Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 12V High/Low bei langer Leitung


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von Thomas (Gast)


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Hallo,

Ich habe ein 12V Signal, welches über einem Optokoppler geschliffen 
wird, damit der Arduino erkennen kann, ob auf der Leitung ein Signal 
anliegt oder auch nicht. Das 12V Signal wird über einem Taster 
geschalten, beudetet, entweder liegt eine Spannung von 12V an, oder es 
liegt gar nichts an (auch nicht GND).

Das 12V Kabel hat bis zum Optokoppler etwa eine Leitungslänge von 20m.
Am Arduino ist der interne PullUp Widerstand aktiviert.

Nun meine Frage: Kann es durch äussere Einflüsse passieren, dass auf der 
Leitung so viel Strom anliegt, dass der Arduino ein Signal erkennt 
(durch Magnetfeld etc...?), obwohl der Schalter nicht gedrückt ist?
Die Leitungen für die Taster liegen in einem eigenem Schlauch, somit 
nicht direkt bei 230V Leitungen.

Laut meinen Tests erkennt der Arduino das Signal bereits, sobald auf der 
12V Leitung 0,4mA anliegen (verschiedene Widerstande durchprobiert).

Bei der 12V Leitung liegt keine GND Leitung, sondern rein nur die Ader 
mit 12V.
Oder macht es Sinn, das GND Kabel bis zum Taster mitzuführen, so dass 
entweder 12V oder GND anliegt?

Sollte das Kabel eine bestimmte Isolierung aufweisen?

ich habe das wichtigste als Schaltplan angehängt.

Danke!

von Joachim B. (jar)


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Thomas schrieb:
> Nun meine Frage: Kann es durch äussere Einflüsse passieren, dass auf der
> Leitung so viel Strom anliegt, dass der Arduino ein Signal erkennt
> (durch Magnetfeld etc...?), obwohl der Schalter nicht gedrückt ist?

ja

mache deine Schaltung unempfindlicher, mehr Strom durch die LED und 
weniger CTR bei kleinerem pullup am Arduino

von Thomas (Gast)


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Wie viel Strom bei 12V sollte man durch die Leitung schicken, damit ich 
auf der sicheren Seite bin?

Hilft eventuell ein Kondensator vor dem Optokoppler?

von Mani W. (e-doc)


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Thomas schrieb:
> Wie viel Strom bei 12V sollte man durch die Leitung schicken, damit ich
> auf der sicheren Seite bin?

Ich würde diesen Wert nach dem Hersteller richten, Datenblatt...

von Fritz G. (fritz65)


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Thomas schrieb:
> Bei der 12V Leitung liegt keine GND Leitung, sondern rein nur die Ader
> mit 12V.

Wie soll den dann der Stromkreis geschlossen werden? Über die Erde?

Ob es zu Störungen kommt, hängt hauptsächlich davon ab, wo die Leitung 
verläuft. Unter der Erde gibt es wohl kaum ein Problem, direkt neben 
einer 50Hz-Starkstromleitung oder einer Mobilfunkstation dagegen schon. 
20m sind aber keine wirklich lange Leitung und 0.4 mA ein nicht ganz so 
kleiner Strom.

Eine einfache Lösung wäre es, den Abschlusswiderstand durch 
Parallelschaltung eines Widerstands zum Optokoppler zu vermindern. Eine 
einfache Lösung könnte auch per Software erfolgen: Ein Signal wird erst 
als gültig erkannt, wenn es eine Zeitlang, z.B. 100ms lang 
ununterbrochen ansteht. Damit werden eventuelle Handy- oder 
50Hz-Einkopplungen ausgeblendet.

von HildeK (Gast)


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Thomas schrieb:
> Wie viel Strom bei 12V sollte man durch die Leitung schicken, damit ich
> auf der sicheren Seite bin?

Die 0.4mA sind zwar nicht gerade viel Strom, trotzdem wundert mich, dass 
der Arduinoeingang nicht schon viel früher schaltet. Es sieht ja so aus, 
dass du den internen Pullup des Eingangs verwendest.

Der EL817 hat >50% CTR. Mit 2-5mA auf der LED-Seite und einem Pullup am 
Kollektor für 1-2mA sollte Ruhe sein. Ein kleines C parallel zur LED 
wird nicht schaden, sollte aber nicht notwendig sein.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Thomas schrieb:
[..]
> Nun meine Frage: Kann es durch äussere Einflüsse passieren, dass auf der
> Leitung so viel Strom anliegt, dass der Arduino ein Signal erkennt
> (durch Magnetfeld etc...?), obwohl der Schalter nicht gedrückt ist?
Ja, aber es gibt viele Möglichkeiten das zu verhindern, manches wurde ja 
schon gesagt.


> [..]
> ich habe das wichtigste als Schaltplan angehängt.
Na ja, die GND-Leitung im Kabel fehlt.


Und da wären wir bei der ersten Maßnahme:
1. Fläche der Leiterschleife so klein wie möglich halten, d.h. GND bie 
der Signalleitung führen, im Idealfall verdrillt.

2. Mehr Strom. Generell: ein eingeprägter Strom ist fast immer besser 
als eine Spannung.

3. Tiefpass-Filtern, z.B. mit einem Kondensator. Nicht erst serkundär, 
sondern auf der LED-Seite des Optokopplers. Hängt natürlich davon ab, 
wie schnell das sein muss. Wenn du Millisekunden Zeit hast es einfach.

4. Schaltpunkt! Du willst ja eine Spannung detektieren. Da ist es doof, 
wenn die LED schon bei kleinen Spannungen beginnt zu leuchten. Schalte 
eine Z-Diode in Serie zur LED. Dann kannst du diese Spannung z.B. auf 6V 
legen und hast so mindestens 6V Störabstand.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Das wäre so eine Lösung, die beim Thema "overengineered" in vorderer 
Reihe stünde...

