Ich habe eine SPS mit insgesamt 64 Optokopplereingängen. Broadcom gibt bei der Betriebstemperatur von 40°C eine MTTF von 2286652 (h/fail) bzw. eine FIT von 437 (Fail/10^9h) an. Wenn ein Eingang kaputt ist, steht das System. Vereinfacht gehe ich mal davon aus, dass "nur" die Optos das Probem sind, alle anderen Komponenten haben viel geringere FIT Raten (so 1-3) Wie berechne ich mir die erwartete Fehlerrate des Gesamtsystems? Wird hier einfach mit der Gesamtanzahl der Bauteile multipliziert? Also 427 * 64 = FIT vom Gesamtsystem bzw. MTTF vom Gesamtsystem = 2286652 / 64 ?
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Google kaputt https://www.elektroniknet.de/optoelektronik/led-lighting/es-lebe-der-optokoppler.190175.html
@Thomas K. Wie man die Lebensdauer verlängert war nicht die Frage, sondern wie man die Ausfallwahrscheinlichkeit bei mehreren Bauteilen berechnet.
Siemens-Norm SN 29500. Irgendwo gibt es von einer israelischen Firma eine Kalkulationshilfe u.a. auch dafür. Bitte selbst suchen, bin z.Z. intellektuell restlos überfordert.
Beitrag #7018316 wurde von einem Moderator gelöscht.
Thomas K. schrieb: > Google kaputt Scheint so zu sein, denn es kann auch Fachliteratur dazu gefunden werden. Es kann aber auch sein, dass die Grundlagen fehlen, damit etwas anfangen zu können. Es gibt dazu verschiedene Varianten und Strategien. Eine ganz einfache wäre zum Beispiel: Voraussetzungen: Die Ausfälle MTBF & MTTF verlaufen von allen Bauteilen nach der ausgeprägten Badewannenkurve mit hoher Steilheit zum Ende hin. Ein Bauteil hat mit deutlichem Abstand eine geringere MTBF & MTTF gegenüber allen anderen Bauteilen. Je mehr andere Bauteile vorhanden sind, desto größer muss der Abstand sein. Berechnung: Der Wert des Bauteils mit der geringsten MTBF & MTTF
@Dieter: Also hat eine Schaltung mit 64 Optokopplern dieselbe Ausfallwahrscheinlichkeit wie 1 Optokoppler alleine?
Martin Bauer schrieb: > Ausfallwahrscheinlichkeit wie 1 Optokoppler alleine? Nein das kannst Du dort nicht anwenden, weil die Bedingungen gerissen werden: Dieter schrieb: > Ein Bauteil hat mit deutlichem Abstand eine geringere MTBF & MTTF > gegenüber allen anderen Bauteilen. > Je mehr andere Bauteile vorhanden sind, desto größer muss der Abstand > sein.
Beitrag #7018338 wurde von einem Moderator gelöscht.
Was man nicht hat, geht nie kaputt. Bei 64 Stück sind es leider ein paar mehr. Abgesehen von der Theorie, kommt es in der Praxis natürlich auch auf die konkrete Belastung der Bauelemente an. Was nützt die schönste Berechnung wenn alles "auf Kante" genäht ist und außerdem wegen mechanischer Resonanzen die Beine abbrechen oder gefakte Bauelemente geliefert wurden?
Martin Bauer schrieb: > Wie berechne ich mir die erwartete Fehlerrate des Gesamtsystems? > Wird hier einfach mit der Gesamtanzahl der Bauteile multipliziert? Wenn man davon ausgeht, daß die Fehler unabhängig voneinander sind: Ja.
