Glavannisch Getrennter Analog Ausgang fürn PIC

[Frodo (Gast)]

Guten Tag, nachdem ich meine 0(4)-20mA Ausgang stabil zum laufen 
gebracht habe mit mienen PIC18, steht nun an diesen Ausgang auch 
galvanisch getrennt zu realisieren...das ist für mich derzeit noch 
Neuland.
Mein Plan war es mit einem DC/DC eine getrennte Versorgung für die 
analoge Schaltung zu realsieren und mit einem Optokoppler das PWM Signal 
dort einzuspeisen. Da ich platztechnisch beschränkt bin, muss ich auf 
ein zweites Netzteil auf der PCB verzichten.

Ist das der richtige Ansatz schonmal ?

Ich habe einen TLP2301 als Optokoppler und PDS1-S24-S24-S als DC/DC.
Allerdings bei der ersten Testschaltung steuert der Koppler immer durch 
und vom PWM Signal hab ich somit nichts( Dauerhaft 24V statt moduliertes 
Siganl ). Wenn ich allerdings mir das Datenblatt vom Koppler angucke, 
scheint es mir, dass dieser nicht so richtig für meinen 5V PWM (15khz) 
geiegnet ist.

Oder ist der Ansatz mit dem DC/DC falsch ? Die 24V werden aber brav 
ausgegeben..

[Dirk F. (dirkf)]

^Schaltplan bitte.

[Andre (Gast)]

Frodo schrieb:
> 5V PWM (15khz)

Probier mal einen schnellen Digitalkoppler z.B. 6N137, da müsste das PWM 
Signal unverändert rüber kommen.

[Michael B. (laberkopp)]

Frodo schrieb:
> Ist das der richtige Ansatz schonmal ?

Kann man so machen.

Frodo schrieb:
> scheint es mir, dass dieser nicht so richtig für meinen 5V PWM (15khz)
> geiegnet ist.

Richtig. Optokoppler sind langsam und verfälschen PWM. Nimm >1Mbd 
digitale Optokoppler mit push pull Ausgang wie TLP2200.

[Jakob N. (jakob_leeeee)]

So sieht es in Eagle bei mir aus. Die Schaltung hinterm RC-Glied ist nur 
eine einfache OP Schaltung für die 0-20mA die auch 1 zu 1 übernommen 
wurde vom vorgänger ohne Trennung.

[Jakob N. (jakob_leeeee)]

Ich bin auf ein passenden Koppler gestoßen: VOMA618A angegeben mit 
155kHz. Oder verwechsle ich diese angabe ?

[Hermann S. (diphtong)]

Andre schrieb:
> Frodo schrieb:
>> 5V PWM (15khz)
>
> Probier mal einen schnellen Digitalkoppler z.B. 6N137, da müsste das PWM
> Signal unverändert rüber kommen.

In der Standardschaltung lt. DB invertiert der 6N137 das PWM Signal.
grün = Ausgang
blau = Eingang

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Ein hervorragende Kombination zur Realisierung galvanisch getrennter 
Analogausgänge ist AD5753 mit ADP1031-5. Damit kann man sogar per 
Firmware zwischen Spannungs- und Stromausgang, Wertebereich und 
unipolaren/bipolaren Betrieb umschalten. Allerdings muss man sich schon 
etwas eingehender mit den ganzen Konfigurationsregistern befassen. Das 
ganze ist inklusive der galvanischen Trennung sehr kompakt aufzubauen.

[Jakob N. (jakob_leeeee)]

Hermann S. schrieb:
> Andre schrieb:
>> Frodo schrieb:
>>> 5V PWM (15khz)
>>
>> Probier mal einen schnellen Digitalkoppler z.B. 6N137, da müsste das PWM
>> Signal unverändert rüber kommen.
>
> In der Standardschaltung lt. DB invertiert der 6N137 das PWM Signal.
> grün = Ausgang
> blau = Eingang

Da hast du recht, sehe ich auch. Was aber theoretisch egal ist, weil ich 
im Programm die an und aus Zeit auch inventieren kann. Mir geht`s 
erstmal darum, das PWM Signal anständig 1 zu 1 zu übertragen. Ob dann 
1023 0% sind oder 100% ist mir eagl (:

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Andreas S. schrieb:
> Ein hervorragende Kombination zur Realisierung galvanisch getrennter
> Analogausgänge ist AD5753 mit ADP1031-5.

