Was ist das? Schutzschaltung am Optokoppler?

Fragender schrieb:
> Ich nehme an, dass an A ein Signal mit 12V bis 15V anliegt und B GND
> ist.

Worauf gründest du deine Annahme? Für einen derart kleinen Bereich würde 
ein einfacher Vorwiderstand reichen.

> Strombegrenzung für die Diode im Optokoppler bei Überspannung?

So sieht es aus.

Harald A. schrieb:
> Schau nochmal hin, auf den ersten Blick könnte man das mit einer
> Kostantstromquelle verwechseln.

Ob man die Schaltung "Konstantstromquelle" oder "Strombegrenzung" nennt, 
hängt vom Arbeitspunkt an.

Wolfgang schrieb:
> Worauf gründest du deine Annahme? Für einen derart kleinen Bereich würde
> ein einfacher Vorwiderstand reichen.
Sorry, da habe ich mich wohl missverständlich ausgedrückt:
Das Signal ist digital, High müsste zwischen 12V und 15V liegen. Low 
nahe 0V.

@Harald A. (embedded)
Damit wäre das geklärt. Sogar mit Rechnung zur Dimensionierung, falls 
man so etwas mal selbst braucht.
Vielen Dank!

Hm, was mir an obiger Schaltung nicht gefällt, ist, dass im Idle ständig 
12-15mA Strom gezogen werden (über die Diode im Optokoppler).
Das ist ja etwas unglücklich...

Jetzt wäre es ja schick, wenn man einfach Eingang und Ausgang jeweils 
invertieren würde. An die Betriebsspannung des Senders komme ich heran 
und könnte das Eingangssignal gegen 12V schalten statt gegen GND.
Leider weiß ich sonst nicht viel über den (proprietären) Sender, außer, 
dass er wohl über einen internen Pull-up auf High kommt. Für Low zieht 
er den runter. Ob er noch max. 20mA zusätzlich sinken kann?

Was wäre die Alternative?
Vielleicht ein H11L1M? Der braucht weniger Strom, und der Ausgang wäre 
schon invertiert?

Fragender schrieb:
> Hm, was mir an obiger Schaltung nicht gefällt, ist, dass im Idle ständig
> 12-15mA Strom gezogen werden

Das kommt drauf an, was du unter "Idle" verstehst. Bei 
sicherheitsrelevanten Schaltungen muss dauern ein Strom fließen, damit 
man merkt, wenn die Leitung ausfällt.

Fragender schrieb:
> Vielleicht ein H11L1M? Der braucht weniger Strom

Der HCPL0501 braucht auch weniger Strom. Wenn du den mit 10mA betreibst, 
hat er in obiger Schaltung selbst im im Worst Case noch einen Faktor 3 
Reserve.

Wolfgang schrieb:
> ... mit 10mA
sorry, 5mA

Wolfgang schrieb:
> Bei sicherheitsrelevanten Schaltungen muss dauern ein Strom fließen,
> damit man merkt, wenn die Leitung ausfällt.

Nein, sicherheitsrelevant wird es nicht.
Aber stromsparend soll es sein.
Ich würde den HCPL0501 gegen einen 6N136 austauschen. Den bekomme ich 
leichter. Er hat allerdings ein etwas geringeres CTR. Bei 5mA Input käme 
dann noch ~1mA hinten heraus. Für den 22k R3 sollte das aber reichen.

Dann könnte ich den Eingang immer noch invertieren.
5mA sollte der Sender wohl sinken können...

Fragender schrieb:
> Aber stromsparend soll es sein.
> Ich würde den HCPL0501 gegen einen 6N136 austauschen.

Für den 6N136 wird auch nur ein CTR von 15% garantiert. Wie wäre es mit 
einem LTV356, immerhin CTR > 50%

Max D. schrieb:
> Die Spannung riecht nach Kfz. Damit ist der Transistor zum Schutz der
> ired im koppler vor kurzer Überspannung (load-dump test als Beispiel).

Oder liegt am Ende gar Wechselspannung an A-B an?

Wolfgang schrieb:
> Für den 6N136 wird auch nur ein CTR von 15% garantiert. Wie wäre es mit
> einem LTV356, immerhin CTR > 50%

Für den 6N136 finde ich je nach Hersteller unterschiedliche Werte. Der 
von LiteOn (den ich kaufen würde) hat min. 19%, typical 24%.
Der HCPL0501 von OnSemi hat min. 19%, typ. 27%.

Der LTV356 ist deutlich langsamer. Für 4800baud sollte es immer noch 
reichen, aber da wäre mir etwas mehr Puffer lieber. Wenn ich am Ende auf 
der Detektor-Seite einen kleineren Pull-up brauche, dann fließt hinten 
der Strom, den ich vorne gespart habe.

Fragender schrieb:
> Der LTV356 ist deutlich langsamer.

