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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Optokoppler schalten nicht sauber


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Autor: Thomas W. (goaty)
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Hallo,

ich habe in einer Industriesteuerung eine Digitale Schnittstelle über 
Optokoppler .
U1 ist der Koppler in der einen Maschine, U2 in der Zweiten.

Der U1 wird mit 3,3V digital angesteuert.

Auf der Seite des U2 kommt aber kein sauberes Signal an, sporadisch 
werden Flanken verschluckt.

Das Signal intern kann ich nicht messen, es handelt sich um den Eingang 
einer Industriekamera (Triggereingang).

Der Input Current ist laut Hersteller ca. 10mA.
Low Pegel ist 0.8V, High Pegel ist 2.4V.

Oszilloskop hab ich noch nicht bemüht.

Hat jemand Ahnung was ich offensichtlich falsch mache ?

Autor: HildeK (Gast)
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Thomas W. schrieb:
> Oszilloskop hab ich noch nicht bemüht.

Dann mache das mal als erstes.

Autor: karadur (Gast)
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Falscher Optokoppler. CTR typ 35%

Widerstand zu groß.

Autor: Solid State Funker (Gast)
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Thomas W. schrieb:
> Hat jemand Ahnung was ich offensichtlich falsch mache ?

Wo sind die 24V? Am Sender oder Empfänger?

Dem Schaltplan nach geschätzt am Empfänger.
Aber dann fehlt die Masseleitung.

Oder der Schaltplan ist scheisse.

Autor: Solid State Funker (Gast)
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Solid State Funker schrieb:
> Aber dann fehlt die Masseleitung.

Wie soll da sonst Strom fliessen können?

Autor: Thomas W. (goaty)
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Der Strom fließt von 24V nach GND, die nicht gezeichneten internen 
Bestandteile sind mit anderen Stromversorgungen isoliert.
Funktioniert zur Signalisierung ja auch überwiegend gut (Flanken kommen 
auf der Gegenseite an) nur eben nicht zuverlässig.

Autor: Ach Du grüne Neune (Gast)
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Den 10k Widerstand testweise auf 2k2 reduzieren.

Autor: Hmm. (Gast)
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Thomas W. schrieb:
> Der Strom fließt von 24V nach GND, die nicht gezeichneten internen
> Bestandteile sind mit anderen Stromversorgungen isoliert.
> Funktioniert zur Signalisierung ja auch überwiegend gut (Flanken kommen
> auf der Gegenseite an) nur eben nicht zuverlässig.

Das Post mit dem CTR hast du aber gelesen?
Denn da liegt der Hund begraben, vermutlich...

Autor: Sebastian S. (amateur)
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Widerstand wenigstens halbieren.

: Bearbeitet durch User
Autor: Thomas W. (goaty)
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Merci erstmal, werde das alles ausprobieren und messen.

Ich tausche auch den Koppler gegen einen ILD207, der hat ein besseres 
CTR.

Danke !

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Thomas W. schrieb:

> Ich tausche auch den Koppler gegen einen ILD207, der hat ein besseres
> CTR.

Bevor man wild tauscht sollte man zuerst ein wenig rechnen.

Autor: my2ct (Gast)
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Thomas W. schrieb:
> Ich tausche auch den Koppler gegen einen ILD207, der hat ein besseres
> CTR.

Hoffentlich warst du so schlau, den ILD207 aus dem ILD207T Binning zu 
wählen.

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Thomas W. schrieb:
> ich habe in einer Industriesteuerung eine Digitale Schnittstelle über
> Optokoppler .
Warum kannst du in einer solchen Steuerung was tauschen? Hast du die 
Hardware da selber entwickelt?

> U1 ist der Koppler in der einen Maschine, U2 in der Zweiten.
Wie sieht die weitere Beschaltung vor dem U1 und nach dem U2 aus?

> U1 ist der Koppler in der einen Maschine, U2 in der Zweiten.
Wozu so viele Koppler? Sind die 24V in der "Mitte" tatsächlich von den 
anderen Spannungen potentialgetrennt?

Autor: Thomas W. (goaty)
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Ja, meine Seite kann ich leicht ändern, die andere Seite ist eine 
Industriekamera, die lt. Datenblatt eine optisch isolierten Eingang hat, 
daher der Optokoppler im Schaltbild.
Der in der Kamera ist natürlich nur symbolisch ein ILD, den kenne ich ja 
nicht. Aber es ist 10mA angegeben.