Für erhöhte Anforderungen bezüglich funktionaler Sicherheit gibt es auch 
noch den ADFS5758, obwohl schon der AD5753/8 diesbezüglich einiges zu 
bieten hat.

[Jakob N. (jakob_leeeee)]

Andreas S. schrieb:
> Ein hervorragende Kombination zur Realisierung galvanisch getrennter
> Analogausgänge ist AD5753 mit ADP1031-5. Damit kann man sogar per
> Firmware zwischen Spannungs- und Stromausgang, Wertebereich und
> unipolaren/bipolaren Betrieb umschalten. Allerdings muss man sich schon
> etwas eingehender mit den ganzen Konfigurationsregistern befassen. Das
> ganze ist inklusive der galvanischen Trennung sehr kompakt aufzubauen.

Den werde ich mir mal merken, oder mal zu testzwcken bestellen. Aber der 
sprengt grade etwas den Preislichen Rahmen und auch bis ich das teil 
verstanden habe :D

[olaf (Gast)]

> Ist das der richtige Ansatz schonmal ?

Brauchst du den ganzen Aufwasch denn? Du hast doch 3mA um dich daraus
zu versorgen. Es ist also viel einfacher das auch so zu machen.

Olaf

[Jakob N. (jakob_leeeee)]

olaf schrieb:
>> Ist das der richtige Ansatz schonmal ?
>
> Brauchst du den ganzen Aufwasch denn? Du hast doch 3mA um dich daraus
> zu versorgen. Es ist also viel einfacher das auch so zu machen.
>
> Olaf

Was genau meinst du, ich kann da leider keine Schlüsse draus ziehen ?

[H. H. (Gast)]

Jakob N. schrieb:
> olaf schrieb:
>>> Ist das der richtige Ansatz schonmal ?
>>
>> Brauchst du den ganzen Aufwasch denn? Du hast doch 3mA um dich daraus
>> zu versorgen. Es ist also viel einfacher das auch so zu machen.
>>
>> Olaf
>
> Was genau meinst du, ich kann da leider keine Schlüsse draus ziehen ?

Die ganze Schaltung aus den paar mA Mindeststrom der Stromschleife 
versorgen, so wie das völlig üblich ist.

[olaf (Gast)]

> Was genau meinst du, ich kann da leider keine Schlüsse draus ziehen ?

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/xtr117.pdf?ts=1672579233855

Kuck mal auf Seite8. Die ganze Schaltung hat nirgendwo Potentialtrennung
und versorgt sich komplett aus den 4-20mA. Das ist eigentlich das
was man ueblicherweise anstrebt. Aber klar, das geht nicht immer.

Olaf

[Wolfgang (Gast)]

Frodo schrieb:
> ... und mit einem Optokoppler das PWM Signal dort einzuspeisen.

Frequenz?

[Jakob N. (jakob_leeeee)]

olaf schrieb:
>> Was genau meinst du, ich kann da leider keine Schlüsse draus ziehen ?
>
> https://www.ti.com/lit/ds/symlink/xtr117.pdf?ts=1672579233855
>
> Kuck mal auf Seite8. Die ganze Schaltung hat nirgendwo Potentialtrennung
> und versorgt sich komplett aus den 4-20mA. Das ist eigentlich das
> was man ueblicherweise anstrebt. Aber klar, das geht nicht immer.
>
> Olaf

Jetzt weiß ich was du meinst, habe den XTR116 schon mehrfach verbaut. 
Aber in meinem Falle soll auch der Ausgang als Quelle dienen. Und 
selten, aber kommt vor, 0-20mA ._.

[Jakob N. (jakob_leeeee)]

Wolfgang schrieb:
> Frodo schrieb:
>> ... und mit einem Optokoppler das PWM Signal dort einzuspeisen.
>
> Frequenz?

Frodo schrieb:
> 5V PWM (15khz)

:)

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Jakob N. schrieb:
> So sieht es in Eagle bei mir aus

Die Optokoppler können die Kondensatoren auf VCC aufladen, aber da ist 
nichts, was sie wieder entlädt.

