Spannungsimpuls in Masseimpuls wandeln - Optokoppler?!

[Carsten (Gast)]

Hallo Miteinander!

Vorab:
Ja, ich habe die Suche bemüht!
Und meine elektronischen Kenntnisse sind derart ausgeprägt, dass ich 
mich hierfür hierher wende. ;)

Ich habe einen Durchflussmesser mit (Doppel-)Impulsausgang (links) und 
einen Zähler mit Impulseingang (rechts).
Mein Problem ist nun, dass der Durchflussmesser Impulse mit +5V liefert, 
der Zähler aber einen internen PullUp hat und daher Impulse gegen Masse 
erwartet.

Wie bekomme ich das sauber verheiratet? Optokoppler?!
Weil mir für die Auslegung des Optokopplers und der Eingangs- und 
Ausgangs-Widerstände der notwendige Background fehlt, habe ich in der 
Bucht einfach mal dieses schöne Teil geschossen: 
https://www.ebay.de/itm/PC817-4-Kanal-Optokoppler-Modul-Isolator-galvanische-Trennung/363129882232
Das funktioniert bis zum Ausgang auch erst einmal ganz prima. Der 
Ausgang schaltet so, wie man das erwarten würde. Allerdings schaltet er 
nicht die Masse des Zählers durch. Da tut sich so rein gar nichts.
Und hier verlassen mich auch meine elektronischen Fähigkeiten...

Ist ein Optokoppler hier das Mittel der Wahl? Geht’s auch 
anders/einfacher?
An dem 4,7k PullUp kann ich nichts ändern. Der ist on Board.

Das ganze läuft mit bis zu 500 Hz. Damit dürften auch alle mechanischen 
Bauteile ausscheiden.

Schön wäre halt eine Fertiglösung (siehe eBay), die relativ großzügig 
ist.
Ich habe auch andere Zähler, die den Impulseingang auf +18V ziehen 
(Widerstand leider nicht dokumentiert und bisher auch nicht gemessen).

Was ich bei dem eBay-Teil nicht verstehe, ist die Jumper-Geschichte mit 
dem 10k R2. Gegen welche Spannung zieht der hoch? Wo kommt die her??

Ich sag schon Mal besten Dank vorab!

Grüße, Carsten

[Wolfgang (Gast)]

Carsten schrieb:
> Mein Problem ist nun, dass der Durchflussmesser Impulse mit +5V liefert,
> der Zähler aber einen internen PullUp hat und daher Impulse gegen Masse
> erwartet.

Was liefert denn dein Durchflussmesser zwischen den +5V Impulsen für 
eine Spannung?

Du kannst natürlich mit deinem Signal vom Durchflussmesser einen 
Transistor in Emitterschaltung ansteuern und den als Open-Kollektor an 
den Zählereingang hängen (Basisvorwiderstand nicht vergessen).
(so wie im Artikel Relais mit Logik ansteuern unter /Schaltstufe für 
kleine Lasten/, nur ohne Relais und Freilaufdiode)

[Wolfgang (Gast)]

Carsten schrieb:
> An dem 4,7k PullUp kann ich nichts ändern. Der ist on Board.

Dann lass R2 weg.

[Carsten (Gast)]

Hallo Wolfgang, danke für Deine schnelle Antwort!

Wolfgang schrieb:
> Was liefert denn dein Durchflussmesser zwischen den +5V Impulsen für eine 
Spannung?
Keine ;). Es wäre vermutlich korrekt, wenn ich hier noch einen PullDown 
zwischen GND und M1A setze?! Größe? 5 - 10k?

Wolfgang schrieb:
>Du kannst natürlich mit deinem Signal vom Durchflussmesser einen Transistor in 
Emitterschaltung ansteuern und den als Open-Kollektor an den Zählereingang hängen 
(Basisvorwiderstand nicht vergessen).
Das klingt spannend! Prinzipiell hätte ich ja Lust, das alleine zusammen 
zu puzzeln, aber wenn das dann nicht funktioniert, wäre ich maximal 
niedergeschlagen. ;)
Könnte so eine Fertiglösung siehe Anhang meine Lösung werden? Die gibt's 
in der Bucht auch als fertige Optokoppler - Transistor-/Mosfet - 
Platine.
Die 500 Hz lassen sowohl Transistor als auch Mosfet unbeindruckt?!

Wolfgang schrieb:
> Dann lass R2 weg.
Ja, wie oben schon geschrieben: Damit habe ich so meine 
Verständnisprobleme. Dafür ist der Jumper auf der Platine. Macht am 
Ausgang jedoch keinen Unterschied.

[MCUA (Gast)]

> Könnte so eine Fertiglösung siehe Anhang meine Lösung werden?
Du brauchst nichts anderes, als einen INVerter. (Eine Möglichkeit schon 
beschrieben)
Dafür musst du keine Platinen kaufen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Carsten schrieb:
> Ist ein Optokoppler hier das Mittel der Wahl? Geht’s auch
> anders/einfacher?
Nur dann, wenn du die beiden GND verbinden kannst/darfst.