Martin Bauer schrieb: > Wie berechne ich mir die erwartete Fehlerrate des Gesamtsystems? > Wird hier einfach mit der Gesamtanzahl der Bauteile multipliziert? Was haben deine mangelnden Grundkenntnisse in Statistik jetzt genau mit Fragen rund um Mikrocontroller und sonstige digitale Elektronik zu tun? > Broadcom gibt bei der Betriebstemperatur von 40°C eine MTTF von 2286652 > (h/fail) bzw. eine FIT von 437 (Fail/10^9h) an. > Wenn ein Eingang kaputt ist, steht das System. Bei solchen Zahlen kommt es eher auf die Dimensionierung der Schaltung und das Tastverhältnis beim Betrieb. Ein Jahr hat nur etwa 8766 Stunden, d.h. spontane Ausfälle sind ausgesprochen selten. Für die langfristige Betriebssicherheit solltest du dir auch die Degradation und die Schaltungsauslegung ansehen, weil die LED altert.
Wahrscheinlichkeit, Bauteil 1 kaputt: p1 Bauteil 2 kaputt: p2 beide kaputt: p1*p2 Bt1 oder Bt2 oder beide kaputt: p1 + p2 - p1*p2 und so weiter ... konsultiere evtl. das skriptum oder ein Statistik Lehrbuch.
Was nützt die schöne Statistik der Anzahl, wenn keiner weiß wie die Teile in der Praxis belastet werden? Eine Maschine kann praktisch auch ein paar böse Spannungsspitzen haben, die in kurzer Zeit viele Wunder vollbringen. Ohne gründliche Analyse bleibt alles Theorie. Irgendwie erinnert mich die Diskussion an Studenten, die einen Widerstand auf 12 Steller genau ausgerechnet haben und dann einen 20%-Kohlewiderstand eingelötet haben. Mit etwas Glück bricht dieser dann noch auf dem Rütteltisch ab...
Beitrag #7019532 wurde vom Autor gelöscht.
Das kannst Du grafisch lösen. Du nimmst die Daten der Badewannenkurve: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Ausfallverteilung Auflösung x-Achse in 100h Schritten Addierst diese Kurven (Wertetabelle in Excel) und plottest die Gesamtkurve. Der Bereich, wo Lamda dann zwischen 0,5 bis 1 liegt (oder die Fläche unter dem Graphen), ist dann Deine Ausfallwahrscheinlichkeit Deiner Gesamtschaltung. Und wenn Du das versuchst durchzuführen, wirst Du merken, dass Dir die Angaben fehlen ab wann in Betriebsstunden der Knick von Zone II nach III stattfindet, welche Steigung der Graph in Zone III hat, ggf wie tief das Plateau der Zone II liegt. Wenn diese Angaben fehlen, liegst Du bereits bei solchen Schaltung wie Deiner bereits schon locker um eine Zehnerpotenz daneben.
Bevor ich mir zuviele Gedanken machte ueber die Lebensdauer von Optokopplern, wuerde ich schauen, die mit moeglichst wenig Strom laufen zu lassen. Im Wesentlichen geht es darum, dass die LED in der Leuchtstaerke abnehmen. Je hoeher man bestromt, je schneller. Gleichzeitig muss auf der anderen Seite eine 0 und eine 1 noch zuverlaessig erkannt werden.
Eventuell bringt die Invertierung der Logikpegel am Optokoppler da längere Lebensdauer.
Abdul K. schrieb: > Invertierung der Logikpegel am Optokoppler Kann nützlich sein (sofern die Sicherheit es zulässt). Reduzierung des LED-Stroms ist sicher die beste Lösung für ein langes LED-Leben. Allerdings muß die Auswertungs-Diode/Transistor noch nach Jahren zuverlässig Licht bekommen.
Wer weiß was da für ne komische Pampe als Diffuser drin ist. Die wird auch altern.
