Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Optokoppler bei geringen Strömen


von Dirk D. (onemintyulep)


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Ich plane grade einen Tiefentladeschutz für meine Solarladestation (der 
MPPT-Regler schaltet zwar bei Unterspannung die Last ab, aber nicht sich 
selbst. Das kann zB. bei Schnee auf dem Modul in wenigen Tagen die 
Batterie leersaugen)
Der Tiefentladeschutz ist kein Problem, aber ich würde das gerne so 
machen dass der Regler wieder anspringt wenn die Sonne scheint. Das 
sollte mit einem Optokoppler gehen der direkt ans Solarmodul 
angeschlossen wird und die Wiedereinschaltgrenze nach unten versetzt. 
Dazu sind nur ca. 50uA nötig. Da die Schaltung natürlich nur so wenig 
Strom wie nötig abzweigen soll, stellt sich die Frage wie niedrig der 
LED-Strom für den Optokoppler werden darf. Grade diesen Teil kann ich 
aber schlecht empirisch ermitteln, da bräuchte ich ja eine zweite 
Spannungsquelle (Solarspannung bis zu 92V).
Wer hat damit Erfahrung? Wie verhält sich ein realer Optokoppler bei 
sehr geringen Strömen? Der Optokoppler in der Simulation scheint die 
Abhängigkeit CTR/If gar nicht abzubilden. Das Datenblatt meines 
Optokopplers endet bei 0.1mA.
In der Realität wäre R2/R4 ein Trimmer. Der FET ist nur generisch. 
Batteriespannung ist 21V-28.8V. Der Optokoppler wäre ein PC715V0NSZXF 
mit CTR 600%/1mA. Die Hysterese der LVD ist relativ gering da ja immer 
wenn geschaltet wird die Last schon weg ist. Daher auch die grossen 
R5/R6 am Gate des FET.

von hopplapoppler (Gast)


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Dirk D. schrieb:

> Abhängigkeit CTR/If gar nicht abzubilden. Das Datenblatt meines
> Optokopplers endet bei 0.1mA.

Welchen ctr soll der dort noch haben? Der tendiert vermutlich dort schon 
gegen Null bzw. recht niedrig, den hoechstwert wird er meist beim 
Nominalstrom von 5 oder 10mA haben. Zeig doch mal das DB wer will sich 
das schon suchen. Dann hat der ja auch eine nicht geringe 
Temperaturabhaengigkeit, bei einer Solaranwendung evtl. auch zu 
beachten. Dann kommt noch die Alterung dazu.
Wenn das zu knapp ausgelegt wird funktioniert das nur eine Saison und 
auch nur wenn das Wetter stimmt ...

von Clemens L. (c_l)


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Dirk D. schrieb:
> Wie verhält sich ein realer Optokoppler bei sehr geringen Strömen?

CTR nahe Null. Und das ist normalerweise auch gut so, damit kleine 
Leckströme nicht den Rest der Schaltung durcheinanderbringen.

Der Ausgangsstrom könnte also in der selben Größenordnung sein wie der 
Ausgangs-Leckstrom (collector dark current), ist also unbrauchbar.

von Dirk D. (onemintyulep)


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hopplapoppler schrieb:
> Welchen ctr soll der dort noch haben?

Der hat bei 0.1mA schon 400%.
Es ist ja nicht so dass ich mit zB. 0.1mA nicht leben könnte. Aber voll 
durchtreten geht nicht weil dann die Hysterese zu klein wird und es 
oszillieren würde. Idealerweise muss ich das so berechnen dass erst bei 
21V die Wiedereinschaltgrenze erreicht wird. Ich brauche eigentlich 
einen Tipp wie ich das entweder berechne oder simuliere.

von Olaf (Gast)


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> Der hat bei 0.1mA schon 400%.

Temperaturbereich, Exemplarstreuungen und Alterung beachten. Also obigen 
Wert schonmal durch 4 Teilen.

Olaf

von oszi40 (Gast)


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Dirk D. schrieb:
> in der Simulation scheint

... nie Schmutz oder Kondenswasser vorzukommem. :-) Allzu hochohmig kann 
auch sehr empfindlich werden.

von Hmm (Gast)


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Eine (!) Untere Grenze ergibt sich dann mit Dunkelstrom(MIN) / CTR(MAX). 
D.h. man muss im Transistor genug Strom verursachen, um den Zustand LED 
leuchtet und LED aus unterscheiden zu können.

Schwierig ist:
- CTR ist temperaturabhängig
- CTR ist vom Strom abhängig
- Dunkelstrom ist temperaturabhängig.
Bei einem PC357 sind das je nach Temeratur 2µA. Das CTR wäre z.B. 10%, 
womit 20µA minimal wären.