Achso, und selbstverständlich kommt dann sekundär noch ein Schmitt 
Trigger hin...

von Michael B. (laberkopp)


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Thomas schrieb:
> Nun meine Frage: Kann es durch äussere Einflüsse passieren, dass auf der
> Leitung so viel Strom anliegt, dass der Arduino ein Signal erkennt

Ja, das Kabel ist eine Antenne.

> (durch Magnetfeld etc...?), obwohl der Schalter nicht gedrückt ist?

Thomas schrieb:
> Laut meinen Tests erkennt der Arduino das Signal bereits, sobald auf der
> 12V Leitung 0,4mA anliegen

Richtig.

Ein Optokoppler transportiert den Strom, dein Everlight817 von 50-600%, 
d.h. wenn 0.4mA durch die LED fliessen, fliessen 0.2mA bis 2.4mA aus dem 
uC-Eingang nach Masse, was beim internen pull up von ca. 90k ausreicht, 
um das Signal auf low zu drücken.

Einfache Abhilfe: Bastel einen kleineren pull up Widerstand extern an 
den uC Eingang, z.B. 1k, dann fliessen 5mA, und die LED braucht 1 bis 
10mA damit sie den Eingang aktivieren kann.

R1 müsste dann auch auf 1k gesetzt werden, damit die LED genügend Strom 
bekommt.

Noch eine Abhilfe: Ein Ferritring (die üblichen Knubbel an 
Computerleitungen) durch den die beiden Zuleitungen (Signal und Masse) 
der LED gesteckt werden. Dann dient die Leitung nicht mehr als UKW 
Antenne.

Weitere Abhilfe: auch gegen kurze Impulse, ein Kondensator parallel zur 
LED. Der darf natürlich nur so gross sein, daß deine kürzesten Impulse 
auch übertragen werden können.

von Joe F. (easylife)


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Tilo R. schrieb:
> Das wäre so eine Lösung, die beim Thema "overengineered" in vorderer
> Reihe stünde...

Ja, ganz bestimmmt. Und zwar so overengineered, dass D1 die eigentlich 
geplante Funktion erfolgreich verhindert.

von Wolfgang (Gast)


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Thomas schrieb:
> Nun meine Frage: Kann es durch äussere Einflüsse passieren, dass auf der
> Leitung so viel Strom anliegt, dass der Arduino ein Signal erkennt
> (durch Magnetfeld etc...?), obwohl der Schalter nicht gedrückt ist?

Die richtige Frage muss lauten: Sind deine äußeren Einflüsse so kräftig, 
dass die LED im Optokoppler ausreichend stark leuchtet. Wenn du da mit 
Ungemach rechnest, helfen die üblichen Schutzmaßnahmen Leitungen 
verdrillen/schirmen, TVS und Tiefpass.

Un da kommt es auf deine äußeren Einflüsse an. Wenn ich einen 
Leuchtstoffröhre direkt neben einen Antenne halte, leuchtet die beim 
Senden schon mal.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Wenn links und rechts vom Optokoppler die selbe Masse ist, dann ist der 
Optokoppler in den allermeisten Fällen unnötig.
Denn gerade über die nicht gezeichnete, aber ebenfalls 20m lange 
Masseleitung koppeln auch Störungen ein. Und die sind sogar noch 
schlimmer als das bisschen Gezappel auf der Signalleitung, denn 
Störungen auf der Masse betreffen die gesamte Schaltung, nicht nur ein 
einzelnes Signal...

Denn eine Signaleinkopplung kann auch mit RC (Widerstände+Kondensatoren) 
oder RCD (Widerstände+Kondensatoren+Dioden) Kombinationen 
(zer)störsicher gemacht werden.

Joe F. schrieb:
> Und zwar so overengineered, dass D1 die eigentlich geplante Funktion
> erfolgreich verhindert.
Da ist vermutlich statt der dargestellten Schottkydiode eine Z-Diode 
gemeint, die den Schaltpegel anheben soll.

: Bearbeitet durch Moderator
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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In der Bühnentechnik (Midi) werden die Signale nach diesem Prinzip 
übertragen. Da verwenden sie allerdings 20mA für die LED des 
Optokopplers und einen geringeren Pull-Up Widerstand.

von Tilo Renz (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Joe F. schrieb:
>> Und zwar so overengineered, dass D1 die eigentlich geplante Funktion
>> erfolgreich verhindert.
> Da ist vermutlich statt der dargestellten Schottkydiode eine Z-Diode
> gemeint, die den Schaltpegel anheben soll.

Ja, sorry, mein Fehler. Sollte eine Z-Diode sein.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Thomas schrieb:
> Das 12V Signal wird über einem Taster geschalten, beudetet, entweder
> liegt eine Spannung von 12V an, oder es liegt gar nichts an
Aber diese geschalteten 12V haben schon die selbe Masse wie dein 
Controller? Denn sonst funktioniert das nicht so ohne Weiteres...

: Bearbeitet durch Moderator
von Äxl (geloescht) (Gast)


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Tilo Renz schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Joe F. schrieb:
>>> Und zwar so overengineered, dass D1 die eigentlich geplante Funktion
>>> erfolgreich verhindert.
>> Da ist vermutlich statt der dargestellten Schottkydiode eine Z-Diode
>> gemeint, die den Schaltpegel anheben soll.
>
> Ja, sorry, mein Fehler. Sollte eine Z-Diode sein.

Hey: ergab sich aus dem Kontext, konnte nur eine 6V Z-Diode sein.

Tilo R. schrieb:
> 4. Schaltpunkt! Du willst ja eine Spannung detektieren. Da ist es doof,
> wenn die LED schon bei kleinen Spannungen beginnt zu leuchten.
> => Schalte eine Z-Diode in Serie zur LED <=.
> Dann kannst du diese Spannung z.B. auf 6V
> legen und hast so mindestens 6V Störabstand.