Wenn man die LED darin ordentlich treibt, um die Bandbreiten auszunutzen, also mit PreEmphasis und so und damit richtig fett übersteuert, dann halten die nicht so lange, wie im Datenblatt genannt. Sagen wir halbe MTBF. Bei der sicherheitskritischen 2/3-tel Auslegung kriegt man 1,4 MTBF. Stichwort: Atommigration und Felddiffusion
Purzel H. schrieb: > Bevor ich mir zuviele Gedanken machte ueber die Lebensdauer von > Optokopplern, wuerde ich schauen, die mit moeglichst wenig Strom laufen > zu lassen. Im Wesentlichen geht es darum, dass die LED in der > Leuchtstaerke abnehmen. Je hoeher man bestromt, je schneller. > Gleichzeitig muss auf der anderen Seite eine 0 und eine 1 noch > zuverlaessig erkannt werden. Wenn die LED nachlassen, dann sinkt der CTR über die Zeit. Wenn du genau den minimalstrom nimmst, bist du schneller unter der Funktionsgrenze. Wenn du mehr Strom nimmst, altern sie schneller. Wie immer muss ein guter Kompromiss her... Sowieso ist der CTR ein Parameter, der wild streut, man wird einen recht hohen LED-Strom nehmen müssen, oder man nimmt OKs mit engerem Binning (und bekommt wegen der Bauteilkriese von Cheffe eins gebraten). Man sieht schon, es ist komplexer als es aussieht ;-) Meßprofi schrieb: > Wenn man die LED darin ordentlich treibt, um die Bandbreiten > auszunutzen, also mit PreEmphasis und so und damit richtig fett > übersteuert, dann halten die nicht so lange, wie im Datenblatt genannt. > Sagen wir halbe MTBF. Mit mehr LED Strom bist du aber nicht schneller. Eher das Gegenteil ist der Fall. Der Fototransistor (wenn es ein solcher OK ist) ist dann weiter in Sättigung und braucht NOCH länger um sich zu erholen. Wir reden sowieso von SPS-Eingängen, da spielen die Schaltzeiten der OKs ohnehin kaum eine Rolle. Wers schnell braucht, nimmt ADUM und Konsorten.
Brummkreisel schrieb: > Wenn die LED nachlassen, dann sinkt der CTR über die Zeit. > > Wenn du genau den minimalstrom nimmst, bist du schneller unter der > Funktionsgrenze. Wenn du mehr Strom nimmst, altern sie schneller. Prinzipiell ja, aber bitte immer die GRÖßENORDNUGNEN im Auge behalten! So wie es da das steht könnte man denken, daß Optokoppler alle Mist sind und innerhalb weniger Jahre absolut unbrauchbar werden. Das ist sicher NICHT der Fall! Beitrag "Re: Lebensdauer Optokoppler" Wenn wir dem Artikel im Link Glauben schenken, hält so ein Optokoppler bei 5mA und 60°C Umgebungstemperatur EWIG! Selbst bei 80°C sind nach 25 BETRIEBSJAHREN gerade mal 5% CTR Abfall zu erwarten! Schaut euch die Diagramme im Artikel an, ich kopier sie hier nicht rein, dan jammert wieder einer wegen Copyright und so.
Brummkreisel schrieb: > Sowieso ist der CTR ein Parameter, der wild streut Die Datenblattschreiber geben an, bei welchem LED-Strom sie die CTR messen. Auch sind Diagramme abgebildet, wie sich die CTR bei anderen LED-Strömen ändert. Wenn man dann noch einen Faktor 2 als Sicherheit nimmt, ist das dicke ausreichend. Den Maximalstrom sollte man auf keinen Fall nehmen, das streßt den OK nur. 1..5mA sind in der Regel ausreichend. Ich benutze den HCPL-181-00CE (CTR=200..400).
Die CTR Abnahme kann nicht der einzige Mechanismus sein, der zu einem so hohen angegebenen FIT von 437 führt...
