Optokoppler für 230V

moin moin,

guggst du da : http://www.mikrocontroller.net/attachment/6335/0-det.jpg

iss das was ?

vlg
Charly

@ gerdme (Gast)

>Ein Optokoppler mit nur 1mA Diodenstrom wäre tatsächlich ein
>interessanter Ansatz. Frage: Welcher Typ ist gemeint?

Fast alle, die sind dann nur nicht mehr so schnell. Für 50 Hz reicht es 
aber immer noch dicke. Und mit kleiner Konstantstromquelle ist das auch 
spannungsunabhängig.

MfG
Falk

Hallo, Du brauchst nicht unbedingt X2-Kondensatoren. Diese brauchst Du 
nur in sicherheitskritischen Schaltungen. Du realisiert Deine 
galvanische Trennung  ja mit dem OK. Nur da mußt Du die Luft-und 
Kriechstrecken einhalten.
Da der C primärseitig nur den OK versorgt, reicht hier ein 400-500V Typ. 
Ggv. kannst Du sogar 2 x 1206 SMD-Kondensatoren in Reihe nehmen.

Ich selbst verfolge noch einen anderen Ansatz. Ich verwende die 
ADUM-Serie von Anlog Devices. Diese Koppler brauchen "überhaupt keinen" 
Strom. Allerdings muß der Koppler mit einer Gleichspannung von etwa 5V 
und 0.3mA versorgt werden. Diese erzeuge ich, wie schon gehabt, mit 
einem C und einem R in Reihe. Das ganze stablisiere ich noch mit zwei 
Z-Dioden. Da der Strom mit 0.3mA recht klein ist, reichen auch sehr 
kleine C´s. Die Erkennung des Schaltsignals mache ich dann mit einem 
einfachen Spannungsteiler.

@ gerdme (Gast)

>Da der OK wahrscheinlich jenseits der Datenblattspezifikationen
>betrieben wird, werde ich das mal auszutesten, mit welchem Mindeststrom
>der noch sauber Schaltet.

Hab ich vor einiger Zeit auch mal in einem Projekt gemacht. Selbst mit 
100uA schalten die noch (HCPL 181 etc.). Schaltzeiten immer noch bei ca. 
50us!

> Der Transistor müsste bei mir einen pullup von
>10K schalten. Derzeit habe ich mich mit dem PC 817X angefreundet.

Warum 10k? Nimm einen externen Pull-up und gut. Bei ~50% CTR reichen bei 
100uA 100k.

>In meinem Fall muss ich übrigens auch die Kanäle untereinander sauber
>trennen, da in einem normalen Drehstromnetz auch mal 400V-Potential
>zwischen benachbarten Kanälen anliegen könnte.

Das hat mit dem Optokopplerstrom nix zu tun.

MfG
Falk

Solarki wrote:
> Eine ganz einfache Möglichkeit:
> Zwei Widerstände 220k eine Glimmlampe und ein Fotowiderstand
> und fertig ist der 230V Koppler. Das ganze ist nicht sehr
> schnell aber ausreichend für Netzspannung. Alle VDE
> Vorschriften sind leicht zu erfüllen.
Quick and very dirty, aber irgendwie trozdem ziemlich genial. Braucht 
wirklich wenig strom....(Aber Platz..)

So, nun habe ich meine Schaltung für 4x 230V input fertig. Sie läuft 
seit einigen Tagen sehr zufriedenstellend. Bedingt durch den kleinen 
Kondensator am Eingang und dem "dicken" Elko am Gleichrichter ist die 
Schaltfrequenz nicht besonders hoch, schätze mal so bei 500 mS. Für 
meine Zwecke aber vollkommen ausreichend. Vorteil ist hier aber der 
mech. kleine Eingangskondensator, der mit nur 10nF daherkommt. Die gibt 
es halt noch im Rastermass 10mm.
Die Transistoren müssen in meinem Fall jeweils einen weiteren 
Optokoppler, die bauseits bereits in einer SPS vorhanden sind, mit ca 14 
mA treiben, was sie auch brav tun. Getestet habe ich die Schaltung mit 
bis zu 20mA. Da die Diode im Optokoppler mit unter 1 mA betrieben wird, 
muss der Ausgang nochmal (Strom-)verstärkt werden. Die LED vor dem 
Optokoppler ist übrigens eine übliche blaue Hochleistungs-LED, die 
leuchten bereits bei weniger als 1 mA deutlich wahrnehmbar.
Die vorhandenen Optokoppler in der SPS konnte ich nicht direkt 
verwenden, da die für 230V-Potentiale nicht genug isoliert sind.
Natürlich kann man die Ausgänge der Schaltung auch direkt (zB mit 10 
kOhm pulldown) an die Eingänge eines Microcontrollers anschliessen.

Eingangsseitig kommen die beiden mittleren Klemmen an den Null- bzw 
Neutralleiter, die beiden äusseren Klemmen werden mit den zu 
überwachenden Phasen beschaltet. Natürlich werden die einzelnen Zweige 
sauber im respektablen Abstand zueinander aufgebaut. Die Beinchen der 
Optokoppler werden dann nochmal ein Rastermass weiter auseinander 
gebogen, um den Abstand noch ein wenig zu vergrössern.

