Hallo zusammen,
ich habe ein Problem bezüglich der hier zu sehenden
Optokoppler-Transistor Schaltung. Ziel ist es mit einem µC [5V] den
Optokoppler zu schalten, welcher einen Basisstrom auf den zu sehenden
NPN-Transistor einprägt. Der NPN-Transistor soll demnach 24V
durchschalten. Die Diode war als Freilaufdiode gedacht, da ein Relais
als induktive Last angeschlossen werden soll.
Ich habe den oberen Teil der Schaltung auf eine Lochrasterplatine
aufgelötet. Leider brennt mir der Transistor zeitnah nach der
Inbetriebnahme durch und mir erschließt sich der Grund nicht. Hat jemand
eine Idee?
Hinweis: Anders als in der Zeichnung angegeben wurde als Transistor ein
BC337-25 Transistor verwendet.
Vielen Dank für Eure Mithilfe
Viele Grüße
Kevin K. schrieb:> zeitnah nach der Inbetriebnahme durch und mir erschließt sich der Grund> nicht. Hat jemand eine Idee?
Zu hohe Verlustleistung.
Er arbeitet schliesslich in Kollektorschaltung und hat nur begrenzt
Strom am Eingang, da bleiben von den 24V schon einige Volt hängen, und
bei ordentlichem Strom wird es ordentlich heiss.
Keine Ahnung, warum du keine normale Schaltung aufbaust.
https://www.bristolwatch.com/ele/opto_isolated.htm
Erst mal sollte man erfahren, welchen Widerstand die Relaisspule hat.
Dann: was heißt hier 'zeitnah'? Millisekunden oder Minuten?
Wenn für die Ausgänge ein Kurzschluss aufbaubedingt auszuschließen ist,
sind R3 und R4 überflüssig. Die Basis nimmt sich nur soviel Strom wie
notwendig ist...
Kevin K. schrieb:> ich habe ein Problem bezüglich der hier zu sehenden> Optokoppler-Transistor Schaltung. Ziel ist es mit einem µC [5V] den> Optokoppler zu schalten, welcher einen Basisstrom auf den zu sehenden> NPN-Transistor einprägt. Der NPN-Transistor soll demnach 24V> durchschalten.
Eine sog. Kollektorschaltung ist hier ungünstig. Nimm besser
eine normale Emitterschaltung.
Harald W. schrieb:> Kevin K. schrieb:>>> ich habe ein Problem bezüglich der hier zu sehenden>> Optokoppler-Transistor Schaltung. Ziel ist es mit einem µC [5V] den>> Optokoppler zu schalten, welcher einen Basisstrom auf den zu sehenden>> NPN-Transistor einprägt. Der NPN-Transistor soll demnach 24V>> durchschalten.>> Eine sog. Kollektorschaltung ist hier ungünstig. Nimm besser> eine normale Emitterschaltung.
Ist auch nicht mehr Aufwand, andere Transistoren braucht es auch nicht.
https://www.mikrocontroller.net/attachment/564190/IMG_0673.jpg
MaWin schrieb:> Mark S. schrieb:>> Im Falle der Emitterschaltung ist Optokoppler überflüssig.>> Wenn man GNDuC und GND2 getrennt haben will sicher nicht.
korrekt!
MaWin schrieb:> Wenn man GNDuC und GND2 getrennt haben will
Wobei Anfänger oft etwas "wollen", was nicht nötig ist. Die eigentliche
Frage ist also nicht, ob irgendwer eine Potentialtrennung "will",
sondern ob die konkrete Anwendung tatsächlich getrennte Potentiale
"braucht".
Besonders, wenn hinterher noch ein Relais als Potentialtrenner kommt,
muss man die Notwendigkeit eines OK in Frage stellen.
Kevin K. schrieb:> Leider brennt mir der Transistor zeitnah nach der Inbetriebnahme durch
Mit welcher Last/Belastung?
> ein Relais als induktive Last angeschlossen werden soll.
Kann es sein, dass das kein Relais ist, sondern ein Schütz, dessen Spule
einen Strom im 300mA-Bereich braucht? Das wäre dann etwas zu viel für
einen Transistor, der nur maximal 200mA kann.
Harald W. schrieb:> Nimm besser eine normale Emitterschaltung
Ich würde da auch noch einen Widerstand zwischen B und E vorschlagen,
damit irgendwelche Leckströme des Fototransistors oder simple
eingekoppelte Störungen nicht irgendwie die Basis des Transistors ein
wenig aufsteuern.