Falk B. schrieb: > Prinzipiell ja, aber bitte immer die GRÖßENORDNUGNEN im Auge behalten! > So wie es da das steht könnte man denken, daß Optokoppler alle Mist sind > und innerhalb weniger Jahre absolut unbrauchbar werden. Das ist sicher > NICHT der Fall! Zum Glück habe ich nicht postuliert, Optokoppler wären unzuverlässig :-) Wir verwenden diese in hohen Stückzahlen, und mir ist kein einziger Schaden bekannt. Ich hatte in meiner Karriere noch nie auch nur ein einziges Problem mit diesen Dingern, und ich bin schon eine Zeit dabei. Wobei doch, einmal habe ich Optokoppler für eine UART benutzt. War aber nicht der Fehler des Optokopplers, sondern ein (damals noch) naiver Entwickler hat sich UART-Timings einfacher vorgestellt hat als sie sind.
Brummkreisel schrieb: > und mir ist kein einziger Schaden bekannt. Das kann ich nicht unterschreiben. Einige wenige sind schon ausgefallen. Es ist aber auch ein Unterschied ob Du einen analogen oder einen digitalen benutzt.
oszi40 schrieb: > Das kann ich nicht unterschreiben. Einige wenige sind schon ausgefallen. > Es ist aber auch ein Unterschied ob Du einen analogen oder einen > digitalen benutzt. Ein Optokoppler ist immer ein analoges Bauteil. Was meinst du mit digital? Einen mit Treiberstufe am Ausgang? Benutzen wir nicht mehr, seit wir Microcontroller mit Schmitt-Trigger-Eingängen haben. Wir hatten hier tatsächlich noch nie Probleme, die bis zur Entwicklung vorgedrungen sind. Und wir verbauen viele Optokoppler. Wegen Geräten im Aussenbereich sind die eigentlich für jeden IO nötig.
Ich denke mal, Optokoppler sind das Hauptbauteil in Steuerungen aller Art. Das Ausfallrisiko ist deutlich höher, wenn man die empfindliche CPU direkt nur über Widerstände mit der rauhen Außenwelt koppelt.
Brummkreisel schrieb: > Ein Optokoppler ist immer ein analoges Bauteil. Was meinst du mit > digital? Deren bevorzugte Anwendung (ja, auch interne Beschaltung - nicht immer ist da nur LED und Fotodiode/-transistor drinne). Es gibt da doch verschiedenste zu kaufen. Steht dann auch in der Beschreibung bzw. ganz oben im Datenblatt.
V_cc schrieb: > Es gibt da doch verschiedenste zu kaufen. Steht dann auch in der > Beschreibung bzw. ganz oben im Datenblatt. Das ist mir bekannt. Das meinte ich ja mit "Treibern am Ausgang". Die gibts integriert. Beispiel: https://de.farnell.com/panasonic/aps1241s/optocoupler-digital-3-75kv-sop/dp/2809800 Warum ich Optokoppler immer als Analogbauteile sehe: Zieht man nur einen Pullup, steigt die Ausgangsspannung "langsam" an, über µs. Zu langsam für, sagen wir mal, 74er Logik, die ja eine min Anstiegsgeschwindigkeit voraussetzt (500ns, wenn ich mich richtig entsinne). Wers nicht glaubt, lese es bitte nach. Eventuell hier: https://www.ti.com/lit/an/scla011/scla011.pdf?ts=1648804808269&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.at%252F Das Signal aus einem OK mit Transistora/Diodenausgang setzt also eine Vorverarbeitung voraus, will man es in digitaler Logik nutzen. Im Einfachsten Fall ein Schmitt-Trigger (nenne ich gerne 1-Bit-ADC ;-)). Moderne µC-Serien benötigen das oft nicht mehr. STM32 zum Beispiel haben Schmitt-Triger-Eingänge (überhaupt haben die IOs der STM32 nette Eigenschaften, aber das ist offtopic).
Martin Bauer schrieb: > Wenn ein Eingang kaputt ist, steht das System. Also ein Systemfehler. Software oder Hardware? Werden denn alle 64 Eingänge gebraucht?