Den ILD207 hatte ich grad da, der wird einfach reingefriemelt, mal 
sehen.

Nach dem U2 kann ich nicht sagen, ist in der Kamera.
Vor dem U1 liegen 3.3V über 270Ohm an der Diode im Koppler. Sollten so 
an die 10mA sein.

Das mit den Kopplern am Ausgang und Eingang ist oft so. Bei Zukaufteilen 
sind die Eingänge so entkoppelt, und bei mir ist der / sind die Ausgänge 
auch alle Open Emitter.

: Bearbeitet durch User
Autor: HildeK (Gast)
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Thomas W. schrieb:
> Nach dem U2 kann ich nicht sagen, ist in der Kamera.
> Vor dem U1 liegen 3.3V über 270Ohm an der Diode im Koppler. Sollten so
> an die 10mA sein.

Wenn ich es richtig verstanden habe, soll dein Kameraeingang mit 10mA 
betrieben werden? Mit den 10k an 24V sind das aber nur wenig über 2mA!

Dann: wenn der CTR so klein ist, wie oben jemand schrieb (35%), nützt 
das verkleinern des 10k nicht viel: du kämst nur auf 3.5mA bei 10mA an 
deiner LED von U1A. Der müsste also schon 100% CTR haben bei 
gleichzeitigem ändern von R1 auf 2k2.

Autor: Carl D. (jcw2)
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Thomas W. schrieb:
> Nach dem U2 kann ich nicht sagen, ist in der Kamera.
> Vor dem U1 liegen 3.3V über 270Ohm an der Diode im Koppler. Sollten so
> an die 10mA sein.
>
CTR von 35% bedeutet, mit 10mA durch die LED kann man den 
Phototransistor dazu bewegen, 3,5mA durchzulassen.
Daß er das durch die seines Arbeitswiderstands auch können muß,
also 3.3V - Ucesat -> max. 3V und damit max. 330Ω für 10mA,
ist Grundvoraussetzung. Es müssen aber auch 30mA durch die LED fließen.
Vorausgesetzt die LED kann das und der CTR ist dann immer noch so hoch.

Kamera klingt auch nicht nach Übertragung der Position eines 
mechanischen Schalters, sprich "langsam".

Autor: Thomas W. (goaty)
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Mach ich doch alles morgen, neuer Koppler mit ctr 100 und kleinerer 
widerstand und messen.

Die Kamera ist mit  max 10mA Strom im Datenblatt angegeben (bis 36V), 
sie begrenzt den Strom selber, hat also am Eingang eine 
Strombegrenzung/Vorwiderstand.

Autor: Hmm. (Gast)
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Thomas W. schrieb:
> Mach ich doch alles morgen, neuer Koppler mit ctr 100 und kleinerer
> widerstand und messen.
>
> Die Kamera ist mit  max 10mA Strom im Datenblatt angegeben (bis 36V),
> sie begrenzt den Strom selber, hat also am Eingang eine
> Strombegrenzung/Vorwiderstand.

Damit sind wir auch nicht weiter.

Was du klären musst:
Was genau ist der Eingang deiner Kamera? Lies das mal genau nach, bevor 
du herumbastelst.

Wilde vermutung: Das dürfte einfach ein Eingang sein, wo man einfach 24V 
draufschalten muss. Denn sonst könnte man ihn nicht mit einem Relais 
steueren.

Wenn das so ist, steht das im Datenblatt. Und wenn das so ist (und nur 
dann!!!), legst du 24V mal hart an und misst du den Strom, den der 
Eingang zieht.
Wenn du den Strom kennst, weißt du dann auch genau, welchen 
Vorwiderstand die LED deines OK benötigst.

Autor: Thomas W. (goaty)
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So, nochmal gelesen, "Opto-coupled with internal current limit" ist der 
Eingang,
also Widerstand einfach entfernt, der ist überhaupt nicht nötig.

Jetzt hab ich (momentan) keine Probleme mehr.

Leider hab ich nicht verstanden, was die wirkliche Ursache des Problems 
ist,
vielleicht die slew-rate der fallenden Flanke, aber ich lass es jetzt 
so.

Danke !