Harald W. schrieb:> Nimm besser eine normale Emitterschaltung.
Dann muss man allerdings beim NPN-Transistor die Masse (Lowside)
schalten. Das tut man im Schaltschrank nicht so gern. Dort wird
üblicherweise die Highside geschaltet und die Last kommt zwischen Signal
und Masse.
Ich würde deshalb sowas ansetzen:
Lothar M. schrieb:> Wobei Anfänger oft etwas "wollen", was nicht nötig ist.
Wobei hier im Forum besonders gern irgendeine Antwort gepostet wird
ohne überhaupt gelesen zu haben was der Fragende will.
MaWin schrieb:> Lothar M. schrieb:>> Wobei Anfänger oft etwas "wollen", was nicht nötig ist.>> Wobei hier im Forum besonders gern irgendeine Antwort gepostet> wird ohne überhaupt gelesen zu haben was der Fragende will.
Wie Lothar schon schrieb: es hat nicht unbedingt Relevanz, was der
Poster will. Sondern was er braucht. Und der Unsinn, Relais
prinzipiell über Optokoppler anzusteuern, gehört zweifellos in die
Kategorie "wollen" und nicht in "brauchen".
Axel S. schrieb:> MaWin schrieb:>> Lothar M. schrieb:>>> Wobei Anfänger oft etwas "wollen", was nicht nötig ist.>>>> Wobei hier im Forum besonders gern irgendeine Antwort gepostet>> wird ohne überhaupt gelesen zu haben was der Fragende will.>> Wie Lothar schon schrieb: es hat nicht unbedingt Relevanz, was der> Poster will. Sondern was er braucht. Und der Unsinn, Relais> prinzipiell über Optokoppler anzusteuern, gehört zweifellos in die> Kategorie "wollen" und nicht in "brauchen".
Der TO reagiert bisher leider nicht auf die Kommentare. Die Frage
weshalb OK habe ich gleich nach Eröffnung des Threads gestellt.
Jörg R. schrieb:> Weshalb schaltest Du die Relais HighSide?>> Weshalb die OK? Die Relais trennen doch auch galvanisch.
Jörg R. schrieb:> Der TO reagiert bisher leider nicht auf die Kommentare.
Ja, warten wir mal ab. Vielleicht rechnet er nicht mit so schneller
Reaktion...
MaWin schrieb:> Kevin K. schrieb:>> zeitnah nach der Inbetriebnahme durch und mir erschließt sich der Grund>> nicht. Hat jemand eine Idee?>> Zu hohe Verlustleistung.>> Er arbeitet schliesslich in Kollektorschaltung und hat nur begrenzt> Strom am Eingang, da bleiben von den 24V schon einige Volt hängen, und> bei ordentlichem Strom wird es ordentlich heiss.>> Keine Ahnung, warum du keine normale Schaltung aufbaust.>> https://www.bristolwatch.com/ele/opto_isolated.htm
Ich hatte ehrlich gesagt nur auf die Schaltfunktion des Transistors
geachtet und nicht auf die Art der Transistorschaltung an sich. Ich
hatte zu Probezwecken einen 47kOhm Widerstand angeschlossen und
P=(U^2)/R gerechnet, wobei sich eine Verlustleistung im
MilliWatt-Bereich ergab. Deshalb habe ich mir über eine zu hohe
Verlustleistung keine Sorgen gemacht.
Würde eine Emitterschaltung wie schon genannt keine Probleme
verursachen?
Vielen Dank für Ihre Antwort
Jörg R. schrieb:> Kevin K. schrieb:>> Weshalb schaltest Du die Relais HighSide?>> Weshalb die OK? Die Relais trennen doch auch galvanisch.
Ich hielt die Ausgänge des µC für so schützenswert, dass ich mich für
eine galvanische Trennung entschied, weil ich auf Nummer sicher gehen
wollte. Der Vorwurf des Anfängers, welcher schon genannt wurde, trifft
auch zu. Ich habe mich bereits entschlossen diesen zu streichen.
Vielen Dank für Ihre Antwort
Kevin K. schrieb:> Würde eine Emitterschaltung wie schon genannt keine Probleme> verursachen?
Hängt davon ab, wie viel Strom dein Relais braucht und wie du den
Basisvorwiderstand dimensionierst.