> An dem 4,7k PullUp kann ich nichts ändern. Der ist on Board.
Und den externen, parallel geschalteten R2 kannst du dir sparen.

> Mein Problem ist nun, dass der Durchflussmesser Impulse mit +5V liefert,
> der Zähler aber einen internen PullUp hat und daher Impulse gegen Masse
> erwartet.
Wenn der Ausgang ein PushPull-Ausgang ist, dann würde es vermutlich 
sogar schon reichen, den Ausgang mit dem Eingang und GND mit GND zu 
verbinden. Das whast du aber schon probiert, und es geht nicht, oder?

Wenn es nicht geht, dann hast du es mit einem Highside-Ausgang zu tun, 
der einen Open-Collector Eingang treiben muss. Und das geht so:

                 ,----- In
               |/
Out --4k7-o----|   BC547
          |    |>.
         4k7     |
          |      |
GND ------o------o------ GND

Carsten schrieb:
> Das klingt spannend! Prinzipiell hätte ich ja Lust, das alleine zusammen
> zu puzzeln, aber wenn das dann nicht funktioniert, wäre ich maximal
> niedergeschlagen. ;)
Nenn es "Lernen".

> Könnte so eine Fertiglösung siehe Anhang meine Lösung werden? Die gibt's
> in der Bucht auch als fertige Optokoppler - Transistor-/Mosfet -
> Platine.
Krasse Sache. Sowas dann für ein 1mA-Signal einzusetzen ist, wie einen 
Raupenbagger zum Spielen in den Sandkasten im Garten zu stellen.

[Carsten (Gast)]

Lothar M. schrieb:
> Krasse Sache. Sowas dann für ein 1mA-Signal einzusetzen ist, wie einen
> Raupenbagger zum Spielen in den Sandkasten im Garten zu stellen.

Der Vergleich ist gut! :D
Es ist halt eine fertige Lösung, ohne Gelöte und Gebastel, auch wenn 
damit mit Kanonen auf Spatzen geschossen ist.
Ich habe mal so eine fertige Optokoppler-Mosfet-Variante bestellt. Für 
unter fünf Euro (mit Versand) taugt die auch zum Lernen.
Ich besorg mir trotzdem noch einen BC547 und paar Widerstände und werde 
Basteln.
Galvanische Trennung ist nicht zwingend.
Und nein, direkter Anschluss läuft nicht. Das wäre zu einfach. ;)

Ich berichte!

[Manfred (Gast)]

Carsten schrieb:
> eine Fertiglösung siehe Anhang
.. gehört direkt nach der Lieferung in den Müll.

Eines dieser typischen China Arduino- / Raspberry Module, deren Funktion 
Zufall ist. Die IRF5x0 sind schöne Transistoren, aber für eine 
Logikansteuerung mit 5 Volt ungeeignet.

Lothar M. schrieb:

hat das passend aufgemalt, diese drei Bauteile wird man ja wohl 
zusammengelötet bekommen. Ich würde den 4k7 Basis-Emitter deutlich 
größer machen, eher 47k - aber es spielt auf jeden Fall so.

Ein Optokoppler macht nur Sinn, wenn zwei Schaltungsteile nicht direkt 
miteinander verbunden werden sein sollen:
Lothar M. schrieb:
> Nur dann, wenn du die beiden GND verbinden kannst/darfst.

[Carsten (Gast)]

So Freunde,

ich habe die Bauteile zusammengelötet bekommen. ;)
Es läuft so wie gewünscht und löst somit mein Problem! :)
Vielen Dank an Euch. --> Wieder was dazu gelernt.
...und es ist dezenter und simpler als die Fertiglösung. ;)

Ich habe mich derweil noch ein wenig weitergebildet.
Die Auslegung des Basiswiderstandes ist relativ großzügig, wenn der 
Transistor als reiner Schalter verwendet wird?!
Manche rechnen hier grundsätzlich (unabhängig der tatsächlichen Last) 
mit dem angegebenen Kollektorstrom des Transistors bzw. der Hälfte (wg. 
Reserve). Manche rechnen mit hFE, manche mit hFE/3...
Ist der Transistor so großzügig? D.h. der Basiswiderstand wird im 
Zweifel (deutlich) kleiner gewählt, weil bei der kleinen Last keine 
Überlastung zu erwarten ist?!

In meinem obigen Beispiel komme ich bei angenommenen 5mA Last und hFE/3 
auf einen Basiswiderstand von um die 30k.
Wird das dennoch mit einem 4k7 dauerhaft laufen, weil das ganz weit in 
Sättigung ist und ganz weit weg von Überlast?
Was macht der zu kleine Widerstand mit dem Ausgang des "Signalgebers"? 
Der hätte sicher nichts gegen den passenden Widerstand?!

Wenn es heißt, der Transistor kommt nur langsam aus der Sättigung und 
ist daher für HF-Anwendungen problematisch, wo beginnt der Bereich / ab 
wann wird es hochfrequent/problematisch? Ich brauche hier max. 500Hz.

