möchte meinen µC nicht in einen Grill verwandeln, indem ich den 
Ausgang mit 50mA belaste. Wäre nett, wenn mir da irgendwer die 
Zusammenhänge erklären könnte.

von Falk B. (falk)


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@Kurt W. (surfer2000at)

>Also die Schaltung läuft jetzt wie im Schaltplan abgebildet mit dem 1,0
>KOhm Vorwiderstand seit über 36 Stunden. Die Meßwerte haben sich ein
>wenig (?) verändert.

Naja, für so eine einfache Schaltung braucht man keinen Dauertest ;-)

>If = 3,9mA

>IB = 2,0mA
>IC = 50,0mA
>UCE = 28mV

Alles OK.

>If = 8,03mA

>IB = 2,83mA
>IC = 50mA
>UCE = 25mV

Immer noch OK.

>Der Strom durch die LED des Optokopplers ist also um den Faktor 4
>gestiegen, während sich der Basisstrom des BC337-16 nur um knapp die
>Hälfte erhöht hat

Logisch, weil die 3k9 den Strom begrenzen, nicht der Optokoppler.

>Der Hauptgrund für meine Frage ist eigentlich, ich möchte den I/O -
>Ausgang des µC so wenig wie möglich belasten aber trotzdem max.
>Betriebssicherheit (einwandfreies Schalten) für das Relais erreichen.

Wer will das nicht, im Zeitalter der Globalisierung, Veganismus und 
Gendermainstreaming?

>Irgendwie weiß ich jetzt nicht so recht, was ich machen sollte.

Rechnen.

>Den 470 Ohm Widerstand lassen, zurück auf den 1KOhm, einen Zwischenwert
>oder einfach den BC337-16 auf einen BC337-40 austauschen ???

Mach dir nicht ins Hemd. Egal ob -16 oder -40, bei 50mA haben die alle 
eine Stromverstärkung von 50 und mehr. D.h. man braucht nur 1mA 
Basisstrom. Die eingestellten 2mA sind OK, Sicherheitsfaktor. Dein 
Optokoppler hat min. 100% CTR, also muss man mindestens 2mA reinpumpen. 
Mit deinem 1K ist es das Doppelte, also sicher.

Bleib bei 1k und sei glücklich!

von Falk B. (falk)


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@ Kurt (Gast)

>Leider habe ich noch keine Antwort erhalten. Irgendwie gefällt mir meine
>Dimensionierung nicht wirklich, nur weiß ich leider nicht, wie ich es
>besser machen könnte.

Bist du ein elektronischer Hypochonder?

>a - Typ. Vorwärtsspannung:    1,25 V
>b - Typ. Vorwärtsstrom:      50 mA

Das ist die LED am Eingang.

>c - Vorwärtsspannung:      1,6 V
>d - Vorwärtsstrom:          60 mA

max. Grenzwerte.

>e - Collector-Emitter-Spannung:    90 V
>f - Collectorstrom:          50 mA

Das ist der Transistorausgang

>g - Isolationsspannung:      3750 V

Itself.

>h - Verstärkung:          100 - 200 %

Dito.

>Ich nehme mal an, dass "a" die Spannung für die LED ist (Vf -  Forward
>Voltage) und "b" der Strom (If – Forward Current), welcher bei dieser
>Spannung fließt.

Umgedreht. Es ist die Spannung, welche sich typisch einstellt, wenn man 
diesen Strom fließen lässt. LEDs sind stromgesteuert!

>"c" und "d" sind mir unklar ??? Maximalwerte ???

Ja.

>"e" und "f" dürften die Maximalwerte des Fototransistors sein

Ja.

>"g" ist selbsterklärend und bei "h" handelt es sich um die CTR

Volle Punktzahl!

Siehe meinen vorherigen Beitrag.

von Joachim B. (jar)


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warum ist die Anzeige LED parallel zur Opto LED?

wenn durch die Opto LED kein Strom mehr fliesst zeigt die Anzeige LED 
immer noch an.

Ich denke Anzeige LED + IR LED des Kopplers in Reihe würde mehr Info und 
echte Info liefern.

von Wolfgang (Gast)


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Kurt schrieb:
> "c" und "d" sind mir unklar ??? Maximalwerte ???

Du mußt die Spaltenüberschrift auch mitlesen. Bei c) steht "Max." drüber 
und d) hast du vermutlich unter "Absolute Maximum Ratings" gefunden.

> h - Verstärkung:          100 - 200 %
Das besagt, dass alle Optokoppler mit einem CTR zwischen 100 und 200% 
die Bauteilbezeichnung "CNY75B" bzw. "CNY75(G)B" bekommen.

> Nun, ich möchte meinen µC nicht in einen Grill verwandeln, indem ich den
> Ausgang mit 50mA belaste.

Wenn du deinen Schaltplan richtig betrachtest, hast du sogar noch eine 
weitere LED parallel geschaltet. Das entlastet den Ausgangspin nicht 
unbedingt ;-)

Kurt W. schrieb:
> Opto_02.png

von Kurt (Gast)


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@ Falk :
elektronischer Hypochonder ....
vielleicht sollte ich das als Benutzernamen nehmen .....

Danke für die Info, die Daten sind zwar überall angegeben, jedoch habe 
ich echt nirgends eine Erklärung gefunden.

@Joachim
Guter Input, werde ich machen

von W.A. (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
>>c - Vorwärtsspannung:      1,6 V
>
> max. Grenzwerte.

Wohl eher die obere Grenze für V_f bei I_f=50mA, die abhängig von 
Exemplarstreuungen auftreten kann.
Über das V_f beim Maximalstrom sagt die Zahl nichts.

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