Es ist also nicht egal, aber richtig gemacht wird es gehen.
HildeK schrieb:> Erst mal sollte man erfahren, welchen Widerstand die Relaisspule hat.> Dann: was heißt hier 'zeitnah'? Millisekunden oder Minuten?> Wenn für die Ausgänge ein Kurzschluss aufbaubedingt auszuschließen ist,> sind R3 und R4 überflüssig. Die Basis nimmt sich nur soviel Strom wie> notwendig ist...
Ich hatte aus Testgründen einen 47kOhm Widerstand angeschlossen. Das
"richtige Relais", welches angesteuert werden soll ist von Finder (siehe
Anhang).
Vielen Dank für Ihren Beitrag
Harald W. schrieb:> Kevin K. schrieb:>>> ich habe ein Problem bezüglich der hier zu sehenden>> Optokoppler-Transistor Schaltung. Ziel ist es mit einem µC [5V] den>> Optokoppler zu schalten, welcher einen Basisstrom auf den zu sehenden>> NPN-Transistor einprägt. Der NPN-Transistor soll demnach 24V>> durchschalten.>> Eine sog. Kollektorschaltung ist hier ungünstig. Nimm besser> eine normale Emitterschaltung.
Ich werde das abändern, vielen Dank!
Kevin K. schrieb:> hatte ehrlich gesagt nur auf die Schaltfunktion des Transistors geachtet
Der Witz ist, dass der Transistor in deiner Schaltung gar nicht
schaltet, sondern im ohmschen Bereich der Kennlinie betrieben wird.
> Würde eine Emitterschaltung wie schon genannt keine Probleme verursachen?
Sie hätte weniger Verluste im Transistor, weil der Transistor
tatsächlich übersteuert werden und im Schaltbetrieb arbeiten könnte.
Anmerkung: weine Schaltung mit dem BC327 ist übrigens auch eine
Emitterschaltung...
> über eine zu hohe Verlustleistung keine Sorgen gemacht.
Wenn du einen 47k Widerstand als Last dran hattest, dann darf auch bei
deiner Schaltung überhaupt nichts heiß werden. Und selbst wenn du da das
Relais mit seinen 15mA anschließt, wird dem Transistor nichts passieren,
weil da bestenfalls Verlustleistung im unteren zweistelligen mW-Bereich
anfällt.
Du hast also einen Fehler im Schaltungsaufbau. Die reale Schaltung
entspricht nicht dem Schaltplan.
Kevin K. schrieb:> aus Testgründen einen 47kOhm Widerstand angeschlossen.
Hast du mal mit dem Multimeter gemessen, ob der tatsächlich 47k hat?
Lothar M. schrieb:> Kevin K. schrieb:>> hatte ehrlich gesagt nur auf die Schaltfunktion des Transistors geachtet> Der Witz ist, dass der Transistor in deiner Schaltung gar nicht> schaltet, sondern im ohmschen Bereich der Kennlinie betrieben wird.
Das Problem ist, dass der Ausgang des µC nicht mehr als 10mA schalten
darf, da der maximale Strom insgesamt aus dem µC bei 20mA liegt. Ich
sollte noch darauf hinweisen, dass die 200Ohm noch durch 470Ohm ersetzt
werden.
>> Würde eine Emitterschaltung wie schon genannt keine Probleme verursachen?> Sie hätte weniger Verluste im Transistor, weil der Transistor> tatsächlich übersteuert werden und im Schaltbetrieb arbeiten könnte.> Anmerkung: weine Schaltung mit dem BC327 ist übrigens auch eine> Emitterschaltung...>> über eine zu hohe Verlustleistung keine Sorgen gemacht.> Wenn du einen 47k Widerstand als Last dran hattest, dann darf auch bei> deiner Schaltung überhaupt nichts heiß werden. Und selbst wenn du da das> Relais mit seinen 15mA anschließt, wird dem Transistor nichts passieren,> weil da bestenfalls Verlustleistung im unteren zweistelligen mW-Bereich> anfällt.
Das hatte ich eben auch so gedacht.
> Du hast also einen Fehler im Schaltungsaufbau. Die reale Schaltung> entspricht nicht dem Schaltplan.
Dann löte ich die Schaltung am Freitag nochmal. Vielen Dank für Ihre
Beiträge.