Danke nochmal und Grüße, Carsten

P.S.: Auch bei der Fertiglösung muss man die Schraubklemmen noch selbst 
anlöten! :P

[Stefan F. (Gast)]

Dein Ansatz mit dem Optokoppler ist gut und korrekt. Der R2 ist unnötig, 
schadet aber auch nicht, wenn du ihn wie gezeichnet verbindest.

"Über den Jumper wird der jeweilige Ausgang als High oder Low
definiert." Das ist Kauderwelsh. Damit kann niemand etwas anfangen.

Bevor du das nächste mal Produkte kaufst, vergewissere dich, dass die
zugehörigen Schaltpläne verfügbar sind. Du hast da offenbar eine Katze
im Sack gekauft die nicht mit deinem Plan überein stimmt.

[Jens G. (jensig)]

>In meinem obigen Beispiel komme ich bei angenommenen 5mA Last und hFE/3
>auf einen Basiswiderstand von um die 30k.
>Wird das dennoch mit einem 4k7 dauerhaft laufen, weil das ganz weit in
>Sättigung ist und ganz weit weg von Überlast?

Was meinst du mit Überlast? Mit 4,7k haste jedenfalls 1mA Basisstrom, 
und damit ist der T bei Ic=5mA reichlich übersteuert, eigentlich schon 
zu saftig für diesen Ic. 30k wäre auch ok, wenn für den Transistor ein 
hfe von über 100 garantiert ist. Letztendlich ist das ziemlich 
unkritisch - Hauptsache, der T hat in der On-Phase eine Uce von wenigen 
0,1V.

>Was macht der zu kleine Widerstand mit dem Ausgang des "Signalgebers"?
>Der hätte sicher nichts gegen den passenden Widerstand?!

Wenn er zu niederohmig wird, belastet er den Ausgang des Signalgebers, 
so daß der evtl. nicht mehr in die Nähe von 5V für den Impuls kommt. 
Aber das sollte im Datenblatt des Signalgebers stehen, was der für einen 
Ausgang hat (OC mit PullUp-R?), bzw. welche Last er treiben kann.

>Wenn es heißt, der Transistor kommt nur langsam aus der Sättigung und
>ist daher für HF-Anwendungen problematisch, wo beginnt der Bereich / ab
>wann wird es hochfrequent/problematisch? Ich brauche hier max. 500Hz.

Paar 100kHz wären bei üblichen Transistoren noch mit Sättigung machbar, 
wenn man von üblichen 1µs Recoverytime ausgeht.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Carsten schrieb:
> Die Auslegung des Basiswiderstandes ist relativ großzügig, wenn der
> Transistor als reiner Schalter verwendet wird?!
Ja.
Du musst für den zuverlässigen Schalterbetrieb den Basiswiderstand 
"etwa" so groß machen wie den Kollektorwiderstand. Das bedeutet, dass 
die nicht weiter als eine Zehnerpotenz außeinander liegen sollten.
Oder andersrum: wenn ich einen Transistor mit 1k Lastwiderstand und 100k 
Basiswiderstand sehe, dann leuchtet ein Warnschild auf!

In deinem Fall wars einfach: der Pullup hat 4k7, dann mache ich den 
Basiswiderstand auch 4k7. Der wird ja mit 5V angesteuert und deshalb 
fließt da nicht mal 1mA und das macht die BE-Diode nicht kaputt. 
"Berechnung" fertig.
Und weil ich schon einen 4k7 zur Hand habe, dann nehme ich den auch noch 
als Pulldown...  ;-)

(An dieser Stelle könnte man dann eine "Ersatzquelle" für die beiden 4k7 
und den treibenden 5V berechnen und blablabla.... Es ändert aber im 
Großen und Ganze nichts... ;-)

> Manche rechnen hier grundsätzlich (unabhängig der tatsächlichen Last)
> mit dem angegebenen Kollektorstrom des Transistors bzw. der Hälfte (wg.
> Reserve).
Wenn ich nicht nachdenken will, dann nehme ich bei 
Kleinsignaltransistoren als Basisstrom ein Zehntel des erforderlichen 
Kollektorstroms.

> In meinem obigen Beispiel komme ich bei angenommenen 5mA Last
Du hast da nur 1mA Last: 5,2V/4,7kOhm

> In meinem obigen Beispiel komme ich bei angenommenen 5mA Last und hFE/3
> auf einen Basiswiderstand von um die 30k.
Kann man auch machen. Passt schon. Das Wichtigste ist, sich darüber mal 
Gedanken gemacht zu haben.

> Wird das dennoch mit einem 4k7 dauerhaft laufen, weil das ganz weit in
> Sättigung ist und ganz weit weg von Überlast?
Ja. Genau deshalb. Und weil im Sinne von Störfestigkeit/EMV eine 
niederohmige Schaltungsauslegung besser ist.

> Wenn es heißt, der Transistor kommt nur langsam aus der Sättigung und
> ist daher für HF-Anwendungen problematisch, wo beginnt der Bereich / ab
> wann wird es hochfrequent/problematisch? Ich brauche hier max. 500Hz.
Du hast locker 3 Zehnerpotenzen Luft nach oben.

[Carsten (Gast)]

Super!
Danke nochmal an Alle! ^^ :)