Äxl

von Joachim B. (jar)


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Lothar M. schrieb:
> Aber diese geschalteten 12V haben schon die selbe Masse wie dein
> Controller? Denn sonst funktioniert das nicht so ohne Weiteres...

wie meinst du das?

natürlich funktioniert das auch bei getrennten Massen, warum auch nicht.

Opto LED Strom eine Masse, die der 12V
Opto Transistor andere Masse, die vom Arduino

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Joachim B. schrieb:
> wie meinst du das?
> natürlich funktioniert das auch bei getrennten Massen, warum auch nicht.
Ich meinte es so, dass im Bild vom TO nur bei gemeinsamer Masse ein 
Strom von den 12V in die Masse vom µC fließen kann, die da rechts und 
links am Optokoppler angeschlaossen ist.

Aber das ist einfach ein Problem der partiellen Schaltpläne, die die 
Versorgung der Komponenten aussen vor lassen...

Ich würde es im Fall hier etwa so machen:
1
                                                  12V
2
                                                  | 
3
           o--------//----------------------------o-----[12V->5V]-- µC-Versorgung
4
 Schalter /               ____2k2                 ___2k2
5
           o--------//---|____|--o------o-----o--|___|------------- µC-Pin
6
                                 |      |     |
7
                                 -      |    ,-
8
                                | |    ===    ^ 
9
                                | |     |     |
10
                                 -      |     |
11
                                 |      |     |
12
                                 '------o-----o---o---------------- µC-GND
13
                               2k2    100n   5V1  |
14
                                                 ---
15
                                                 GND

Ich muss mich übrigens revidieren: im obersten Bild wird nicht die Masse 
zum Schalter geführt, sondern die Versorgung und deshalb werden die 
Störungen natürlich dort eingekoppelt. Das ist aber egal, denn 
störpotentialmäßig ist die Versorgung auch die Masse.

: Bearbeitet durch Moderator
von Thomas (Gast)


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Hallo,

danke für all eure Antworten! Habe habe meinen Plan in meinem ersten 
Beitrag etwas minimal gehalten, habe eben noch einen Plan gezeichnet, 
wie es derzeit auf meiner Lochrasterplatine aussieht.

Es geht hier nicht nur um einen Schalter, sondern um mehrere.
Schalter & Arduino würde ich gerne getrennt lassen, es sind also 2 
Spannungsquellen.

Ich frage mich nur, wie ich da die GND Leitung mitschleifen kann? An 
einem Ende knüpfe ich am GND der Spannungsquelle an, und das andere 
Ende?

Danke!

von Der Andere (Gast)


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Nimm eine verdrillte 2adrige Leitung zu jedem Taster/Schalter.
Die 12V und die Masse klemmst du an deiner Platine mit den Optokopplern 
an die Leitung.

von HildeK (Gast)


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Vielleicht erklärst du mal C2, C4 und C6? IMHO entladen sich die bis 
knapp unter die Flussspannung der LEDs und machen dann das Ganze 
superempfindlich.
Wenn schon (Tastenstom zur Kontaktreinigung?), dann muss parallel zu den 
LEDs auch noch ein R, damit sie die Cs auch wieder entladen können.
Ich würde diese Cs weglassen und stattdessen parallel zu C1, C3 u. C5 
einen Widerstand legen. Auch sind die 10k (R1 ff.) zu groß, lieber etwas 
mehr Strom und damit niederohmiger. Das verbessert die 
Störempfindlichkeit.

Zu den GNDs:
Wenn du schon Optokoppler verwenden willst, dann trenne auch die GNDs. 
Den GND der 12V führst du dann auf die Platine mit den OKs. Die +12V zu 
den Schaltern, wie gezeichnet. Und verwende an den Kollektoren externe 
Pullups auf die Prozessorspannung, nicht die internen des Prozessors. 
Mach die so niederohmig, dass der Kollektor noch schaltet, beim EL817 
muss mindestens 50% des LED-Stromes fließen können. Es gibt den 817 auch 
selektiert mit höherem und enger begrenztem CTR, z.B. den 817A mit CTR 
von 80...160.

Wenn du die Optokoppler einsparen willst, dann nimm die Variant von 
Lothar Miller.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Thomas schrieb:
> Ich frage mich nur, wie ich da die GND Leitung mitschleifen kann?
Du musst doch gar keinen GND mitschleifen, sondern die 12V. Du musst 
allerdings die 12V-Masse mit der 5V-Masse verbinden.
Ich würde einfach empfehlen, in den Schaltplan die Spannungsquelle mit 
einzuzeichnen. Dann sieht man leichter, ob ein Stromkreis geschlossen 
ist oder nicht.

Die 10k sind zu hochohmig bei einem garantierten "Current transfer ratio 
CTR : MIN. 50% at IF=5 mA, VCE=5V" laut Datenblatt, weil damit der 
Diodenstrom irgendwo im zufälligen und undefinierten Bereich ist. Ich 
empfehle sehr, das Datenblatt auch zu lesen und vor allem versuchen zu 
verstehen. Denn dort drin ist die Grundlage für die Funktion deiner 
Schaltung.
Und wie gesagt: die Optokoppler sind vollkommen unnötig, wenn die 
beiden Massen sowieso verbunden sind.
Aber auf der anderen Seite kann man so den Wissenstand des Entwicklers 
zum Zeitpunkt der Entwicklung leichter abschätzen und seine Fehlersuche 
dementsprechend ausrichten...

: Bearbeitet durch Moderator
von Thomas (Gast)


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Hallo,

Lothar M. schrieb:
> Und wie gesagt: die Optokoppler sind vollkommen unnötig, wenn die
> beiden Massen sowieso verbunden sind.

Nein, beide Massen sind nicht verbunden, daher der Optokoppler.

Der Andere schrieb:
> Die 12V und die Masse klemmst du an deiner Platine mit den Optokopplern
> an die Leitung.

