Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verstärkung reicht nicht?


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von James Spade (Gast)


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Ich habe hier ein Problem mit einem Optokoppler, welches ich nicht 
verstehe. Schaltplan ist im Anhang.

Von links kommt ein 5-V-Signal über einen 1k-Widerstand (ich habe es 
statt diesem auch schon mit 610 Ohm versucht). Das gibt einen Strom von 
ca. 5 mA durch den Optokoppler. Laut Datenblatt ( 
https://www.mouser.de/datasheet/2/408/TLP293-4_datasheet_en_20190520-737014.pdf 
) hat dieser eine Verstärkung von mindestens 50 - das wären dann ca. 250 
mA.

Das Relais (RZ03-1C4-D024, 24 V, 
https://www.mouser.de/datasheet/2/418/5/ENG_DS_RZ_0920-729230.pdf ) hat 
einen Spulenwiderstand von 1440 Ohm, was bei 24 V knapp 20 mA ergeben 
sollte - also ganz sicher innerhalb des Bereiches, den der Optokoppler 
schaffen müsste.

Trotzdem funktioniert es nicht, bei einem Vorwiderstand von 1k zieht das 
Relais gar nicht an, die ausgangsseitige Spannung über der Spule bricht 
komplett zusammen. Ohne Relais (also Optokoppler im Leerlauf) erhalte 
ich immerhin noch magere 15V. Bei einem Vorwiderstand von 610 Ohm zieht 
es mit Mühe an, aber auch nicht sauber und stabil.

Offenbar passt mit der Verstärkung irgendwas nicht - was habe ich hier 
übersehen?

Danke!

von Gerhard (Gast)


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Die Verstärkung ist nicht min. 50, sondern min. 50%: 0,5!

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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James Spade schrieb:
> hat dieser eine Verstärkung von mindestens 50 - das wären dann ca. 250
> mA.

Du verwechselst Verstärkung mit dem CTR-Wert (50%).

von Kahl Kulator (Gast)


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James Spade schrieb:
> Offenbar passt mit der Verstärkung irgendwas nicht - was habe ich hier
> übersehen?

So ein zusätzlicher Transistor für jedes Relais bewirkt Wunder,
ist aber naturgemäss ein erheblicher Mehraufwand und übersteigt
bei Weitem die finanziellen Möglichkeiten des durchschnittlichen
Makers.

von GeraldB (Gast)


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Ist da etwa noch jeweils ein Widerstand parallel zu den Relaisspulen?

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


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GeraldB schrieb:
> Ist da etwa noch jeweils ein Widerstand parallel zu den Relaisspulen?

Klar. Sonst bekommt das ausgeschaltete Relais ja keinen H Pegel
</sarkasmus>

Angesichts des Wochentags bin ich geneigt, das als Trollpost zu sehen.

von James Spade (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Du verwechselst Verstärkung mit dem CTR-Wert (50%).

Ach ja, Prozent, nicht Faktor. Mit einem Vorwiderstand von 150 Ohm sieht 
es dann schon ganz anders aus!

von James Spade (Gast)


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Axel S. schrieb:
> GeraldB schrieb:
>> Ist da etwa noch jeweils ein Widerstand parallel zu den Relaisspulen?
>
> Klar. Sonst bekommt das ausgeschaltete Relais ja keinen H Pegel
> </sarkasmus>
>
> Angesichts des Wochentags bin ich geneigt, das als Trollpost zu sehen.

Nö, nix Trollpost. Der Widerstand zieht die GND-Seite des Relais auf 
+24V. Ohne diesen Widerstand kann es sonst passieren, dass die 
Restspannung an der Spule so hoch ist, dass die das Relais nicht 
abfallen lässt. Die 5V auf der Eingangsseite sind schließlich nicht 0V 
und 5V, sondern TTL (und da kann "low" bekanntlich auch >0V sein).

von Kahl Kulator (Gast)


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James Spade schrieb:
> Ohne diesen Widerstand kann es sonst passieren, dass die
> Restspannung an der Spule so hoch ist, dass die das Relais nicht
> abfallen lässt.

So so, Restspannung ..... da fliesst dann ein dauerhafter
Reststrom ohne Energiequelle ... perfektes Perpetuum Mobile.

Nö, nix Trollpost. Erfinderpost!

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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James Spade schrieb:
> Die 5V auf der Eingangsseite sind schließlich nicht 0V und 5V, sondern
> TTL (und da kann "low" bekanntlich auch >0V sein).

Schalte parallel zum 150R noch eine Serienschaltung aus 100uF Elko und 
150R Widerstand. Dann wird die LED im OK beim Abschalten kurz mit einer 
negativen Spannung von -2,5V versorgt und das Relais schaltet dann 
zwangsläufig ab. Außerdem unterstützt dieser Schaltungstrick das 
Einschalten.

Dann kann auch der parallelwiderstand zum Relais entfallen.

...und evtl. der LED Widerstand auf 220R vergrößert werden.

von Harald W. (wilhelms)


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James Spade schrieb:

> Schaltplan ist im Anhang.