Zwecks sinnvoller Unterscheidbarkeit ON/OFF würde ich das z.B. das 
5-fache annehmen. Also 100µA. Klingt fast brauchbar. Ob das WIRKLICH 
tut, weiß ich nicht. 100µA kommt in der CTR versus Kollektorstromkurve 
im Datenblatt jedenfalls vor, was impliziert, dass man das noch messen 
konnte (Funktion müsste also da sein).

Ich tippe darauf, dass das fürchterlich langsam ist, aber das ist hier 
ja egal.

Bau es auf, das ist die einzig sinnvolle Vorgehensweise hier. Und dann 
Kurven messen, und dann auch Mit Föhn / Kältespray traktieren und kucken 
obs noch tut.

von hauspapa (Gast)


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1mA kostet Dich im Jahr 4Ah

Dirk D. schrieb:
> Der Optokoppler in der Simulation scheint die
> Abhängigkeit CTR/If gar nicht abzubilden.

Natürlich nicht, wenn V2=0 ist kann ja auch kein Strom durch die 
Sendediode fliessen.

Zum Grundproblem:
1mA am Optokoppler kostet dich etwa 100mW.
100uA entsprechend 10mW.
Das Jahr hat knapp 9000Stunden.
Mehr als die Hälfte davon ist Nacht oder Schnee auf dem Modul.
bei 1mA bedeutet das unterm Strich: etwa 16Ah weniger in der Batterie.
bei 100uA entsprechend 1,6Ah.

Wenn dir das zuviel ist:
Über einen hochohmigen Widerstand einen Kondensator laden und  wenn der 
genug geladen ist diesen auf den Optokoppler schalten, dabei entlädt 
sich der Kondensator wieder. Arbeitet nicht kontinuierlich sondern 
zyklisch, was wenn dein Regler wieder angelaufen ist vermutlich kein 
Problem darstellt. Programmieren muss man nicht können, das Teil was das 
Ein/Ausschalten des Optokopplers übernimmt nenn sich Reset IC und die 
Spannung bei der das passiert lässt sich über einen simplen 
Spannungsteiler einstellen.

viel Erfolg
hauspapa

von hauspapa (Gast)


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hauspapa schrieb:
> 1mA kostet Dich im Jahr 4Ah

an der Solarzelle

von Purzel H. (hacky)


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Weshalb will man Potentialtrennung ? Braucht's doch gar nicht, bringt 
doch gar nichts.

von Dirk D. (onemintyulep)


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Dann werde ich das Teil für >0.1mA auslegen. Das hatte ich schon geahnt, 
deshalb habe ich ja gefragt. Ist halt blöd wenn es bei 3V anspringt und 
dann wirds nicht hell.

hauspapa schrieb:
>> 1mA kostet Dich im Jahr 4Ah
>
> an der Solarzelle

Da geht es nicht um den Ertrag, sondern ums nackte Überleben: Ein 136V 
Modul bringt bei derzeitigem Wetter um diese Jahreszeit ca. 20Wh/Tag.
Der Regler braucht davon 17Wh (25mA). Von den verbleibenden 4Wh zwackt 
jedes mA am Modul 0.5Wh ab und das sind 12%...
Im Sommer hat man ca. 20x soviel Energie wie im Dezember.

Zwölf M. schrieb:
> Weshalb will man Potentialtrennung ? Braucht's doch gar nicht, bringt
> doch gar nichts.

Wie meinst du das? Zwischen Solarmodul und Batterie ist ein Laderegler. 
Wenn man die brückt funktioniert der nicht.

oszi40 schrieb:
> ... nie Schmutz oder Kondenswasser vorzukommem. :-) Allzu hochohmig kann
> auch sehr empfindlich werden.

Das ist... richtig :) Mit einer besonders sparsamen Elektronik am 
Pedelec habe ich das schon lernen dürfen. Aber das hier kommt in die 
Garage.
Mit der Solarenergie werden die Pedelecs geladen.

Danke allen!

Dirk

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


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Dirk D. schrieb:
> Zwölf M. schrieb:
>> Weshalb will man Potentialtrennung ? Braucht's doch gar nicht, bringt
>> doch gar nichts.
> Wie meinst du das? Zwischen Solarmodul und Batterie ist ein Laderegler.
Aber da ist weit&breit keine Potentialtrennung. Entweder ist die Masse 
oder die Plusleitung druchgezogen. Deshalb braucht man prinzipiell 
keinen Optokoppler.

> Wenn man die brückt funktioniert der nicht.
Wer will da was "brücken"? Man muss ja nur signalisieren, dass die 
Spannung zu gering ist und dann den Schalter betätigen.

von Dirk D. (onemintyulep)


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Ja richtig, in meinem Fall ist die Plusleitung auch in der Realität 
durchgehend. Ich wollte einfach sicherheitshalber den Laderegler als 
Blackbox behandeln. Hat auch mit meinen Kenntnissen zu tun ;) Aber die 
gleiche Schaltung wird dann auch mit einem anderen Regler an gemeinsamer 
Masse funktionieren, nicht wahr.

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