Die Masse des Optokopplers habe ich mitlerweile fest verlötet, kann man 
es auch so machen, wie ich es in der Grafik dargstellt habe? (um die 
Störempfindlichkeit zu verbessern)

HildeK schrieb:
> Vielleicht erklärst du mal C2, C4 und C6? IMHO entladen sich die bis
> knapp unter die Flussspannung der LEDs und machen dann das Ganze
> superempfindlich.
> Wenn schon (Tastenstom zur Kontaktreinigung?), dann muss parallel zu den
LEDs auch noch ein R, damit sie die Cs auch wieder entladen können.

Korrekt, zur Kontaktreinigung. Entladen sich diese nicht über den 
Optokoppler?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Thomas schrieb:
> Hallo,
>
> Lothar M. schrieb:
>> Und wie gesagt: die Optokoppler sind vollkommen unnötig, wenn die
>> beiden Massen sowieso verbunden sind.
>
> Nein, beide Massen sind nicht verbunden

Warum zeichnest du es dann so? Jetzt schon mehrfach!

Zeichne deine 12V Spannungsquelle ein. Eine Spannungsquelle hat zwei 
Anschlüsse. Der negative Pol dieser Spannungsquelle muß mit der Kathode 
des Optokopplers verbunden werden. Der positive Pol über den Taster und 
mindestens einen Vorwiderstand mit der Anode. Wenn du einen Optokoppler 
steuerst, müssen da also zwei Leitungen hin gehen. Bei dreien brauchst 
du natürlich den Minuspol der 12V Quelle nur einmal hinzuführen.

> Die Masse des Optokopplers habe ich mitlerweile fest verlötet

Ein Optokoppler hat keinen "Masse" Anschluß!
Er hat auf der Eingangsseite zwei Anschlüsse, das sind die Anode und 
Kathode einer (Infrarot-)LED.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Thomas schrieb:
> Nein, beide Massen sind nicht verbunden, daher der Optokoppler.
Dann musst du im Schaltplan aber unterschiedliche Massesymbole 
verwenden!

> Nein, beide Massen sind nicht verbunden, daher der Optokoppler.
Und du darfst sie auch nicht verbinden, oder?

> Entladen sich diese nicht über den Optokoppler?
Sieh dir mal die Kennline der Optokoppler-LED im Optokoppler-Datenblatt 
an. Welcher Strom fließt da bei Uf=1V oder bei 0,8V? Wie lange braucht 
also der Kondensator, bis er entladen ist?

: Bearbeitet durch Moderator
von HildeK (Gast)


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Thomas schrieb:
> Entladen sich diese nicht über den
> Optokoppler?

Wenn du lange genug wartest, dann möglicherweise schon, auch schon wegen 
der Selbstentladung. Die LED dürfte bei sehr kleinen Strömen ca. 1V 
Flussspannung haben. Und viel weiter entlädt sich das C dann nicht, 
außer du wartest lange. Dann brauchst du nur eine etwas energiereichere 
Einkopplung von 200-300mV Amplitude und schon gibt die LED Licht ab. 
Mach wenigstens parallel zum C eine R - 1k oder auch 10k (tau = 10ms) 
reichen, wenn die Tasten manuell betätigt werden.

Und, entgegen vereinzelter Ansichten: die blauen Leitungen am Schalter 
vorbei sind nett, aber nicht notwendig.
Gib den LEDs ausreichend Strom, nimm einen 817A und verwende den minimal 
möglichen Pullup-R am OK-Kollektor.
LED-Strom * CTRmin = Ic; Rc = 5V/Ic, mit Zahlen (817A):
4mA*0.8 = 3.2mA; Rc = 1.56kΩ, wähle 1.8k. Fertig.

von Joachim B. (jar)


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Thomas schrieb:
> Ich frage mich nur, wie ich da die GND Leitung mitschleifen kann? An
> einem Ende knüpfe ich am GND der Spannungsquelle an, und das andere
> Ende?

es gibt 2 Spannungsquellen!

solange du nicht verräts ob 12V GND UND 5V GND identisch sind kann man 
nicht sinnvoll antworten

von HildeK (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> solange du nicht verräts ob 12V GND UND 5V GND identisch sind kann man
> nicht sinnvoll antworten

Hat er doch getan:

Thomas schrieb:
> Nein, beide Massen sind nicht verbunden, daher der Optokoppler.

von Thomas (Gast)


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Sorry für die Verwirrungen wegen den Spannungsquellen, wusste nur nicht, 
wie ich es in der Grafik einzeichnen sollen.

Der Optokoppler ist absicht und soll auch bleiben.

Habe jetzt noch beim 1uF Kondensator einen Widerstand von 10k eingefügt, 
damit sich dieser auch wieder komplett entladen kann.

HildeK schrieb:
> Und, entgegen vereinzelter Ansichten: die blauen Leitungen am Schalter
> vorbei sind nett, aber nicht notwendig.

Ich werde Sie einfach mitführen, Schaden wird es nicht.
Kann ich vom GND  das Anfang und Ende der Leitung von der gleichen 
Stelle entnehmen und bis zum Schalter führen, so wie es in der Grafik zu 
sehen ist?

Ist es mit einfachen mitteln möglich, externe Störquellen zu testen? Um 
den Unterschied mit und ohne GND Leitung feststellen zu können?

Danke

von Thomas (Gast)


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... und einen externen PullUp werde ich noch einbauen, damit etwas mehr 
mA nötig sind, um den Schalter zu aktivieren.

ist es generell besser, einen PullUp oder PullDown zu verwenden? Ein 
PullUp zieht ja ständig Strom, wenn der Schalter nicht gedrückt ist, ein 
Pulldown nicht, oder liege ich da falsch?

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Thomas schrieb:
> ist es generell besser, einen PullUp oder PullDown zu verwenden?
Wofür?

> oder liege ich da falsch?
Du verwechselst da grundlegend was. Ein Pullup sorgt wie ein Pulldown 
lediglich dafür, dass ein offener Eingang einen definierten Pegel hat. 
Welcher davon besser geeignet ist, hängt von den konkreten Schaltung ab.