Wenn Geschwindigkeit bei dir ein Kriterium ist, musst du bei den 
Optokopplern auf die Geschwindigkeit achten. Das ist klar ;-)

Benutze einfache eine parametrische Suche, um was passendes zu finden
https://www.digikey.de/products/de/isolators/optoisolators-transistor-photovoltaic-output/903

Schorsch X. schrieb:
> Irgendwann wird aber dem Q1 zu warm werden.

Irgendwann schon, aber mehr als 100mA verträgt Q1 sowieso nicht. Also 
ist Ende bei ca. 120V Eingangsspannung, da hat er dann eine 
Verlustleistung von 250mW. Das ist dann auch seine Grenze.
Der R1 wird dabei weit mehr belastet: den 1k-Widerstand wird man dann 
auf >15W auslegen müssen ...
Der Transistor beginnt seine Arbeit erst ab ca. 20-25V - mit wenigen mW 
P.
Der R1 muss dann schon mehr als 0.5W abführen. Für mich ist R1 der 
ungünstige Teil der Schaltung.

Mit den max. Ratings des OK-Stromes (25mA) sind die gewählten 21mA auch 
schon recht viel. Und dessen CTR ist unterirdisch. Das Teil ist für 
High-Speed optimiert und die Frage ist: Ist das hier erforderlich? Wohl 
kaum, sonst wäre R3 nicht so groß gewählt.
Wenn nicht, dann sollte man einen OK aussuchen, um den Strom deutlich 
reduzieren zu können (siehe Post von peda). Und dann braucht man den 
Transistor u.U. gar nicht. Wenn man den vorgeschlagenen nominal bei 1mA 
an 12V betreibt (R1=10k), dann können ihn Pulse mit 400V...500V am 
Eingang noch nicht umbringen. Die Verlustleistung an R1 wäre dann aber 
wieder sehr groß.
Bei dem gewählten R3 kann man den LED-Strom noch deutlich kleiner 
machen.

Leider wurde die Anwendung nicht genannt. Welche Maximalspannung soll 
abgefangen werden und für wie lange liegt die an?

HildeK schrieb:
> Leider wurde die Anwendung nicht genannt. Welche Maximalspannung soll
> abgefangen werden und für wie lange liegt die an?
Die Schaltung habe ich in einem Seatalk-Eingang gefunden.
Da dürften eigentlich nur 12V als Signalpegel anliegen. Keine Ahnung, ob 
der Seatalk-Sender einfach die Bordnetz-Spannung ungeregelt auf die 
Leitung gibt oder ob er auf 12V regelt.
Im ersten Fall könnten ja höchstens mal 24V zusammen kommen, nämlich 
wenn jemand einen dafür ungeeigneten Seatalk-Sender im 24V Bordnetz 
betreibt.

Bei V24 wäre das ein Betrieb mit ca. 20mA Stromschleifensteuerung auf 
der Eingangsseite vergleichbar. Vermutlich wurde von einer solchen 
Schaltung abgekupfert.

In keinem einzigen KFZ Steuergerät dieser Welt verwendet man 
Optokoppler, um 12V Signale mit einem µC einzulesen. Und geschätzt 101% 
aller Steuergeräte haben einen µC. So was wird nur in den Internet-Foren 
gemacht und verbreitet sich wie eine Seuche.

Und jetzt steht es sogar schon im Wiki. 
https://www.mikrocontroller.net/wikisoftware/index.php?title=KFZ&diff=100027&oldid=97409

Also: Optokoppler nimmt man, um galvanisch zu trennen, und nicht um 
Spannungsspitzen abzufangen.

Um ein 12V Signal, das von der Bordnetzspannung abgeleitet ist 
einzulesen reichen 2-3 Widerstände und 1-2Cs . Vielleicht noch 
Klemmdioden oder ein kleiner Signaltransistor.

Mr.Åarhus schrieb:
> Optokoppler nimmt man, um galvanisch zu trennen, und nicht um
> Spannungsspitzen abzufangen.
Der  OK fängt hier ja auch keine Spannungsspitzen ab. Das macht Q1.


Der Optokoppler ist hier schon in Ordnung. Es geht um Seatalk.
Ich denke, dass da galvanische Trennung genauso wie bei NMEAxxxx zum 
Standard gehört.
Es ist ja nicht nur so, dass man sich nicht unbedingt bei einer 
Fehlfunktion Instrumente für mehrere k€ abschießen will, sondern vor 
allem: Wenn an Deinem Auto die Instrumente ausfallen, dann fährst Du 
eben rechts ran und machst den Warnblinker an.

Das war vor über 30 jahren eine patentierte Schaltung Sie diente dem 
Schutz von Optokopplern, wenn diese über längere 2-Draht-Leitungen 
betrieben werden sollten. Schädliche eingekoppelte Spitzen verringern, 
Ausfälle vermeiden. Ein kurzer Netzspannungsstoß durch Fehlhandlungen - 
Aus und peng!