> Kevin K. schrieb:>> aus Testgründen einen 47kOhm Widerstand angeschlossen.> Hast du mal mit dem Multimeter gemessen, ob der tatsächlich 47k hat?
Ja, den Widerstand habe ich mit dem multimeter gemessen. Der passt.
Kevin K. schrieb:> Das Problem ist, dass der Ausgang des µC nicht mehr als 10mA schalten> darf, da der maximale Strom insgesamt aus dem µC bei 20mA liegt.
Was für ein µC ist denn das?
H. H. schrieb:> Kevin K. schrieb:>> Das Problem ist, dass der Ausgang des µC nicht mehr als 10mA schalten>> darf, da der maximale Strom insgesamt aus dem µC bei 20mA liegt.>> Was für ein µC ist denn das?
Ein Raspberry Pi 4 Model B
Kevin K. schrieb:> Das> "richtige Relais", welches angesteuert werden soll ist von Finder (siehe> Anhang).
Natürlich ist die Emitterschaltung die bessere Wahl. Trotzdem hätte die
Kollektorschaltung bei dem Relais ohne Probleme auch funktionieren
müssen, auch ohne dass irgendwas warm wird. Und der etwas erhöhte Drop
am Transistor ist dem Relais egal, es zieht bereits ab 16.8V garantiert
an (wenn die Abschrift aus dem Datenblatt vom Händler richtig ist).
Klar, es fällt am Transistor an C-E etwas mehr ab (<2V) als in der
Emitterschaltung (≈0.2V), aber es fließen weniger als 10mA durch die
Spule; macht am Transistor keine 20mW Verlustleistung.
Du brauchst auch bei Weitem nicht so viel Ansteuerstrom für die LED im
OK. 1mA statt ≈20mA hätten locker gereicht.
Auch ohne OK mit einer Emitterschaltung musst du der Basis nicht mehr
als 1mA spendieren. Das kann jeder µC-Ausgang ohne Probleme.
Lothar M. schrieb:> Du hast also einen Fehler im Schaltungsaufbau. Die reale Schaltung> entspricht nicht dem Schaltplan.
Mit Sicherheit!
Kevin K. schrieb:> Ich hielt die Ausgänge des µC für so schützenswert, dass ich mich für> eine galvanische Trennung entschied,
Das finde ich auch richtig. Nur würde ich keine Optokoppler nehmen, um
dann Relais anzusteuern.
Ich würde Treiberbausteine nehmen um auf jeden Fall den uC, bzw. Rasphi
zu schützen. Treiber sind für mich z.B. ULN2003, ULN 2803, oder dann TTL
74244, 74245, 74373, ect. Rein um den uC zu schützen.
H. H. schrieb:> Nimm IRLML6344.
Oder BC547/BC337 mit 2,2kOhm Basiswiderstand. Das reich für eine Relais
völlig.
Den MOSFET nimm wenn du mal mehr Strom schalten willst.
HildeK schrieb:> Trotzdem hätte die> Kollektorschaltung bei dem Relais ohne Probleme auch funktionieren> müssen, auch ohne dass irgendwas warm wird
Allerdings hätten R3 und R4 ersatzlos gestrichen werden müssen.
H. H. schrieb:> Oder BC547/BC337 mit 2,2kOhm Basiswiderstand. Das reicht für ein Relais> völlig.
Und der Basiswiderstand ergibt auch meist einen genügenden
Schutz der Ausgänge des µCs gegen irgendwelche Störungen.
Elektroniker schrieb:> Allerdings hätten R3 und R4 ersatzlos gestrichen werden müssen.
Richtig; das hatte ich schon weit oben in einem vorhergehenden Beitrag
erwähnt.
Lothar M. schrieb:> Du hast also einen Fehler im Schaltungsaufbau. Die reale Schaltung> entspricht nicht dem Schaltplan.
Ganz sicher. Freilaufdioden falsch rum, oder Relais entspricht nicht dem
genannten (ist vielleicht die 5V-Variante), Transistor falsch drin, ...
@TO: zeig doch mal den Aufbau, bei dem das Problem auftritt.
PC-Freak schrieb:> Kevin K. schrieb:>> Ich hielt die Ausgänge des µC für so schützenswert, dass ich mich für>> eine galvanische Trennung entschied,>> Das finde ich auch richtig. Nur würde ich keine Optokoppler nehmen, um> dann Relais anzusteuern.> Ich würde Treiberbausteine nehmen um auf jeden Fall den uC, bzw. Rasphi> zu schützen. Treiber sind für mich z.B. ULN2003, ULN 2803, oder dann TTL> 74244, 74245, 74373, ect. Rein um den uC zu schützen.