: Bearbeitet durch Moderator
von juergen (Gast)


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Wie ist das damit?

von juergen (Gast)


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U. U. würde ich den Optokoppler 6N136 nehmen.
Falls High/null Volt am Ausgang erforderlich, mit Nachbeschaltung durch 
einen weiteren Transistor.

von juergen (Gast)


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...habe zufälligerweise gerade heute so eine Schaltung aufgebaut.

von Thomas (Gast)


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juergen schrieb:
> Wie ist das damit?

Was für einen Vorteil hat der Transistor vor dem Optokoppler?

Zu meiner obigen letzten Schaltung: kann ich den GND ohne einen 
Verbraucher einfach wie auf der Schaltung durch das Kabel zum Schalter 
und zurück mitziehen?

von Thomas (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Thomas schrieb:
>> ist es generell besser, einen PullUp oder PullDown zu verwenden?
> Wofür?

Pullup vor dem Eingang am Arduino.

von HildeK (Gast)


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Thomas schrieb:
> Ist es mit einfachen mitteln möglich, externe Störquellen zu testen? Um
> den Unterschied mit und ohne GND Leitung feststellen zu können?

Du könntest parallel zu den Tasterleitungen ein Netzkabel legen und dann 
am Ende einen Lötkolben, eine Flex, eine Leuchtstofflampe, Lampe mit 
Dimmer, Kühlschrank - alles möglichst alte Geräte :-) - wiederholt ein- 
und ausschalten. Ist alles unwissenschaftlich, aber kann wenn die 
Schaltung das alles aushält, dann ist es schon mal nicht schlecht.

Aber die Hinweise, der OK-LED einen größeren Strom zu verpassen 
natürlich in Verbund mit einem niederohmigen Kollektorwiderstand am 
OK-Transistor, und ggf. die 12V vom Schalter mit einem Teiler zu 
versehen, die ignorierst du?

von HildeK (Gast)


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juergen schrieb:
> Wie ist das damit?

Der Transistor ist, vorsichtig ausgedrückt, völlig überflüssig. Was war 
deine Intention?

von Thomas (Gast)


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HildeK schrieb:
> Aber die Hinweise, der OK-LED einen größeren Strom zu verpassen
> natürlich in Verbund mit einem niederohmigen Kollektorwiderstand am
> OK-Transistor, und ggf. die 12V vom Schalter mit einem Teiler zu
> versehen, die ignorierst du?

Nein, ignoriere ich nicht. Den Widerstand vor dem OK zu verkleinern und 
dem Arduino einem Pullup mit entsprechenden Widerstand habe ich vor, 
damit der Eingang erst bei etwa 4mA reagiert.

von juergen (Gast)


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HildeK schrieb:
> juergen schrieb:
>> Wie ist das damit?
>
> Der Transistor ist, vorsichtig ausgedrückt, völlig überflüssig.


Möglich? Aber Störsicherheit ist damit auf jeden Fall gegeben!

von juergen (Gast)


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Thomas schrieb:

> Nein, ignoriere ich nicht. Den Widerstand vor dem OK zu verkleinern und
> dem Arduino einem Pullup mit entsprechenden Widerstand habe ich vor,
> damit der Eingang erst bei etwa 4mA reagiert.

Warum machst du das an den Strömen fest? Warum nicht an der Spannung am 
Eingang?

von HildeK (Gast)


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juergen schrieb:
> Möglich? Aber Störsicherheit ist damit auf jeden Fall gegeben!

Meiner Ansicht nach wird sie dadurch kleiner. Der Transistor reagiert an 
der Basis schon ab 0.6V, die LED ab ca. 1V. Außerdem verstärkt dein 
Transistor eine eingekoppelte Störung noch.
Den Rest der Basisbeschaltung kannst du an der LED auch anbringen. War 
ja der Vorschlag schon mehrfach.

juergen schrieb:
> Warum machst du das an den Strömen fest? Warum nicht an der Spannung am
> Eingang?

Wenn für das Auslösen ein gewisser Strom gebraucht wird, dann heißt das, 
die Schaltung ist niederohmiger und man benötigt eine gewisse Leistung, 
damit sie aktiv wird. Eine 12V-Quelle liefert die paar mA ohne weiteres, 
ein Störquelle nicht.
Du könntest jetzt den LED-Strom auf 100µA einstellen und den 
Arbeitswiderstand am Kollektor auf 50kΩ. Oder du nimmst 5mA und hast als 
Arbeitswiderstand 1kΩ. Beides geht bei CTR=100%. Aber die erste Variante 
schaltet bei eingekoppelten 200µA, die zweite noch lange nicht.

Deshalb auch der Teiler, die geschalteten 12V sollten z.B. 1:1 oder auch 
1:2 runtergeteilt werden. Der Spannungsteiler belastet dadurch auch 
eingestreute Störungen bei offenem Schalter und die müssten viel 
energiereicher sein, damit sie wirken. Das ist ja auch bei deinem 
Spannungsteiler an der Basis so.

von Thomas (Gast)


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Hab mal mit ein paar Geräte die Störungen getestet. Ein 2200W Fön, ein 
Wasserkocher und ein Lötkolben. Eine Störungen ist dabei nicht 
entstanden.

Mit Arbeitswiderstand meinst du den Pullup am Pin Eingang oder?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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So ist der Test auch Harmlos, weil in diesem Kabel Hin-Leiter und 
Rück-Leiter direkt nebeneinander verlaufen. Deren Magnetfelder löschen 
sich gegenseitig aus.

Interessanter sind elektromagnetische Felder, die von Funken ausgehen. 
Alte Leuchtstoffröhren mit Bimetall-Starter und Drosselspule waren dafür 
zum Beispiel bekannt.

Oder Fotoapparate mit Xenon Blitzer.

Manche Geräte lassen sich durch die Piezo-Zünder von Feuerzeugen stören.