Brummkreisel schrieb: > Ein Optokoppler ist immer ein analoges Bauteil. Was meinst du mit > digital? Einen mit Treiberstufe am Ausgang? > Benutzen wir nicht mehr, seit wir Microcontroller mit > Schmitt-Trigger-Eingängen haben. Das ist NICHT das Gleiche! Ein schneller Koppler ala 6N137 mit aktivem Empfänger und Ausgangstreiber ist deutlich besser als ein rein passiver mit Arbeitswiderstand, auch wenn dahinter ein Schmitt-Trigger Eingang kommt. Nicht nur bezüglich der Signalqualität, sondern auch bezüglich der Empfindlichkeit und Geschwindigkeit.
Peter D. schrieb: > Ich denke mal, Optokoppler sind das Hauptbauteil in Steuerungen aller > Art. Mit "Denken" hat dieser Vorgang bei dir nix zu tun. Das sind eher Stammtischparolen. Nur weil EINIGE SPS-Steuerungen Optokoppler an Eingängen nutzen, ist deine Aussage noch lange nicht wahr oder gar sinnvoll.
Falk B. schrieb: > Mit "Denken" hat dieser Vorgang bei dir nix zu tun. Dann eben mit Erfahrung. Optokoppler haben die Zuverlässigkeit und Störsicherheit deutlich verbessert. In älteren Schaltungen ohne Optokoppler gab es oft Probleme mit durchgebrannten ICs und Transistoren. Die Wege, die Störungen (Schaltspitzen, Überschläge, Kurzschlüsse usw.) nehmen, lassen sich oft nicht nachvollziehen. Daß auch andere Geräteentwickler Optokoppler gerne zum Schutz einsetzen, liegt bestimmt nicht daran, daß sie zuviel Geld übrig haben.
Peter D. schrieb: > Falk B. schrieb: >> Mit "Denken" hat dieser Vorgang bei dir nix zu tun. > > Dann eben mit Erfahrung. Optokoppler haben die Zuverlässigkeit und > Störsicherheit deutlich verbessert. In älteren Schaltungen ohne > Optokoppler gab es oft Probleme mit durchgebrannten ICs und > Transistoren. > Die Wege, die Störungen (Schaltspitzen, Überschläge, Kurzschlüsse usw.) > nehmen, lassen sich oft nicht nachvollziehen. Das kann schon sein, ist aber keine Begründung für deine Aussage "Ich denke mal, Optokoppler sind das Hauptbauteil in Steuerungen aller Art." Du kennst gar nicht alle Steuerungen. Im wesentlichen nur deine eigenen und vielleicht eine Handvoll, mit denen du zu tun hattest.
Falk B. schrieb: > Ein schneller Koppler ala 6N137 mit aktivem > Empfänger und Ausgangstreiber ist deutlich besser als ein rein passiver > mit Arbeitswiderstand Das würde ich auch nicht in jedem Fall unterschreiben. Besser ist es für den jeweiligen Einsatzfall das richtige Material zu benutzen. Vor Jahren wurden auch analoge Werte übertragen. Da wirkt sich natürlich eine Verschlechterung der LED besonders auf das Ergebnis aus. Peter D. schrieb: > Optokoppler haben die Zuverlässigkeit und > Störsicherheit deutlich verbessert. Das würde ich unterschreiben sofern die Signale sauber sind. Jedenfalls ist ein Optokoppler zur Potenzialtrennung recht nützlich (gerade bei Maschinen). Ein einzelner defekter Optokoppler ist auch leichter ausgelötet als ein Tausendfüßler.
Zuverlässigkeit ist eine statistische Größe. Statistik ist, wenn die Kuh im Teich ersoffen ist, obwohl dieser im Durchschnitt nur einen Meter tief war.
