Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Gabellichtschranke mit Totem-Pole-Output an Arduino anschließen


von Hubert (josm)


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Moin, ich möchte einen alten Dilutor (Dosierspritzenautomat) mit neuer 
Steuerung betreiben. Die Spritze wird mit einem Schrittmotor gefahren 
und als Endpositionssensor dient eine Gabellichtschranke. Diese hat 5 
Pins und ist von TT-Electronics Optek OPB900W55. Das Datenblatt 
beschreibt die Pins mit
1 Anode
2 Cathode
3 Vcc (4,75-5,25V)
4 Output
5 Ground
und die Schaltung als Totem-Pole-Output.
Frage: Welche Schutzwiderstände und Pull-ups / Pull-downs muss ich beim 
Anschließen vorsehen? Im Datenblatt habe ich dazu nichts gefunden, 
möchte aber nicht beim direkten Anschließen das Teil zerstören.

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


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Hubert schrieb:
> die Schaltung als Totem-Pole-Output
Dieser Totem-Pole-Ausgang ist ein normaler TTL-Ausgang mit normalen 
TTL-Pegeln:
- https://de.m.wikipedia.org/wiki/7400
- High ist schwach mit min. 2,4V wenn ein Strom von 800µA entnommen wird
- Low ist stark und hat bei 12,8mA höchstens 0,4V

> mit neuer Steuerung ...
> Frage: Welche Schutzwiderstände und Pull-ups / Pull-downs muss ich beim
> Anschließen vorsehen?
Kommt also auf die unbekannte Steuerung an. Wenn die mit einem 
"üblichen" 5V-TTL-Signal klarkommt, dann brauchst du gar nichts. Wenn 
die Steuerung andere Eingangspegel braucht, dann brauchst du einen wie 
auch immer gearteten Pegelwandler.

: Bearbeitet durch Moderator
von Jörg R. (solar77)


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Lothar M. schrieb:
> Hubert schrieb:
>> mit neuer Steuerung ...
>> Frage: Welche Schutzwiderstände und Pull-ups / Pull-downs muss ich beim
>> Anschließen vorsehen?
>
> Dieser Totem-Pole-Ausgang ist ein normaler TTL-Ausgang mit normalen
> TTL-Pegeln:
>
> High ist schwach mit min. 2,4V wenn ein Strom von 800µA entnommen wird
> Low ist stark und hat bei 12,8mA höchstens 0,4V
>
> Kommt also auf die unbekannte Steuerung an. Wenn die mit einem
> 5V-TTL-Signal klarkommt, dann brauchst du gar nichts.

Er muss allerdings den Strom für die Sendediode begrenzen. 220R sollte 
als Vorwiderstand passen.

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


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Jörg R. schrieb:
> Er muss allerdings den Strom für die Sendediode begrenzen.
Das allerdings. Und sinnigerweise nicht auf das Absolute Maximum Rating 
mit 40mA, sondern auf die typischen 20mA.

Und dann kommt es noch darauf an, ob die alte Steuerung den Strom durch 
die Leuchtdiode (zwecks Fremdlichtunterdrückung) mit einer Frequenz 
moduliert hat.

Lothar M. schrieb:
> Kommt also auf die unbekannte Steuerung an
Achso, Überschrift: Arduino. Dann sollte der OK-Ausgang direkt mit dem 
5V-Arduino-Eingang zusammen funktionieren.

: Bearbeitet durch Moderator
von Rainer W. (rawi)


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Lothar M. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Kommt also auf die unbekannte Steuerung an
> Achso, Überschrift: Arduino. Dann sollte der OK-Ausgang direkt mit dem
> 5V-Arduino-Eingang zusammen funktionieren.

Die Lichtschranke besitzt keinen OK-Ausgang.

Hubert schrieb:
> Optek OPB900W55

Zur zweiten '0' in der Typenbezeichung sagt der Part Number Guide auf 
S.1 des Datenblattes: "0 = Totem Pole".
An einem Arduino mit 3.3V Betriebsspannung fließt also über die 
Eingangsschutzdiode ein Eingangsstrom in Richtung VDD und im Deep Sleep 
steigt die Versorgungsspannung an, falls nicht genügend Verbraucher auf 
der Versorgung hängen.

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


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Rainer W. schrieb:
> Die Lichtschranke besitzt keinen OK-Ausgang.
Für mich schon. Da ist zwischen der Fotodiode und dem Pin nur ein wenig 
Schaltung dazwischen. So wie eben ein 6N137 auch einen OK-Ausgang mit 
ein wenig Beschaltung hat.

Rainer W. schrieb:
> An einem Arduino mit 3.3V Betriebsspannung fließt also über die
> Eingangsschutzdiode ein Eingangsstrom in Richtung Vcc
Wenn dieser 3V3-Arduino eine solche Schutzdiode an diesem Pin überhaupt 
hat. Man könnte in diesem Fall die Eingangsspannung mit einem 
Serienwiderstand (nehmen wir doch einfach auch die 220 Ohm) und einer 
weißen LED einfach auf 3V begrenzen.

von Michael B. (laberkopp)


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Hubert schrieb:
> Frage: Welche Schutzwiderstände und Pull-ups / Pull-downs muss ich beim
> Anschließen vorsehen?

Keine.

Nitze dieselben 5V wie beim Arduino für VCC.