Und natürlich der Klassiker: Handy daneben legen und sich anrufen 
lassen.

: Bearbeitet durch User
von Thomas (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Und natürlich der Klassiker: Handy daneben legen und sich anrufen
> lassen.

Ok, geht aber genauso wenn ich jemanden Anrufe oder? (mobilbox,...)

von HildeK (Gast)


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Thomas schrieb:
> Mit Arbeitswiderstand meinst du den Pullup am Pin Eingang oder?

Ja.

von Joachim B. (jar)


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Thomas schrieb:
> Sorry für die Verwirrungen wegen den Spannungsquellen, wusste nur nicht,
> wie ich es in der Grafik einzeichnen sollen.

es gibt verschiedene GND Symbole bei eagle, z.B. AGND dann darf das auch 
2 Netze sein und jeder erkennt das die nicht verbunden sind.

von Wolfgang (Gast)


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Thomas schrieb:
> Habe jetzt noch beim 1uF Kondensator einen Widerstand von 10k eingefügt,
> damit sich dieser auch wieder komplett entladen kann.

Traust du der LED nicht zu, den Kondensator leer zu kriegen?

von Thomas (Gast)


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HildeK schrieb:
> Die LED dürfte bei sehr kleinen Strömen ca. 1V Flussspannung haben. Und
> viel weiter entlädt sich das C dann nicht, außer du wartest lange. Dann
> brauchst du nur eine etwas energiereichere Einkopplung von 200-300mV
> Amplitude und schon gibt die LED Licht ab. Mach wenigstens parallel zum
> C eine R - 1k oder auch 10k (tau = 10ms) reichen, wenn die Tasten
> manuell betätigt werden.

Wolfgang schrieb:
> Traust du der LED nicht zu, den Kondensator leer zu kriegen?

Na was nun? Brauche ich hier einen Widerstand oder nicht?

von Clemens L. (c_l)


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Thomas schrieb:
> Na was nun? Brauche ich hier einen Widerstand oder nicht?

Nicht zum Entladen des Kondensators, aber um den minimal nötigen Strom 
zu erhöhen.

von Mani W. (e-doc)


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Hier mein Vorschlag...


Den C im Eingangskreis würde ich mit 0,47 µ ansetzen...

von Klaus (Gast)


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Ich würd statt Optokoppler einen Akustikkoppler verwenden. An die 12V 
kommt eine klassische elektromechanische Klingel und daneben ein 
Mikrophon, direkt an den Arduino. Wenn die Klingel dann losgeht, reicht 
die Spannung vom Mikrophon bestimmt für genügend Eingangssignal. Meine 
Haustürklingel läßt sich von Störungen oder einem Handy nicht aus der 
Ruhe bringen;)

MfG Klaus

von Joachim B. (jar)


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Klaus schrieb:
> Ich würd statt Optokoppler einen Akustikkoppler verwenden.

also wenn schon dann in den PC, eine FFT machen und vergleichen mit dem 
richtigen Klingelmuster

von Joe F. (easylife)


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juergen schrieb:
> Wie ist das damit?

Ja das ist gut. Der Transistor verstärkt auch kleinste Störungen dann 
direkt auf ein Level, dass der Arduino es auch mitkriegt.
Applaus.
Aber was war nochmal die Frage?

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> Hier mein Vorschlag...

Der interne Pull-Up Widerstand im Mikrocontroller hat sicher weit mehr 
als 1k Ohm. Daher würde ich Platz für einen externen Pull-Up Widerstand 
vorsehen.

von Thomas (Gast)


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Danke für all eure Vorschläge, habt mir damit sehr weitergeholfen!

von Anja (Gast)


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Klaus schrieb:
> Meine
> Haustürklingel läßt sich von Störungen oder einem Handy nicht aus der
> Ruhe bringen;)

Aber der Arduino erschreckt sich sicher von der Türklingel.

Gruß Anja

von HildeK (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Hier mein Vorschlag...

Warum 25mA für die OK-LED?
Auch wenn die Maximum Ratings 50mA als Limit nennen, ich finde das 
übermäßig viel für diese Anwendung.

von juergen (Gast)


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Joe F. schrieb:
> juergen schrieb:
>> Wie ist das damit?
>
> Ja das ist gut. Der Transistor verstärkt auch kleinste Störungen dann
> direkt auf ein Level, dass der Arduino es auch mitkriegt.
> Applaus.

Das glaube ich gar nicht mal. Man könnte aber auch noch zusätzlich, wenn 
das beruhigt, einen Kondensator parallel zu dem 3KOhm-Widerstand 
schalten.
Dann kann gar nichts mehr passieren. Probiers' doch einfach mal aus!



> Aber was war nochmal die Frage?

Störsicherheit!


Den Vorschlag von Mani W. finde ich gut. Mit 470 Ohm fließt schon mal
vernünftig Strom durch die LED im Optokoppler und die Schaltung dürfte 
so auch höchstwahrscheinlich störsicher sein, auch mit 20m Leitung. 
Falls nicht, würde ich das mit dem zusätzlichen Transistor probieren.

Ob der Transistor im Optokoppler die Spannung am Pull Up-Widerstand 
soweit wie nötig runterziehen kann, ist auch nicht unbedingt gesagt.
Fraglich, ob dafür genügend Basisstrom generiert werden kann.

Falls nicht, müßte noch eine Verstärkerschaltung am Ausgang folgen.
Dann am besten mit dem Optokoppler 6N136. Dann wären am Ausgang 5V und 
0V für high und low möglich.

von HildeK (Gast)


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juergen schrieb:
> Ob der Transistor im Optokoppler die Spannung am Pull Up-Widerstand
> soweit wie nötig runterziehen kann, ist auch nicht unbedingt gesagt.
> Fraglich, ob dafür genügend Basisstrom generiert werden kann.