Nautilus schrieb: > Statistik ist, wenn die Kuh im Teich ersoffen ist, obwohl dieser im > Durchschnitt nur einen Meter tief war. Ein gutes Beispiel für den TO Martin. Die "Gläsere Kuh" im Hygienemusem hat schon 50 Jahre gelebt bevor sie restauriert wurde. Ob seine Schaltung das schafft? http://www.ateliereigenart.de/glaesernekuh.htm
Falk B. schrieb: > noch lange nicht wahr oder gar sinnvoll. Diese spezielle Form der Steigerung finde ich ausgesprochen interessant.
Also degradierte Optokoppler bis zur Nichtfunktion der Geräte hatte ich schon öfter, beispielsweise in einem defekten HP39470A das mir mal nachgelaufen ist. Dort ist der Prozessorteil vom A/D Wandler durch Ok getrennt, das ist also im Prinzip eine optoisolierte SPI. Nach Wechsel der OK funktionierte das Gerät wieder. Wahrscheinlich ist die Geschwindigkeit der SPI wirklich auf Kante genäht. In ähnlich aufgebauten amerikanischen Labormeßgeräten wurde das Problem seitens der Hersteller für regelmäßiges Einkommen genutzt, die Fragliche Einheit sollte nach USA versendet werden und kam repariert zurück, für $6000. Nach einem Jahr das selbe Spiel weil B2B. Ok, die Dinger werden nun nicht mehr über den Teich geschippert, ich bin deutlich preiswerter.. Gruß, Pille
Pille schrieb: > Also degradierte Optokoppler bis zur Nichtfunktion der Geräte hatte ich > schon öfter, beispielsweise in einem defekten HP39470A das mir mal > nachgelaufen ist. Dort ist der Prozessorteil vom A/D Wandler durch Ok > getrennt, das ist also im Prinzip eine optoisolierte SPI. Nach Wechsel > der OK funktionierte das Gerät wieder. So viel zum Thema einer offensichtlich falschen Schaltungsauslegung.
Falk B. schrieb: > Das ist NICHT das Gleiche! Ein schneller Koppler ala 6N137 mit aktivem > Empfänger und Ausgangstreiber ist deutlich besser als ein rein passiver > mit Arbeitswiderstand, auch wenn dahinter ein Schmitt-Trigger Eingang > kommt. Das habe ich auch nicht behauptet. Ich habe lediglich darauf hingewiesen, dass bei einer Verbindung aus langsam ansteigenden "digital" Signalen (wie aus einem Optokoppler ohne push-pull-Stufe) und digitaler Logik eine Nachverarbeitung nötig sein kann, und daher Optokoppler eher nicht als "digital" einzustufen sein. Das ist im einfachsten Fall ein Schmitt-Trigger, der die langsame Flanke behebt. Bei "schnell" und "optokoppler" weiß jeder Elektroniker, dass man genau hinschauen muss. Das hätte ich eigentlich als selbstverständlich angesehen und daher nicht extra erwähnt.
Wolfgang schrieb: > Pille schrieb: >> Also degradierte Optokoppler bis zur Nichtfunktion der Geräte hatte ich >> schon öfter, beispielsweise in einem defekten HP39470A das mir mal >> nachgelaufen ist. Dort ist der Prozessorteil vom A/D Wandler durch Ok >> getrennt, das ist also im Prinzip eine optoisolierte SPI. Nach Wechsel >> der OK funktionierte das Gerät wieder. > > So viel zum Thema einer offensichtlich falschen Schaltungsauslegung. Exakt das ist es. Oder halt Auslegung der Software in Hinsicht auf die Übertragungsraten. Es ist aber natürlich auch eine Klasse Uhr die man auf 3 Monate nach Ablauf der Garantiezeit einstellen kann. Gruß, Pille
Butterbrot schrieb: > Das hätte ich eigentlich als selbstverständlich angesehen Über die Isolationsstrecke wird mit Lichtgeschwindigkeit übertragen. Schneller gehts nimmer.
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