[Jakob N. (jakob_leeeee)]

Steve van de Grens schrieb:
> Jakob N. schrieb:
>> So sieht es in Eagle bei mir aus
>
> Die Optokoppler können die Kondensatoren auf VCC aufladen, aber da ist
> nichts, was sie wieder entlädt.

Im Prinzip, ist es diese Schaltung nur etwas abgewandelt. Also die 
sollte die Kondensatoren entladen, hat sie auch vorher. Nur das jetzt 
Koppler dazwischen sitzen und diese Schaltung übern DC/DC gefüttert wird

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Jakob N. schrieb:
> Im Prinzip, ist es diese Schaltung nur etwas abgewandelt.

Verstehe ich nicht. Deine Zeichnung im Beitrag 02.01.2023 10:59 sieht 
völlig anders aus.

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

https://www.mouser.de/datasheet/2/408/TLP2301_datasheet_en_20191011-1915963.pdf
"The TLP2301 correspond to the transmission rate of 20 kbps"
und die 2*30µs max. delay wären 16,7 kHz, eine Flankendauer ist leider 
nicht angegeben.

Der sollte also 15 kHz können. Aber das ist ein open collector oder open 
emitter, hier als open emitter beschaltet. Üblicher ist open collector.
Da fehlt wie schon geschrieben eine Last nach GND.

[Jakob N. (jakob_leeeee)]

Steve van de Grens schrieb:
> Jakob N. schrieb:
>> Im Prinzip, ist es diese Schaltung nur etwas abgewandelt.
>
> Verstehe ich nicht. Deine Zeichnung im Beitrag 02.01.2023 10:59 sieht
> völlig anders aus.

Hat den Grund, dass es in Eagle unverständlich sein wird. Daher die 
Schaltung die hinter dem RC Glied Steckt einzeln. :)

[Jakob N. (jakob_leeeee)]

Jakob N. schrieb:
> Steve van de Grens schrieb:
>> Jakob N. schrieb:
>>> Im Prinzip, ist es diese Schaltung nur etwas abgewandelt.
>>
>> Verstehe ich nicht. Deine Zeichnung im Beitrag 02.01.2023 10:59 sieht
>> völlig anders aus.
>
> Hat den Grund, dass es in Eagle unverständlich sein wird. Daher die
> Schaltung die hinter dem RC Glied Steckt einzeln. :)

Oki, ich verstehe jetzt. Habe mal einen 10k Ohm vom Colletor zur Masse 
gelötet. Bringt etwas aber noch nicht mein gewünschtes 0-100%.
Daher die Frage bevor ich Try and Error betriebe, wie kommei ch am 
besten auf einen Korrekten Wert ? Ist dieser Lösungsanstaz richtig ? :)

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Jakob N. schrieb:
> Habe mal einen 10k Ohm vom Colletor zur Masse gelötet.

Da bringt er nichts, du meinst wohl den Emitter.

> Bringt etwas aber noch nicht mein gewünschtes 0-100%.

Mit deiner aktuellen Konstruktion wird der Kondensator schneller geladen 
als entladen.

> Ist dieser Lösungsanstaz richtig ?

Ich denke, du brauchst eine aktive Push-Pull Stufe damit das PWM Signal 
linear auf eine Spannung am C umgesetzt wird. Es gibt Optokoppler mit 
integriertem Schmitt-Trigger, vielleicht hilft das.

1 kΩ ist auch recht wenig, da spielt der Innenwiderstand der Quelle 
schon eine erhebliche Rolle. Nimm mal lieber 10 kΩ und mache den 
Kondensator dafür 10x kleiner.

[Jakob N. (jakob_leeeee)]

Steve van de Grens schrieb:
> Jakob N. schrieb:
>> Habe mal einen 10k Ohm vom Colletor zur Masse gelötet.
>
> Da bringt er nichts, du meinst wohl den Emitter.
>
>> Bringt etwas aber noch nicht mein gewünschtes 0-100%.
>
> Mit deiner aktuellen Konstruktion wird der Kondensator schneller geladen
> als entladen.
>
>> Ist dieser Lösungsanstaz richtig ?
>
> Ich denke, du brauchst eine aktive Push-Pull Stufe damit das PWM Signal
> linear auf eine Spannung am C umgesetzt wird. Es gibt Optokoppler mit
> integriertem Schmitt-Trigger, vielleicht hilft das.
>
> 1 kΩ ist auch recht wenig, da spielt der Innenwiderstand der Quelle
> schon eine erhebliche Rolle. Nimm mal lieber 10 kΩ und mache den
> Kondensator dafür 10x kleiner.