Sind der 5V-GND und der 24V-GND miteinander verbunden?
Dann können die OKs auch durch normale Transistoren
ersetzt werden.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Da fehlt noch etwas mit Bluetooth.

von James Spade (Gast)


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James Spade schrieb:
> Nö, nix Trollpost. Der Widerstand zieht die GND-Seite des Relais auf
> +24V. Ohne diesen Widerstand kann es sonst passieren, dass die
> Restspannung an der Spule so hoch ist, dass die das Relais nicht
> abfallen lässt. Die 5V auf der Eingangsseite sind schließlich nicht 0V
> und 5V, sondern TTL (und da kann "low" bekanntlich auch >0V sein).

Na dann erkläre du mir bitte mal, warum das Relais ohne diesen 
Widerstand nicht mehr abfällt - ich bin gespannt auf dein geballtes 
Fachwissen!

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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James Spade schrieb:
> Ohne diesen Widerstand kann es sonst passieren, dass die
> Restspannung an der Spule so hoch ist, dass die das Relais nicht
> abfallen lässt.

Laut Datenblatt fällt das Relais bei 2,4 V sicher ab. Es hat 1440 Ω, 
also fällt es bei 1,6 mA sicher ab.

Da der Optokoppler ein Übertragungsverhältnis von 50% hat, muss der 
Strom an seinem Eingang unter 3,2 mA kommen, damit das Relais sicher 
abfällt.

> Die 5V auf der Eingangsseite sind schließlich nicht 0V
> und 5V, sondern TTL (und da kann "low" bekanntlich auch >0V sein)

Ja schon, aber der Low Pegel kann nur höher als 0 V sein, wenn irgendwer 
den Pin aktiv hoch zieht (was hier nicht der Fall ist). Zweitens ist der 
Low Pegel bei TTL als maximal 0,7 V definiert. Die Infrarot-LED im 
Optokoppler beginnt aber erst bei 1,2 V zu arbeiten. Insofern brauche 
ich gar nicht zu rechnen, wie viel Strom dabei fließt - es sind 0,000 
mA.

: Bearbeitet durch User
von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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Man könnte, ich mein ja nur, auch einfach Relais wählen, die die 
benötigten Isolationseigenschafen haben. Dann kann man sich den 
Kindergarten mit den Optokopplern sparen und nötigenfalls normale 
Transistoren zur Ansteuerung nehmen.

von James Spade (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Laut Datenblatt fällt das Relais bei 2,4 V sicher ab. Es hat 1440 Ω,
> also fällt es bei 1,6 mA sicher ab.
>
> Da der Optokoppler ein Übertragungsverhältnis von 50% hat, muss der
> Strom an seinem Eingang unter 3,2 mA kommen, damit das Relais sicher
> abfällt.

OK, und warum fällt das Relais in genau dieser Schaltung und unter genau 
diesen Bedingungen dann nicht ab, auch wenn deine Theorie so schön 
klingt?

von Karl B. (gustav)


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James Spade schrieb:
> OK, und warum fällt das Relais in genau dieser Schaltung und unter genau
> diesen Bedingungen dann nicht ab, auch wenn deine Theorie so schön
> klingt?

Hi,
ganz einfach, weil es ausgangsseitig ein Transistor ist.
Der hat auch einen Leckstrom. Der ist dann einfach zu groß.
Nicht umsonst gibt es Optokoppler mit sekundärseitig rausgeführtem 
Basisanschluss.
Beitrag "Re: Optoppler: Wie funktioniert der Basisanschluss??"

ciao
gustav

von Jens G. (jensig)


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James Spade schrieb:
> Stefan ⛄ F. schrieb:
>> Laut Datenblatt fällt das Relais bei 2,4 V sicher ab. Es hat 1440 Ω,
>> also fällt es bei 1,6 mA sicher ab.
>>
>> Da der Optokoppler ein Übertragungsverhältnis von 50% hat, muss der
>> Strom an seinem Eingang unter 3,2 mA kommen, damit das Relais sicher
>> abfällt.
>
> OK, und warum fällt das Relais in genau dieser Schaltung und unter genau
> diesen Bedingungen dann nicht ab, auch wenn deine Theorie so schön
> klingt?

Wie wäre es mal mit messen an den relevanten Punkten?
Offensichtlich schiebt Deine unbekannte Signalquelle immer noch 
reichlich Eingangsstrom durch den OK, so daß er nicht richtig 
abschaltet.
Dazu müsste der L-Pegel schon deutlich mehr als 1V haben, um das zu 
erreichen. Also ist das, was Du als L bezeichnest, kein richtiges L, 
schon gar nicht ein TTL-L.

Karl B. schrieb:
> James Spade schrieb:
>> OK, und warum fällt das Relais in genau dieser Schaltung und unter genau
>> diesen Bedingungen dann nicht ab, auch wenn deine Theorie so schön
>> klingt?
>
> Hi,
> ganz einfach, weil es ausgangsseitig ein Transistor ist.
> Der hat auch einen Leckstrom. Der ist dann einfach zu groß.

Aha, Reststrom im mA-Bereich bei einem 50mA-Transistor, noch dazu im 
rel. kaltem Zustand. Ich würde solch einen Transistor eher als kaputt 
bezeichnen.

