Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Optokopller oder nicht


von Philip (docraven)


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Hi,

ich stehe komplett an mit meinem Problem

ich habe Anlage, mit 2 Wagoklemmen. Diese geben eine DC Spannung von 
30-80V aus (oder keine). Weiters weiß ich nicht, da das ganze Mobil 
ist), welche Flussrichtung ich habe.
Ich würde gerne mit einem ESP32 detektieren ob eine Spannung anliegt 
oder nicht. und ich stehe da komplett an, wie ich das umsetze.

LG

Philip

: Verschoben durch Moderator
von Steve van de Grens (roehrmond)


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Es gibt Optokoppler für Wechselspannung (Polungsunabhängig), die wären 
für den Fall praktisch.
https://www.vishay.com/en/optocouplers/opto-ac-in/

Erzähle doch mal, womit du dich auskennst, damit wie hier nicht bei den 
4 Grundrechenarten anfangen (um es mal etwas übertrieben zu sagen).

: Bearbeitet durch User
von Philip (docraven)


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hmm..
sagen wir es mal so... ich bin rein in der Software verankert ;)
und sonst helfe ich mir etwas mit youtube.

aber vielleicht liegt mein Problem auch daran, dass ich nicht weiß, wie 
ich die Datenblätter lesen/interpretieren soll.

von Karl B. (gustav)


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Philip schrieb:
> aber vielleicht liegt mein Problem auch daran, dass ich nicht weiß, wie
> ich die Datenblätter lesen/interpretieren soll.

Im Blogspot gibt es Anregungen.

ciao
gustav

von Marcel V. (mavin)


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Philip schrieb:
> Weiters weiß ich nicht, da das ganze Mobil ist

Bei einer mobilen Anlage die mehrfach am Tag an verschiedenen Orten 
angeschlossen wird, ist ein Optokoppler anzuraten, um Masseschleifen 
auszuschließen.

Um ein Verpolen vorzubeugen, kann sogar noch ein vollwertiger 
Brückengleichrichter vor die Optokoppler LED geschaltet werden. Spannung 
(30-80V) ist ja genug vorhanden.

von Philip (docraven)


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oft wirds nicht auf und abgebaut .. also vielleicht 2 mal im Monat .. 
und auch nur so oft benützt

von Obelix X. (obelix)


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Marcel V. schrieb:
> Um ein Verpolen vorzubeugen, kann sogar noch ein vollwertiger
> Brückengleichrichter vor die Optokoppler LED geschaltet werden. Spannung
> (30-80V) ist ja genug vorhanden.

Die von Steve vorgeschlagenen OC bräuchten den Brückengleichrichter aber 
nicht da sie zwei antiparallele LEDs haben. -> wieder ein Bauteil 
gespart ;-)

Philip schrieb:
> sagen wir es mal so... ich bin rein in der Software verankert ;)

Wo soll man da aber mit Tipps anfangen? Doch bei den 4 
"Grundrechenarten" sprich Ohmsches Gesetz?

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Nimm einen Optokoppler mit zwei LEDs im Eingang die entgegengesetzt 
gepolt sind. Zum Beispiel den H11AA1 (von 
https://www.vishay.com/en/optocouplers/opto-ac-in/)

Beschalte sie so:
1
              R1      ________             R2
2
       o-----[===]---|AC     B|-      +---[===]---o 3,3V
3
Eingang              |        |       |
4
       o-------------|CA     C|-------+-----------o GPIO Pin
5
                     |        |
6
                    -|       E|-------------------| GND
7
                     |________|

R1 = 15 kΩ 1 Watt

R2 = 4,7 kΩ (beliebig klein)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Das wäre mein Ansatz:
1
 
2
                                                 3V3
3
                                                  |
4
                                       H11AA1     _
5
                                     ___ ___     | |
6
                    6k8 ____        |   U   |    | | 10k
7
           +- ---------|____|-------| 1   6 |    |_|           
8
0V/30..80V                          |       |     |
9
           -+ ----------------------| 2   5 |-----o-------> µC
10
                                    |       | 
11
                                    | 3   4 |-----
12
                                    |_______|     |
13
                                                 ---

: Bearbeitet durch Moderator
von Philip (docraven)


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ach ja.. und das Signal, das kommt ist ca 0,1 Sekunden lang

Ohmsches Gesetz sagt mir was... von der Schule her.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Steve van de Grens schrieb:
> R2 = 4,7 kΩ (beliebig klein)
Naja, der laut DB wird das spannend: "The H11AA1 has a minimum CTR
of 20 %". Und mit 30V/15k  = 2mA auf der Senderseite bleibt da auf der 
Transistorseite grade noch ein halbes mA. Das reicht nicht zum 
ausreichenden Durchsteuern.