Hi, ich habe mit den Wiederständen was rumgespielt aber umso niedriger 
ich gegangen bin, auch unter einen kOhm, sank die Spannung. Allerdings 
wurde es mit unter 1kOhm liniar, aber ist ja auch nicht die Lösung...ich 
probiere mal deine Vorschläge aus.

Btw. PWM Frequenz hatte keinen einfluss auf Funktion oder Liniarität.

[Jakob N. (jakob_leeeee)]

Moin, mir wurde angehängter Opto empfohlen. Aber Frage, im Plan sind die 
Massen miteinander verbunden, ist dann nicht die glavanische Trennung 
futsch ?
Alternativ habe ich den H11L1SR2M gefunden, dieser ist Lieferbar und 
scheint für mich gut zu sein.

[Teo D. (teoderix)]

Jakob N. schrieb:
> im Plan sind die
> Massen miteinander verbunden, ist dann nicht die glavanische Trennung
> futsch ?

Das ist nur die Test-Schaltung, mit deren die Werte ermittelt wurden. 
Also nix für die Praxis!

[Martin B. (ratazong)]

Michael B. schrieb:
> Richtig. Optokoppler sind langsam und verfälschen PWM.

Genau!

Ich habe den Anwendungsfall nur nicht genau verstanden. Ist 15 kHz die 
Ausgangsfrequenz der PWM?

Bei schlappen 256 Stufen muss die schon mit 15000*256 (3.84 MHz) 
getaktet werden. Die 3.8 MHz müssen sauber übertragen werden, sonst 
verfälscht die PWM.

Ich habe mal mit der SI8631 Serie (Silicon Labs) gearbeitet. Der kann 
locker mit 100 MHz arbeiten, ist aber kein Optokoppler, sondern isoliert 
kapazitiv. Macht aber eine saubere Trennung und kann 5V Signale 
verarbeiten. (Gibt es aber nicht an jeder Ecke und nicht als 
Einfachausführung sondern erst ab 3 Kanälen)

[Jakob N. (jakob_leeeee)]

Martin B. schrieb:
> Ist 15 kHz die
> Ausgangsfrequenz der PWM?

Genau.

Martin B. schrieb:
> Bei schlappen 256 Stufen muss die schon mit 15000*256 (3.84 MHz)
> getaktet werden. Die 3.8 MHz müssen sauber übertragen werden, sonst
> verfälscht die PWM.

1023 :D aber der µC Taktet mit 32Mhz

[Martin B. (ratazong)]

Jakob N. schrieb:
> aber der µC Taktet mit 32Mhz

Entscheidend ist doch, mit was die PWM taktet. Ich komme mit 32/Mhz / 
1024 = ca 31 kHz.
Kann es sein, dass die PWM mit 16 MHz taktet? Dann kommen ungefähr 15 
kHz raus.

Der kürzeste Puls, den die PWM generieren kann wäre dann 1/16 MHZ. Den 
muss der Optokoppler durchschalten können. Wenn die Einschaltzeit größer 
ist, schaltet der nicht durch und Du hast die erste Verfälschung.

Wenn es nicht so auf die Genauigkeit ankommt, kann man vielleicht damit 
leben. Aber die ersten Verfälschungen hast Du ab dem Punkt.

[Bauform B. (bauformb)]

Martin B. schrieb:
> Ich habe mal mit der SI8631 Serie (Silicon Labs) gearbeitet. Der kann
> locker mit 100 MHz arbeiten, ist aber kein Optokoppler, sondern isoliert
> kapazitiv.

Wobei aus der Familie auch nicht jeder schnell genug ist, speziell der 
SI8631 "Minimum Pulse Width: 250ns". Der SI8610 schafft dann auch 5ns. 
Dazu kommen aber noch die Fehler der Ausgangsstufe, dieses 150MHz-Teil 
hat auch noch Anstiegszeiten von 4ns, aber immerhin symmetrisch.