Natürlich kann er das.
CTR ist > 50%, beim A-Typ >80%. 1k an 5V sind 5mA, dafür braucht man 
dann einen LED-Strom von >10mA bzw. beim A-Typ von >6.25mA. Also: 
Verstärker am Ausgang überflüssig!

von Joe F. (easylife)


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juergen schrieb:
> Dann kann gar nichts mehr passieren. Probiers' doch einfach mal aus!
>
>> Aber was war nochmal die Frage?
>
> Störsicherheit!

Erläutere doch bitte mal, wie der Transistor die Störsicherheit erhöhen 
soll. Ich komme nicht dahinter.

von HildeK (Gast)


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Joe F. schrieb:
> Erläutere doch bitte mal, wie der Transistor die Störsicherheit erhöhen
> soll. Ich komme nicht dahinter.

Ja bitte, für mich auch!

Ich hatte ja weiter oben schon mal versucht darzustellen, warum ich 
glaube, dass sie dadurch sogar geringer wird.

von Mani W. (e-doc)


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juergen schrieb:
> Ob der Transistor im Optokoppler die Spannung am Pull Up-Widerstand
> soweit wie nötig runterziehen kann, ist auch nicht unbedingt gesagt.

Und sollte es sich wider Erwarten (Praxis) doch nicht ausgehen, dann
den Pull-Up auf 1,5 bis 2,7 Kilo erhöhen...

Joe F. schrieb:
> Erläutere doch bitte mal, wie der Transistor die Störsicherheit erhöhen
> soll. Ich komme nicht dahinter.


HildeK schrieb:
> Ja bitte, für mich auch!
>
> Ich hatte ja weiter oben schon mal versucht darzustellen, warum ich
> glaube, dass sie dadurch sogar geringer wird.

Und für mich auch, bitte...

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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> Störsicherheit

Kindergarten! Ein älterer Kollege erzählte mal etwas von einem Reh oder 
so ähnlich, das muß irgendwas mit einer Spule und einem Kontakt gewesen 
sein.

Vergessen, was das war und wie das geht?

von Mani W. (e-doc)


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Manfred schrieb:
> Reh oder
> so ähnlich, das muß irgendwas mit einer Spule und einem Kontakt gewesen
> sein.

Ja, das wird ein Rehlein sein, klein und zart, aber doch sehr
unempfindlich...

Man muss nur das Prellen der Hinterläufe beachten...

von Manfred (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Ja, das wird ein Rehlein sein, klein und zart, aber doch sehr
> unempfindlich...
>
> Man muss nur das Prellen der Hinterläufe beachten...

von Mani W. (e-doc)


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Ich habe die ursprüngliche Schaltung mit Optokoppler jetzt
darunter mit einem "Rehlein" (Relais) gezeichnet...

Der Aufwand ist wesentlich einfacher und die Störspannungsfestigkeit
von der Eingangsseite maximal hoch - mit dem 1K Pull-Up klappt das
ohne Datenblätter studieren zu müssen...

Die Freilaufdiode kann man sich auch sparen, da ja nur Taster
als Bedienung vorgesehen sind...

: Bearbeitet durch User
von Joe F. (easylife)


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Da geht noch was.
AES-128 über 433 MHz evtl.

: Bearbeitet durch User
von Mani W. (e-doc)


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Joe F. schrieb:
> Da geht noch was.

Ja!

Den 47K kann man einsparen...


Jetzt geht aber nichts mehr?

von Joe F. (easylife)


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Dieser ganze Thread wird bei mir unter "greatest bullshit 2017" 
abgespeichert. Highlight ist die Idee, Störimpulse per Transistor zu 
verstärken.
Die erste Schaltung vom TO ist vollkommen ausreichend. Einen Kondensator 
parallel zum Optokoppler oder eine ESD Diode könnte man dem ganzen noch 
gönnen.
Aber mal im Ernst: wie lange ist denn so ein Störimpuls (eingekoppelt, 
ESD)?
Wie viel Energie braucht man, um eine LED zum leuchten zu bringen?
Angenommen, der Puls bringt die LED tatsächlich zum leuchten, 
unterscheidet sich das nicht deutlich von einem Tastendruck?
Wie aufwändig ist es in Software einen Tastendruck von einem Störimpuls 
zu unterscheiden? 2 Zeilen? 3 Zeilen?
Over and out.

: Bearbeitet durch User
von Anja (Gast)


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Joe F. schrieb:
> Aber mal im Ernst: wie lange ist denn so ein Störimpuls (eingekoppelt,
> ESD)?

Bürstenfeuer von einer nicht entstörten Bohrmaschine hat zwar nur kurze 
(wenige ns) Pulse aber bis zu kHz Wiederholrate und das u.U. alle 10-20 
ms.
Da halte ich die Schaltung von Mani (ohne die 47K) schon für optimiert.

Bei einer professionellen Schaltung würde man auch noch darauf achten 
daß ein Kurzschluß auf der 12 V Leitung strombegrenzt ist und auch 
Störungen hierauf keine Rückwirkung auf den 5V-Teil haben. (Kondensator 
gegen Metallgehäuse oder Drossel oder Längswiderstand).

Gruß Anja

von Anja (Gast)


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Joe F. schrieb:
> Wie viel Energie braucht man, um eine LED zum leuchten zu bringen?

Burst-Generator mit der LED-Leitung in der Koppelzange reicht aus um die 
LED im Takt blinken zu lassen.

Gruß Anja

von Helmut L. (helmi1)


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Mani W. schrieb:
> Die Freilaufdiode kann man sich auch sparen, da ja nur Taster
> als Bedienung vorgesehen sind...

YMMD.

Die Induktionsspitze vom Relais streut dir auch sicher nicht in deinem 
Controller?

von Wolfgang (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Die Freilaufdiode kann man sich auch sparen, da ja nur Taster
> als Bedienung vorgesehen sind...