Nein. Für den Gedankengang den der TO verfolgt ist der OK schon ok.
Der TO hat sogar, im Gegensatz zu den meisten ähnlichen Schaltungen die
hier präsentiert wurden, die GND getrennt.
@TO
Wenn Du tatsächlich den Raspi von den 24V trennen möchtest dann nimm den
OK. Vom eigentlichen Lastkreis trennt das Relais galvanisch. Schalte das
Relais aber gegen GND, so wie es der Normalfall ist. Der Transistor
arbeitet dann als Schalter. Bei dem von Dir verlinkten Auszug aus dem DB
benötigt das Relais nur ca. 7mA. Da wird der Transistor nicht mal
lauwarm.
https://www.mikrocontroller.net/attachment/564190/IMG_0673.jpg
PS: Wir duzen uns hier alle;-)
Jens G. schrieb:> Lothar M. schrieb:>> Du hast also einen Fehler im Schaltungsaufbau. Die reale Schaltung>> entspricht nicht dem Schaltplan.>> Ganz sicher. Freilaufdioden falsch rum, oder Relais entspricht nicht dem> genannten (ist vielleicht die 5V-Variante), Transistor falsch drin, ...>> @TO: zeig doch mal den Aufbau, bei dem das Problem auftritt.
Die Freilaufdiode war gar nicht eingelötet, da es nur ein Testaufbau ist
und als Ausgang war nur der 47kOhm geschalten.
Jörg R. schrieb:> PC-Freak schrieb:>> Kevin K. schrieb:>>> Ich hielt die Ausgänge des µC für so schützenswert, dass ich mich für>>> eine galvanische Trennung entschied,>>>> Das finde ich auch richtig. Nur würde ich keine Optokoppler nehmen, um>> dann Relais anzusteuern.>> Ich würde Treiberbausteine nehmen um auf jeden Fall den uC, bzw. Rasphi>> zu schützen. Treiber sind für mich z.B. ULN2003, ULN 2803, oder dann TTL>> 74244, 74245, 74373, ect. Rein um den uC zu schützen.>> Nein. Für den Gedankengang den der TO verfolgt ist der OK schon ok.> Der TO hat sogar, im Gegensatz zu den meisten ähnlichen Schaltungen die> hier präsentiert wurden, die GND getrennt.>>> @TO> Wenn Du tatsächlich den Raspi von den 24V trennen möchtest dann nimm den> OK. Vom eigentlichen Lastkreis trennt das Relais galvanisch. Schalte das> Relais aber gegen GND, so wie es der Normalfall ist. Der Transistor> arbeitet dann als Schalter. Bei dem von Dir verlinkten Auszug aus dem DB> benötigt das Relais nur ca. 7mA. Da wird der Transistor nicht mal> lauwarm.>> https://www.mikrocontroller.net/attachment/564190/IMG_0673.jpg
Vielen Dank für deine Mühe und für das Zeichnen deiner Idee :D. Ich
denke ich löte die Schaltung nochmal auf eine Lochrasterplatine. Nur
dieses Mal schalte ich den Transistor gegen Masse ;D.
> PS: Wir duzen uns hier alle;-)
Ist notiert, danke :D
Kevin K. schrieb:>>> Die reale Schaltung entspricht nicht dem Schaltplan.>>>> @TO: zeig doch mal den Aufbau, bei dem das Problem auftritt.>> Die Freilaufdiode war gar nicht eingelötet, da es nur ein Testaufbau ist> und als Ausgang war nur der 47kOhm geschalten.
Weder mit 47k noch mit dem 3,35k-Relais würde der Transistor abbrennen,
wurde Dir schon erklärt.
Kevin K. schrieb:> Ich denke ich löte die Schaltung nochmal auf eine Lochrasterplatine.> Nur dieses Mal schalte ich den Transistor gegen Masse ;D.
Das Ergebnis zeigst Du uns dann mal, als Foto und als Schaltplan. Den
Schaltplan aber so wie er tatsächlich umgesetzt wird.
Was schaltest Du mit dem Relais?
Für solch kleine Versuchsaufbauten ist ein Steckbrett besser geeignet.
optokoppler_schaltung.png
(6,5 KB)