Aber Anode Kathode der Sende LED muss einen Vorwiderstand bekommen, z.B. 
220 Ohm.

von Hubert (josm)


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Danke für die Diskussion. Also werde ich die 5 Pins wie folgt 
anschließen:
1. Anode: 5V mit 220 Ohm Vorwiderstand
2. Kathode: GND
3. Vcc: 5V
4. Output: direkt an Arduino-Inputpin
5. GND:GND

Ist das korrekt?

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


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Hubert schrieb:
> Output: direkt an Arduino-Inputpin
Kommt wie schon erwähnt auf den unbekannten Arduino an. Wenn es einer 
der neuen, schnellen mit SAM21 ist, dann ist irgendeine Art von 
Pegelwandlung nötig. Wenn es ein alter 5V-Arduino ist, dann passt das.

: Bearbeitet durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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Hubert schrieb:
> Ist das korrekt

Ja

von Peter D. (peda)


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Hubert schrieb:
> 1. Anode: 5V mit 220 Ohm Vorwiderstand

Wie kommst Du darauf?
Lt. Datenblatt kann die Einschaltschwelle bis zu 20mA betragen.
Damit man aber auf der sichern Seite ist und weil max 40mA erlaubt sind, 
sollten also mindestens 30mA fließen.
Bei 220Ω und 1,7V an der LED fließen aber nur 15mA. Das könnte noch 
reichen, muß aber nicht.

Ich würde eine Lichtschranke wählen, die mit weniger Strom auskommt. 
Dann hält die LED länger.
Welche Anforderungen bestehen denn an die Reaktionszeit?

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


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Peter D. schrieb:
> Lt. Datenblatt kann die Einschaltschwelle bis zu 20mA betragen
Im Datenblatt sind alle Schaltschwellen und die Uf bei 20mA 
spezifiziert. Der Wert IF(+) sagt dann wohl, dass bei spätestens IF = 
20mA der Empfänger garantiert einschaltet.

> Ich würde eine Lichtschranke wählen, die mit weniger Strom auskommt.
Die dürfte schon im umzubauenden Gerät eingebaut und damit vorgegeben 
sein.

: Bearbeitet durch Moderator
von Jörg R. (solar77)


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Rainer W. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Lothar M. schrieb:
>>> Kommt also auf die unbekannte Steuerung an
>> Achso, Überschrift: Arduino. Dann sollte der OK-Ausgang direkt mit dem
>> 5V-Arduino-Eingang zusammen funktionieren.
>
> Die Lichtschranke besitzt keinen OK-Ausgang.
>
> Hubert schrieb:
>> Optek OPB900W55
>
> Zur zweiten '0' in der Typenbezeichung sagt der Part Number Guide auf
> S.1 des Datenblattes: "0 = Totem Pole".
> An einem Arduino mit 3.3V Betriebsspannung fließt also über die
> Eingangsschutzdiode ein Eingangsstrom in Richtung VDD und im Deep Sleep
> steigt die Versorgungsspannung an, falls nicht genügend Verbraucher auf
> der Versorgung hängen.

OK steht für mich als Abkürzung für Optokoppler, nicht für „offener 
Kollektor“, oder besser OC für Open-Collector, denn OC ist die geläufige 
Abkürzung.

Zudem hat Lothar weiter oben den Begriff Totem-Pole-Ausgang verwendet. 
Totem-Pole habe ich zuletzt vor 30 Jahren gehört. Eine gängige 
Bezeichnung ist heutzutage eigentlich Push-Pull-Ausgang.

Das es um diese Art von Ausgang geht ist zudem klar ersichtlich.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Jörg R. schrieb:
> OK steht für mich als Abkürzung für Optokoppler, nicht für „offener
> Kollektor“, oder besser OC für Open-Collector, denn OC ist die geläufige
> Abkürzung.

So kann es gehen, wenn im Kontext zwei verschiedene Dinge mit der selben 
Abkürzung auftauchen.
Bei welchem Begriff du die Abkürzung aus der englischen und bei welchem 
aus der deutschen Schreibweise ableitest, kann keiner außer dir wissen.

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


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Jörg R. schrieb:
> OK steht für mich als Abkürzung für Optokoppler
Besonders, wenn es um OK mit PushPull-Ausgängen geht und im Datenblatt 
des OK von einem "Open Collector Output" geschrieben wird.

Wann und wo hat "OK" denn jemals "Offener Kollektor" geheißen? Ich habe 
noch niemals jemanden von einem "Offenen Kollektor Ausgang" reden hören. 
Selbst die deutschsprachigen Datenblätter von irgendwelchen Sensoren in 
der Automatisierungstechnik schreiben "OC" oder "Open Collector".

von Rainer W. (rawi)


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Jörg R. schrieb:
> Zudem hat Lothar weiter oben den Begriff Totem-Pole-Ausgang verwendet.
> Totem-Pole habe ich zuletzt vor 30 Jahren gehört. Eine gängige
> Bezeichnung ist heutzutage eigentlich Push-Pull-Ausgang.

Der Unterschied zwischen Push-Pull und Totem-Pole sind die nicht 
komplementäre Ausgangsstufe und der Widerstand in der Kollektorleitung 
des oberen Transistors. Dass dir das seit 30 Jahren nicht mehr begegnet 
ist, liegt wohl daran, das TTL weitgehend ausgestorben ist und 
heutzutage eben Push-Pull Ausgangsstufen in CMOS-Technik verwendet 
werden, die auch einen kräftigen H-Pegel liefern können.

: Bearbeitet durch User
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