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Lothar M. schrieb:
> minimum CTR of 20 %

Das habe ich gerade bemerkt, das ist ungewöhnlich wenig. Für die 
gewählten Widerstände braucht es einen Optokoppler mit mindestens 50% 
CTR.

von Marcel V. (mavin)


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Philip schrieb:
> oft wirds nicht auf und abgebaut .. also vielleicht 2 mal im Monat
> .. und auch nur so oft benützt

Ein Optokoppler macht da schon  Sinn.

Obelix X. schrieb:
> da sie zwei antiparallele LEDs haben

Auch gut.

Dann werden nur noch zwei in Serie geschaltete 3,9k / 0,6 Watt 
Vorwiderstände für die LEDs benötigt (10mA bei 80V).

Und der Transistor bekommt noch einen 10k Arbeitswiderstand, je nach 
Logik, entweder als Pull-Down oder als Pull-Up verschaltet.

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Der Optokoppler IL250 hat mindestens 50%, damit reicht ein 15 kΩ 
Vorwiderstand.

Ich würde wegen der hohen Abwärme weniger als 15 kΩ Vorwiderstand 
vermeiden wollen.

von Marcel V. (mavin)


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Steve van de Grens schrieb:
> Ich würde wegen der hohen Abwärme weniger als 15 kΩ Vorwiderstand
> vermeiden wollen.

Bei 100ms hat die Abwärme keine Zeit zu entstehen.

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Marcel V. schrieb:
> Bei 100ms hat die Abwärme keine Zeit zu entstehen.

Ja schon, aber man (ich) will nicht, dass die Bauteile durchbrennen, 
wenn da doch mal dauerhaft 80V anliegen.

von Udo S. (urschmitt)


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2 Watt Widerstand und gut ist.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Steve van de Grens schrieb:
> Für die gewählten Widerstände braucht es einen Optokoppler mit
> mindestens 50% CTR.
Die Empfängerseite ist dann mit 1mA Kollektorstrom bei 3V3 und 4k7 aber 
mitten im linearen Bereich und noch ein gutes Stück weg von "Sättigung". 
Für Sättigung (= Schaltbetrieb) übersteuert man einen Transistor 
merklich.

Mit 6k8 und damit mindestens 4,4mA und maximal 11,7mA ist man LED-seitig 
gut im grünen Bereich. Und 10k Pullup sorgen dann zusammen mit den 2mA 
Kollektorstrom zu einem brauchbaren Low-Level.

von Matthias S. (da_user)


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Je nachdem wie oft da geschaltet wird, fände ich ein kleines 
Koppelrelais einfacher zum umsetzen. Für mich hört sich das verdächtig 
nach einen Zählimpuls an?

Es gäbe auch Halbleiterrelais und Reihenklemmen mit Optokoppler. Wenn 
man jetzt Hardwaretechnisch nicht so versiert ist, wäre es evtl. 
einfacher hier was fertiges rauszusuchen, wo man nur noch 2x2 Leitungen 
anklemmen muss.

von Philip (docraven)


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sorry, wenn ich so dumm Frage...
aber müsste ich nicht an pin 1 und pin 2 jeweils einen 15k widerstand 
geben... oder verrenne ich mich da wieder in etwas?

von Philip (docraven)


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es wird nichts gezählt... es geht quasi darum, dass das Signal, was 
Empfangen wird, eine WS2812led einschaltet in Abhängigkeit von der 
GPS-Koordinaten und Tageszeit ändert sich das Muster der LED.

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Philip schrieb:
> aber müsste ich nicht an pin 1 und pin 2 jeweils einen 15k widerstand
> geben.

Überlege dir, wie der Stromkreis verläuft. Da genügt ein Widerstand, 
egal in welche Richtung der Strom läuft. Zwei Widerstände würden den 
Strom doppelt ausbremsen.

von Matthias S. (da_user)


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Philip schrieb:
> es wird nichts gezählt... es geht quasi darum, dass das Signal, was
> Empfangen wird, eine WS2812led einschaltet in Abhängigkeit von der
> GPS-Koordinaten und Tageszeit ändert sich das Muster der LED.