P.S. Den Koppler hab ich nicht getauscht und messen konnte ich auch 
nicht, weil es nicht wirklich möglich ist nah an der Kamera zu 
kontaktieren, alles Spezialstecker, da komm ich nicht dazwischen.

: Bearbeitet durch User
Autor: MaWin (Gast)
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Thomas W. schrieb:
> Der U1 wird mit 3,3V digital angesteuert

Wohl hoffentlich nicht, (Infrarot-)LEDs kommen nicht an eine Spannung.
Zumindest ein Vorwiderstand muss dazwischen.

Thomas W. schrieb:
> Aber es ist 10mA angegeben

Wie kommt man dann auf 10k an 24V, macht bei mir 2.2mA. Hast du das als 
Maximalstrom angesehen ?

Thomas W. schrieb:
> Die Kamera ist mit  max 10mA Strom im Datenblatt angegeben (bis 36V),
> sie begrenzt den Strom selber, hat also am Eingang eine
> Strombegrenzung/Vorwiderstand

Dann ohne 10k.

Thomas W. schrieb:
> Leider hab ich nicht verstanden, was die wirkliche Ursache des Problems
> ist,

Zu wenig Strom damit der Optokoppler durchschaltet.

Thomas W. schrieb:
> Vor dem U1 liegen 3.3V über 270Ohm an der Diode im Koppler.

Ach.

> Sollten so an die 10mA sein.

Das reicht bei einem CTR von 35% natürlich nicht, um 10mA zu schalten 
(aber schon 2.2mA).

Autor: Hmm. (Gast)
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Thomas W. schrieb:
> Jetzt hab ich (momentan) keine Probleme mehr.

Doch, hast du eventuell schon noch, du merkst es nur nicht mehr.

So ein Eingang wird einen Minimalstrom benötigen, um zu schalten.

Wenn du den Minimalstrom über deinen OK nicht sauber herbringst, geht 
dsa jetzt zwar noch gut, aber sobald der OK altert oder wärmer wird, 
vielleicht nicht mehr.

Also: Strom messen bei 24V, und (unter Berücksichtigung CTR, min) 
LED-Strom so ausrechnen, dass es sicher reicht.

Beispiel:
Eingang braucht 4mA, CTR,min ist 35%, Vf = 1,2V, U=24V:

Der Strom durch die LED muss mindestens sein:
I=4mA/0,35= 11,4mA

Der Vorwiderstand muss daher sein:
R<=(24V-Vf)/11,4mA=2kOhm

Dann nimmt man den nächstkleineren aus E12 oder was auch immer, wie 1k8. 
Dann tut das auch.

Autor: Thomas W. (goaty)
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Danke für den Tipp, ich werde den Strom noch messen, das hatte ich noch 
nicht gemacht.
Allerdings steht im Datenblatt nur "max 10mA" aber kein Mindeststrom, 
sondern nur Spannungspegel von "High minimum 2.4V", "Low maximum 0.8V".

Die kann ich jetzt aber leider nicht direkt an der Kamera messen.
An meinem Ausgang (also vor dem 5m Kabel), also U1 Pin8 habe ich sauber 
fast 24V, und Null Volt im Aus-Zustand.

Ich denke der Pegel HIGH sollte auch nicht das Problem sein, ich vermute 
eher der Low-Pegel bzw. der Übergang dahin macht(e) das Problem.

Autor: Hmm. (Gast)
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Thomas W. schrieb:
> Danke für den Tipp, ich werde den Strom noch messen, das hatte ich noch
> nicht gemacht.
> Allerdings steht im Datenblatt nur "max 10mA" aber kein Mindeststrom,
> sondern nur Spannungspegel von "High minimum 2.4V", "Low maximum 0.8V".

Das klingt NICHT nach einem 24V-Eingang, sondern nach 5V oder 
dergleichen.

24V-Pegel wären eher Low maximum 5V, HIGH minimum 15V oder so!

Bitte nochmals genau lesen, ob man da 24V anlegen darf!
Und bitte nicht 24V anlegen, bevor 100% sicher ist, dass das erlaubt 
ist.

Autor: Thomas W. (goaty)
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Danke, aber das passt, hing ja die ganze Zeit schon wie im Schaltbild 
gezeigt an 24V. Spannungsbereich ist 3-36V. Also kein Problem da.

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