> Nicht umsonst gibt es Optokoppler mit sekundärseitig rausgeführtem
> Basisanschluss.

Der ist nicht dafür gedacht, sondern um den Fototransistor schneller zu 
machen.

: Bearbeitet durch User
von Achim S. (Gast)


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James Spade schrieb:
> OK, und warum fällt das Relais in genau dieser Schaltung und unter genau
> diesen Bedingungen dann nicht ab, auch wenn deine Theorie so schön
> klingt?

weil du irgendeinen Fehler machst, der sich in dem Schaltplanschnippsel 
nicht erkennen lässt. Vielleicht betreibst du den Ausgangstransistor in 
Wirklichkeit im Inversbetrieb (in Schaltplan ist er richtig gezeichnet). 
Vielleicht hast du eine ungeeignete Treiberstufe. Vielleicht nutzt du 
das Relais für Lasten, für die es nicht geeignet ist, so dass es 
manchmal klebt.

Aus dem Informationsschnippselchen, das du bisher gegeben hast, lässt 
sich dein Schaltungsfehler leider nicht identifizieren. Wenn du willst, 
dass wir deine Fehler analyisieren, musst du schon ein vollständigeres 
Bild von Schaltung und Fehlerbeschreibung liefern. Fakt ist aber: wenn 
du den Eingang des Optokopplers wirklich mit TTL-Pegeln ansteuert (oder 
mit anderen Logikpegeln - denn "echte" TTL-Pegel wären inzwischen schon 
ziemlich exotisch), dann muss der korrekt beschaltete Optokoppler so 
sauber sperren, dass das Relais nicht deswegen angezogen bleiben darf. 
Wenn das trotzdem passiert, hast du irgendeinen Fehler in deinem Aufbau.

Karl B. schrieb:
> Der hat auch einen Leckstrom. Der ist dann einfach zu groß.

wenn der Optokoppler richtig eingesetzt wird, wäre das irgendwas im 
µA-Bereich. Davon darf das Relais nicht angezogen bleiben, wenn es nicht 
vorgeschädigt ist. Wenn der Optokoppler falsch eingesetzt wird 
(Ausgangstransistor im Inversbetrieb), dann dürfte der Leckstrom 
allerdings für diese Fehlfunktion reichen.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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James Spade schrieb:
> OK, und warum fällt das Relais in genau dieser Schaltung und unter genau
> diesen Bedingungen dann nicht ab, auch wenn deine Theorie so schön
> klingt?

Achim S. schrieb:
> weil du irgendeinen Fehler machst, der sich in dem Schaltplanschnippsel
> nicht erkennen lässt.

Schicke mir die Schaltung, dann finde ich es für dich heraus.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Jens G. schrieb:
> Karl B. schrieb:
...
>> Nicht umsonst gibt es Optokoppler mit sekundärseitig rausgeführtem
>> Basisanschluss.
>
> Der ist nicht dafür gedacht, sondern um den Fototransistor schneller zu
> machen.
Die übliche Beschaltung mit einem Widerstand zum E an dieser Basis 
reduziert auch den CTR, je nach R-Wert auch erheblich.

von Achim S. (Gast)


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HildeK schrieb:
> Die übliche Beschaltung mit einem Widerstand zum E an dieser Basis
> reduziert auch den CTR, je nach R-Wert auch erheblich.

Das ist zwar richtig. Aber ein zu hohes CTR ist sicher nicht das 
eigentliche Problem des TO. Zumal er ja zu Beginn den Strom durch die 
LED deutlich erhöhen musste, um das Relais einschalten zu können.

von HildeK (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Aber ein zu hohes CTR ist sicher nicht das
> eigentliche Problem des TO.

Genau, eher ein zu niedriges. Er muss jetzt schon zum Einschalten 
mindestens 40mA liefern an eine LED, deren max. Rating bei 50mA liegt. 
Mit dem Widerstand müsste er da noch höher gehen.

Dass es nicht abfällt, hat noch unbekannte Ursachen. Stefan F. hat es ja 
schon vorgerechnet: die LED sollte unter 3.2mA Strom abbekommen, um das 
zu erreichen. Das ist aber Best Case. Denn der CTR kann bei dem OK auch 
600 haben; wer weiß, was für ein Exemplar er vorliegen hat. Also: er 
muss dafür sorgen, dass der LED-Strom unter 260µA bleibt! Das muss man 
einfach mal nachmessen.

Und auch du hast gesagt:
Achim S. schrieb:
> Fakt ist aber: wenn
> du den Eingang des Optokopplers wirklich mit TTL-Pegeln ansteuert (oder
> mit anderen Logikpegeln - denn "echte" TTL-Pegel wären inzwischen schon
> ziemlich exotisch), dann muss der korrekt beschaltete Optokoppler so
> sauber sperren, dass das Relais nicht deswegen angezogen bleiben darf.
> Wenn das trotzdem passiert, hast du irgendeinen Fehler in deinem Aufbau.

Exakt das, wenn alle beteiligten Bauelemente (noch) in Ordnung sind.

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