Verstehe ich das richtig:
Es ist nicht ein einzelner Impuls sondern eher ein Telegramm welches 
0,1s dauert? Wäre eine kuriose Spannung für sowas. Aber egal: dann wäre 
ein Optokoppler grundsätzlich erstmal die bessere Lösung.

Sollte es doch ein Impuls sein, dann ist es egal, ob du den Impuls 
zählst, oder irgendeine LED irgendwie damit schaltest.

von Philip (docraven)


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es ist quasi ein Start/End-Signal

von Rainer W. (rawi)


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Philip schrieb:
> es geht quasi darum, dass das Signal, was Empfangen wird, eine WS2812led
> einschaltet

Eine WS2812 kann nicht so einfach ein oder ausgeschaltet werden. Dazu 
muss der ESP ihr schon ein paar mehr Takte erzählen. Außerdem lassen 
sich lange nicht alle WS2812 direkt mit den 3.3V des ESP ansteuern.

von Philip (docraven)


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das mit den LEDs habe ich schon geklärt, das System funktioniert jetzt 
schon  ... nur mit einem Taster  ... es geht mir jetzt nur um das 
externe Ein/Aus Signal.

von Marcel V. (mavin)


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Falls der CTR oder der LED-Strom bei Doppeldiodenoptokopplern 
Schwierigkeiten machen, dann könnte man doch wieder einen 
Singledioden-OK wie den LTV817C (THT) oder IS181C (SMD SOP-4) mit 
200-400% nehmen und dann einen Gleichrichter direkt vor die LED bauen.

Erstens benötigt der Gleichrichter keine hohe Sperrspannung (weil direkt 
vor LED) und zweitens genügt dann ein 22k Metallfilmwiderstand mit 0,6 
Watt in Serie direkt am Eingang.

: Bearbeitet durch User
Beitrag #7628586 wurde vom Autor gelöscht.
Beitrag #7628588 wurde vom Autor gelöscht.
von Philip (docraven)


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so?

von Sebastian W. (wangnick)


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Philip schrieb:
> so?

Sei doch zur LED-Anode nicht so negativ ...

LG, Sebastian

von Marcel V. (mavin)


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Philip schrieb:
> so?

Besser so.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Philip schrieb:
> so?
Merksatz: Strom fließt in Pfeilrichtung vo + nach -

(Dioden und LEDs und Transistoren enthalten alle solche Pfeile...)

Durch die Gleichrichterdioden kommt der Strom nicht so herum durch, dass 
dessen LED leuchten würde.

Ich würde es so machen:
1
 
2
                                                    3V3
3
                                                     |
4
                      Gleichrichter       PC817     10k
5
                        _______          ________    |
6
       ------15k-------| ~   + |--------| 1    4 |---o----- µC       
7
  In                   |       |        |        |
8
       ----------------|_~___-_|--------|_2____3_|---.
9
                                                     |
10
                                                    ---

: Bearbeitet durch Moderator
von Philip (docraven)


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oh ups
...
klar

von Philip (docraven)


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von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Passt, weil (80V)²/15k = 430mW

von Bauform B. (bauformb)


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SFH628A-4 ist ein AC-Koppler, der für 1mA LED-Strom spezifiziert ist.

Man kann auch 2 Koppler anti-parallel schalten und so den Gleichrichter 
sparen. Mit 2 Kopplern in einem Gehäuse fällt das kaum auf und da gibt's 
z.B. den HCPL-4731 (notfalls ACPL-K73A). Der kommt bei Zimmertemperatur 
mit 10µA LED-Strom aus, für Leute, die mit einem 0603-Widerstand 
auskommen wollen ;)

von Michael B. (laberkopp)


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Philip schrieb:
> würden die Komponenten, die ich ausgesucht habe passen?

PC814 würde den Gleichrichter sparen.

Hier mit noch einem zusätzlichen Widerstand weil er nicht gleich bei 
1.5V an gehen sollte, und der Beschaltung sm Ausgang damit eine LED 
leuchtet wenn ein Signal erkannt wird.

von Rainer W. (rawi)


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Marcel V. schrieb:
> Falls der CTR oder der LED-Strom bei Doppeldiodenoptokopplern
> Schwierigkeiten machen, dann könnte man doch wieder einen
> Singledioden-OK wie den LTV817C (THT) oder IS181C (SMD SOP-4) mit
> 200-400% nehmen und dann einen Gleichrichter direkt vor die LED bauen.

