Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Isolation eines Servo-PWM-Signals per Optokoppler


von Finn (Firma: (Schule)) (benutzer14)


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Hallo,

ich sitze nun schon sehr lange an einem Problem mit der Isolation eines 
PWMs für einen digital Servo. Konkreter möchte ich das PWM mit einem 
PCA9685 erzeugen und das PWM dann über einen Optokoppler für einen JX 
CLS-HV7346MG-Servo (Betrieben mit 7,5 V und einer Pwm-Frequenz von 330 
Hz) isolieren (Isolation wegen Spannungsspitzen, Induktion und weiterer 
Störungen durch den Servo und dessen hohen Strom, die mir meinen 
Steuerkreis (zer)stören können?)  Ich habe auch noch den pc817 
Optokoppler auf Grund meiner Fehlversuche probiert, plante zuerst aber 
den 6n137 wegen der hohen Datenrate zu nutzen. Die Verhalten, die ich 
während mittlerweile schon seit über 8 wöchigem Festfressen in diesem 
Problem beobachtet habe, waren teilweise Bizarr und zu viele um sie 
detailliert zu schildern. Was ich aus diesen ,, Experimenten " definitiv 
weiß, ist dass kein Fehler in der Hardware und der Software an sich im 
Einzelnem vorliegt und höchstwahrscheinlich eine Fehlverkablung der 
Grund ist.
Das Funktionieren meines Signals vom PCA prüfte ich durch das 
Anschließen von sg90 Servos ( durch deren kleinen Bedarf an Strom und 
ihrer generellen Kleinheit konnten sie meinem Steuerkreis nichts 
anhaben), für die ich dann zwar die PWM-Frequenz runterschraubte, aber 
durch deren Funktion die Richtigkeit des PWMs vom PCA sichergestellt 
war.

Über beide Optokoppler schaffte ich es zwar eine LED zu steuern, aber 
bekam von beiden Servos keine Reaktionen, wenn ich die LED durch den Pwm 
Pin des Servos ersetzte.

Da ich glaube durch diese lange Arbeit einen unklaren Blick auf die 
Sache bekommen zu haben und mich an irgendeiner Stelle komplett verrannt 
zu haben, werde ich erstmal nur hoffen, dass mir jemand einen 
Verkabelungsvorschlag schickt, der dann funktioniert.
Sollten noch mehr Daten benötigt werden, werde ich diese gerne 
mitteilen. Schaltpläne habe ich zwar noch nicht so angelegt, dass sie 
irgendwer außer mir lesen kann, kann bei Bedarf aber nochmal versuchen 
welche anzufertigen, falls meine Beschreibung unverständlich ist.
Ich hoffe auf Verständnis, da das Problem zudem peinlicherweise recht 
einfach zu sein scheint, da ich im Internett nichts exakt gleiches fand, 
das mir weiterhalf.
Vielen Dank im Voraus und liebe Grüße Finn

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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330Hz ist keine hohe Datenrate, sondern Gleichstrom. Das schafft selbst 
der lahmste Optokoppler.

Es geht aber nicht nur um die Frequenz, sondern auch um die 
Flankensteilheit bzw. den Punkt den das Servo als H oder L erkennt, das 
kann dann mit einer ungünstigen Dimensionierung schnell unsauber werden.

Kann das Servo 7,5V Pegel am Steuereingang ab? Wenn nicht musst du auch 
an der Versorgung des OK arbeiten.

von H. H. (hhinz)


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Für die niedrige Frequenz von 330Hz reicht ein 08/15 Koppler mit 
Transistorausgang völlig aus.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Hast du übersehen, das der 6N137 negierten Ausgang hat? In Ruhe ist der 
Ausgang high und bei aktiver LED ist er low. Je nach Beschaltung ist das 
auch bei 'normalen' Optokopplern der Fall.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Matthias S. schrieb:
> das der 6N137 negierten Ausgang hat?

Man kann sich aber aussuchen, ob die LED bei H oder L angesteuert wird, 
ist ja kein TTL-Ausgang oder OC-mehr.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Schaltpläne habe ich zwar noch nicht so angelegt, dass sie
> irgendwer außer mir lesen kann, kann bei Bedarf aber nochmal versuchen
> welche anzufertigen, falls meine Beschreibung unverständlich ist.

Und das hier ist genau dein Problem! Nicht nur das niemand ausserhalb 
deines Hirns versteht was darin vorgeht solange du keine Schaltplaene 
zeigst, du selbst versteht auch viel besser wenn du mal einen 
vernuenftigen Schaltplan aufmalst!

Langfristig wuerde ich dir empfehlen mal einen Blick auf LT-Spice zu 
werfen. Nicht nur das du damit dann ganz schnell Schaltplaene malen 
kannst, nein du kannst darin sogar die Funktion deiner Schaltung 
betrachten und verstehen.

Vanye

von Rainer W. (rawi)


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Finn schrieb:
> ... (Isolation wegen Spannungsspitzen, Induktion und weiterer Störungen
> durch den Servo und dessen hohen Strom, die mir meinen Steuerkreis
> (zer)stören können?) ...

Falls der hohe Strom stört, liegt es zu einem großen Teil an der 
Verdrahtung.
Spannungsspitzen durch Induktion entstehen, wenn der Strom durch eine 
Spule schlagartig nicht mehr fließen kann. Dagegen helfen oft 
Freilaufdioden. Was für weitere Störungen durch den Servo hast du genau 
beobachtet?
Zeige einmal deinen Aufbau und Messungen der Störungen als Oszi-Bild.

Keiner weiß genau, was du probiert hast und in welcher Beziehung die 
Versorgung des PCA9685 zu der des Servos steht. Ein Link zum Datenblatt 
des Servos wäre auch hilfreich, oder soll das jeder hier selber suchen 
(müssen)? Wie muss der Servo genau angesteuert werden (Zeitverlauf, 
Flankensteilheit, Spannungspegel)?

Ein vernünftiger Schaltplan ersetzt in der Elektronik ganze Romane ;-)

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