Wie man's mag. Dann sollen sich die Tasterkontakte aber nicht über 
Abreißfunkten beschweren. Brutzelreste erhöhen nicht gerade die 
Kontaktfreudigkeit.

von juergen (Gast)


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Joe F. schrieb:
> juergen schrieb:
>> Dann kann gar nichts mehr passieren. Probiers' doch einfach mal aus!
>>
>>> Aber was war nochmal die Frage?
>>
>> Störsicherheit!
>
> Erläutere doch bitte mal, wie der Transistor die Störsicherheit erhöhen
> soll. Ich komme nicht dahinter.

Auf vielfachen Wunsch: Die Basis des Transistors liegt über den 
3k-Widerstand auf GND. Da muß erst mal eine Störspannung gegenankommen!

Was die Ausgangsseite anbelangt, die Bemessung des Pull-Up-Widerstandes;
das steht doch alles genauestens erklärt in Fachbüchern (festverdrahtete 
Logik (Grundlagen zu TTL /CMOS-Schaltungen). Da braucht man doch nur 
kurz reingucken, dann weiß man, was zu tun ist. So ein einfacher Kram 
ist doch kein Diskussionsthema, wenn man selber leicht Klarheit schaffen 
kann!

Ich werde auch keine Berechnungen anstellen, ob die erforderlichen 
Potentiale am Ausgang des Optokopplers erreicht werden. Falls es nicht, 
schaltet mal halt einen Verstärker dahinter. Mein Vorschlag war eine 
Alternative. Wie eine solche Schaltung aussieht, kann man in der 
Elektor-Fachbuchreihe (30x Schaltungen) von 1982 nachvollziehen.


LG

von HildeK (Gast)


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juergen schrieb:
> Auf vielfachen Wunsch: Die Basis des Transistors liegt über den
> 3k-Widerstand auf GND. Da muß erst mal eine Störspannung gegenankommen!
Das geht auch parallel zur OK-LED. Und da muss der Pegel noch größer 
werden wie bei der BE-Strecke (rund 1V statt 0.6V). Wo ist der Vorteil? 
Ich sehe nur einen Nachteil, dass nämlich der Strom durch die BE-Strecke 
durch den Transistor um z.B. 100 (beispielhaft) verstärkt wird, dass 
also die LED schon bei einem hundertstel ausreichend leuchtet. Also um 
Faktor 100 empfindlicher als ohne Transistor.
Den OK kannst du auch ersatzweise als Transistor ansehen, mit einer 
Stromverstärkung von 0.5 ... 6 (bei dem o.g. OK). Du machst daraus einen 
zweistufigen Verstärker, in Summe mit dann 50 ... 300 Stromverstärkung.

> Was die Ausgangsseite anbelangt, die Bemessung des Pull-Up-Widerstandes;
> das steht doch alles genauestens erklärt in Fachbüchern (festverdrahtete
> Logik (Grundlagen zu TTL /CMOS-Schaltungen). Da braucht man doch nur
> kurz reingucken, dann weiß man, was zu tun ist.
Doch, in dem Fall ist der ausgangsseitige Pullup ein Teil der 
Übertragungsfunktion. Durch den fließt ein Strom, proportional zum Strom 
durch die OK-LED - mit dem Faktor CTR, und nicht mehr. Machst du den 
hochohmig, wird schon bei kleineren LED-Strömen geschaltet.

> So ein einfacher Kram
> ist doch kein Diskussionsthema, wenn man selber leicht Klarheit schaffen
> kann!

Offenbar ist es dir (noch) nicht klar. Wo ist das Verständnisproblem?

von Mani W. (e-doc)


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Anja schrieb:
> Bei einer professionellen Schaltung würde man auch noch darauf achten
> daß ein Kurzschluß auf der 12 V Leitung strombegrenzt ist

Helmut L. schrieb:
> Die Induktionsspitze vom Relais streut dir auch sicher nicht in deinem
> Controller?

Habe das Schaltbild ergänzt für die Leute, die nicht jedes einzelne
Bauteil einsparen wollen...

Das kleine Lämpchen (Led mit Vorwiderstand) parallel zur Sicherung
würde bei einem Schluss auf den
Tasterleitungen im Fehlerfall dann etwas aufleuchten...

von Mani W. (e-doc)


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Wolfgang schrieb:
> Mani W. schrieb:
>> Die Freilaufdiode kann man sich auch sparen, da ja nur Taster
>> als Bedienung vorgesehen sind...
>
> Wie man's mag. Dann sollen sich die Tasterkontakte aber nicht über
> Abreißfunkten beschweren. Brutzelreste erhöhen nicht gerade die
> Kontaktfreudigkeit.

Ein 12V Miniatur-Printrelais für 8A/250VAC hat beispielsweise

660 R

18 mA


Das ist selbst für einen Printtaster kein Problem...

von HildeK (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Das ist selbst für einen Printtaster kein Problem...

Auch da gibt es den Öffnungsfunken und den mag der Taster auf Dauer 
nicht.

von Helmut L. (helmi1)


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Mani W. schrieb:
> Habe das Schaltbild ergänzt für die Leute, die nicht jedes einzelne
> Bauteil einsparen wollen...

Zu was sind denn die beiden 47K Widerstaende gut? Die kannst du 
weglassen da ueberfluessig. Und sag jetzt nicht zum entladen der Cs. Die 
werden schon durch die Kollektor-Emitterstrecke bzw. duch den 
Relaiskontakt entladen.

von Wolfgang (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Das ist selbst für einen Printtaster kein Problem...

Der Hochspannungsfunke ist das Problem für die Kontakte

von Mani W. (e-doc)


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Mani W. schrieb:
> Den 47K kann man einsparen...

von juergen (Gast)


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HildeK schrieb:
> juergen schrieb:

> Offenbar ist es dir (noch) nicht klar. Wo ist das Verständnisproblem?

Die Aufgabenstellung ist einfach, Lösungen wurden ausreichend viele 
aufgezeigt, für mich ist die Angelegenheit erledigt.

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