Man muss sich nicht unbedingt an dem erstschlechtesten AC-Optokoppler 
orientieren, der einem begegnet.
Ein VOS628A kommt auf ein CTR von 125%, wenn man ihn nicht gerade mit 
hohen Strömen ärgert.
https://www.vishay.com/docs/83466/vos628a.pdf

von Philip (docraven)


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ok, mit einem Bauteil ist es halt doch noch geiler...

bis jetzt schauts mal so aus..

12v kommt von einer Spannungsquelle (Batterie, Auto, Netzteil) wird in 
3.3 für den ESP umgewandelt.
Theoretisch sollte ich eine Spule noch beim Output hingeben .. aber ich 
muss noch das richtige Teil finden (ich bin da bei jlcpcb etwas 
überfragt)
aber ist die überhaupt wichtig?

und unten dann die "Signalerkennung"

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Philip schrieb:
> aber ist die überhaupt wichtig?

Welche Spule? Ich sehe in deinem Plan keine. Einfach irgenwo mal ein 
paar Spulen hin streuen halte ich für eine ganz schlechte Idee.

von Philip (docraven)


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ich gehe von dem Plan vom Datenblatt aus

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Philip schrieb:
> ich gehe von dem Plan vom Datenblatt aus

Die Spule ist zentraler Bestandteil des Spannungswandlers. Ohne Spule 
kann der gar nicht funktionieren.

https://www.elektronik-kaufen.ch/pages/abwaertswandler

Wenn du dich damit schon schwer tust, dann sicher auch mit dem Layout. 
Kaufe besser eine fertiges Spannungswandler-Modul. Und berücksichtige 
dabei, dass die chinesischen Billigprodukte höchsten halb so viel Last 
aushalten, wie versprochen wird.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Steve van de Grens schrieb:
> Die Spule ist zentraler Bestandteil des Spannungswandlers.
Der Stepdown lagert im 1. Schritt Energie in das Magnetfeld der Spule 
ein und im 2. Schritt gibt er diese Energie wieder so aus, dass die 
gewünschte Spannung herauskommt.

Und da kann man dann auch nicht irgendeine Spule nehmen, sondern eine 
für Hochfrequenz geeignete magentisch geschirmte Spule ("shielded power 
ckoe"):
- 
https://www.google.com/search?q=magnetisch+geschirmte+leistungsinduktivit%C3%A4t&tbm=isch

> Wenn du dich damit schon schwer tust, dann sicher auch mit dem Layout.
Besonders, wenn da so ein kleines MHz-Biest ist. Aber auf der Seite 15 
des DB gibt es eine wirklich gute Layoutempfehlung mit 6 zu beachtenden 
Punkten. Das ist dann aber auch kein "so könnte man es machen", sondern 
ein "so muss man es machen". Und an Vin sowie Vout wird dann die 
Spannungsquelle bzw. die Last angeschlossen. Und zwar genau dort.

von Matthias S. (da_user)


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Philip schrieb:
> es ist quasi ein Start/End-Signal

Also doch ein Impuls der weitergegeben werden muss.

Ich bleibe damit dabei: schnapp dir ein kleines Koppelrelais oder ein 
fertiges Optokopplermodul.
https://www.wago.com/de/interface-electronics/relais-optokoppler-entdecken#overview
https://www.phoenixcontact.com/de-de/produkte/relais-und-optokoppler/halbleiterrelais-und-elektromechanische-relais

von Bauform B. (bauformb)


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Matthias S. schrieb:
> schnapp dir ein kleines Koppelrelais oder ein
> fertiges Optokopplermodul.

Sowieso und gerne, aber kennst du eins, das von 30 bis 80V funktioniert? 
Und, wenn's mechanisch ist, Gold-Kontakte hat? Und wo sitzt dann der 
Gleichrichter?

Und was den MHz-Spannungswandler angeht: denk' nicht einmal dran, den 
selbst zu bauen. Noch dazu, wenn der im Auto funktionieren soll und 
mehrere Watt für die LEDs liefern muss.

von Matthias S. (da_user)


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Bauform B. schrieb:
> Sowieso und gerne, aber kennst du eins, das von 30 bis 80V funktioniert?

Google spuckt bei der Suche nach "Relais Weitbereichseingang" z.B. 
folgendes aus:
https://www.elektrotechnik.vogel.de/relais-mit-weitbereichseingang-a-485035/

Bauform B. schrieb:
> Und, wenn's mechanisch ist, Gold-Kontakte hat?

"Das Bauteil ist auch als Variante mit Goldkontakten erhältlich."

Bauform B. schrieb:
> Und wo sitzt dann der
> Gleichrichter?

Siehe Bild.

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