Vor allem muss aber auch die Ausgangsspannung unter Last symmetrisch 
bleiben. Das Datenblatt sagt 0.4V bzw. 0.8V bei 4mA, das wären 12% bzw. 
24% Fehler (bei 3.3V), auch noch ziemlich temperaturabhängig. Die erste 
Filterstufe muss also deutlich hochohmiger werden. Und das ist ein guter 
CMOS-Ausgang...

[Martin B. (ratazong)]

Bauform B. schrieb:
> speziell der
> SI8631 "Minimum Pulse Width: 250ns".

Finde ich so in meinem Datenblatt nicht. da steht 5ns.

Ich betrieb die als Koppler für 10 MHz RS485. Das würde mit 250ns nicht 
gehen. Vorher hatte ich Optokoppler ACPLxxx, die liefen bis 2.5 MHz 
sauber, aber 10 MHz waren nicht drin.

Mit den Ausgangsspannungen hast Du natürlich recht. Jetzt kommen wir zu 
den Feinheiten. Wenn es gut werden soll, muss man wie immer einiges 
berücksichtigen.

[Jakob N. (jakob_leeeee)]

Martin B. schrieb:
> Jakob N. schrieb:
>> aber der µC Taktet mit 32Mhz
>
> Entscheidend ist doch, mit was die PWM taktet. Ich komme mit 32/Mhz /
> 1024 = ca 31 kHz.
> Kann es sein, dass die PWM mit 16 MHz taktet? Dann kommen ungefähr 15
> kHz raus.
>
> Der kürzeste Puls, den die PWM generieren kann wäre dann 1/16 MHZ. Den
> muss der Optokoppler durchschalten können. Wenn die Einschaltzeit größer
> ist, schaltet der nicht durch und Du hast die erste Verfälschung.
>
> Wenn es nicht so auf die Genauigkeit ankommt, kann man vielleicht damit
> leben. Aber die ersten Verfälschungen hast Du ab dem Punkt.

Bin kein großer Programmierer von PICs, daher verlasse ich mich auf 
MPLAB. Und das zeigt mir folgendes an. Hab die Frequenz über den 
zugehörigen Timer ohne große veränderung auch schonmal angepasst.

[Martin B. (ratazong)]

Na, dann passt das. 15625*1024 Hz = 16 MHz

[Centrus (Gast)]

Beitrag "1wire2voltage - 1wire Sensor zu 0-10V Konverter zweikanalig"

[Bauform B. (bauformb)]

Martin B. schrieb:
> Bauform B. schrieb:
>> speziell der
>> SI8631 "Minimum Pulse Width: 250ns".
>
> Finde ich so in meinem Datenblatt nicht. da steht 5ns.

Da sind beim Umzug von Silicon Labs zu Skyworks wohl die Umzugskartons 
durcheinander gekommen, jetzt gibt es z.B. den Si8631AB-AS1 doppelt ;) 
Oder mein Datenblatt ist jetzt ein wertvolles Sammlerstück. Vielleicht 
findet auch jemand den Fehler.

[Martin B. (ratazong)]

Bauform B. schrieb:
> Martin B. schrieb:
>> Bauform B. schrieb:
>>> speziell der
>>> SI8631 "Minimum Pulse Width: 250ns".
>>
>> Finde ich so in meinem Datenblatt nicht. da steht 5ns.
>
> Da sind beim Umzug von Silicon Labs zu Skyworks wohl die Umzugskartons
> durcheinander gekommen, jetzt gibt es z.B. den Si8631AB-AS1 doppelt ;)
> Oder mein Datenblatt ist jetzt ein wertvolles Sammlerstück. Vielleicht
> findet auch jemand den Fehler.

Habe gerade noch mal nachgeschaut. Da muss man ja aufpassen wie ein 
Luchs:

Dein angehängtes Datenblatt hat die Überschrift:
Si86xx 1 Mbps Data Sheet

Den Verkauf an Skylabs hatte ich gar nicht mitbekommen. Also kurz bei 
Mouser geguckt und neues Datenlatt runtergeladen. Das hat die 
Überschrift:
Si8630/31/35 Data Sheet

Sind völlig unterschiedliche chips, der eine auf 1Mbps, der andere auf 
150Mbps gespeckt.
Unterschied liegt im Suffix, wenn Si8631ABxxx ist nur 1Mbps und 250 ns 
Minimum Pulse width