Vielleicht kann ja wer die Schaltung gebrauchen :-)

Gruss, Gerd

und hier noch der Auszug aus der Platine...

Hallo Gerd M.

der Artikel ist zwar schon 5 Jahre alt, aber ich habe gerade das gleiche 
Problem und kann dein Schalltung gebrauchen. Kannst du evtl. noch die 
Dimension der Kondensatoren schreiben? "kleiner Kondensator" und "dicker 
Elko" hilft gerade nicht ;-)
Ich interpretiere aus deinem Schaltplan
kleiner Kondensator: 10nF für 400V
"dicker" Elko: 100uF für 35V

Liege ich da richtig? Und welche Leistung müssen die Widerstände haben? 
1/4W, 1/2W oder 1W?

Es wäre super, wenn du darauf kurz eine Antwort schreiben könntest. 
Danke dir im Voraus.

Viele Grüße
Andreas

Hallo Gerd M.

der Artikel ist zwar schon 5 Jahre alt, aber ich habe gerade das gleiche 
Problem und kann deine Schalltung gebrauchen. Kannst du evtl. noch die 
Dimension der Kondensatoren schreiben? "kleiner Kondensator" und "dicker 
Elko" hilft gerade nicht ;-)
Ich interpretiere aus deinem Schaltplan
kleiner Kondensator: 10nF für 400V
"dicker" Elko: 100uF für 35V

Liege ich da richtig? Und welche Leistung muss der Widerstand haben? 
1/4W, 1/2W oder 1W?

Es wäre super, wenn du darauf kurz eine Antwort schreiben könntest. 
Danke dir im Voraus.

Viele Grüße
Andreas

Solarki schrieb:

> Zwei Widerstände 220k eine Glimmlampe

Es gibt auch fertige Glimmlampen, bei denen die Widerstände
bereits eingebaut sind. Beachten muss man die begrenzte
Leuchtdauer von ca. 5...10 Jahren.
Gruss
Harald

Da habe ich eine ähnliche Schaltung, die durch Verwendung von 
antiparallelen Optokopplern wie PC814 besonders auf der Primärseite noch 
einfacher ist. R2 und C2 sind für den Schutz vor höherfrequenten 
Signalen auf der Netzleitung. C3 überbrückt die Nulldurchgänge 
sekundärseitig. Auch die Anzeige LEDs sind sekundärseitig, damit C1 
relativ klein bleiben kann. Auch sieht man dann, was an Signalen 
durchkommt, anstatt das was reingeht. Bei Verzicht auf die LEDs sind 
auch die Transistoren entbehrlich. Für den PCF8574 (I2C-IO Baustein) 
reicht der Optokoppler, um den internen 100µA Pull-Up-Strom 
herunterzuziehen.

Hallo

das ist auch eine interessante Variante. In ähnlicher Form hab ich die 
auch schon mal woanders gefunden. Allerdings suche ich noch eine Lösung, 
die möglichst wenig Strom verbraucht, da ich die Schaltung 38mal 
benötige. Und da zählt dann jedes mW. Die Optokoppler benötigen halt 
immer so mindestens 1mA, damit mit nem CTR von 20% noch 200mA auf der 
Sekundärseite ankommen. Mit deiner C R Kombination fließen (wenn ich 
mich nicht verrechnet habe) sogar noch mehr als 1mA. Damit liegen wir 
über 0,22W, was bei 19 solcher Schaltungen (maximal die Hälfte der 38 
werden gleichzeitig geschaltet sein) schon über 4 Watt sind. Über das 
Jahr kommen da dann 36KWh zusammen. Oder hab ich da einen Denkfehler? 
Hat einer noch ne Lösung mit weniger Stromverbrauch? Oder geht das 
primärseitig dann auch nur mit Transistor, wie unter 
http://www.dl4cu.de/rel/230vopto/opto.html dargestellt. Hier werden ca. 
70mW verbraucht. Allerdings wird primärseitig auch noch mit einem 
Transistor und 5V agiert, was einen DCDC-Wandler nötig macht, um die 
Niedervolt sauber von den 230V zu trennen. Gibt es denn keinen 
Optokoppler, der bei sagen wir 0,2mA noch genug CTR hat, um 
sekundärseitig ohne großen Aufwand was damit anzufangen?

Viele Grüße
Andreas

@Andreas G.

und warumm nimmste nicht meine Version mit Z-Dioden?

vlG
Charly

Andreas G. schrieb:
> Mit deiner C R Kombination fließen (wenn ich
> mich nicht verrechnet habe) sogar noch mehr als 1mA. Damit liegen wir
> über 0,22W, was bei 19 solcher Schaltungen (maximal die Hälfte der 38
> werden gleichzeitig geschaltet sein) schon über 4 Watt sind.

An einem Kondensator wird keine reale Leistung verbraucht und auch keine 
Wärme erzeugt, da Strom und Spannung um 90 Grad gegeneinander 
phasenverschoben sind. Deshalb benutzt man ja für solche Zwecke 
Kondensatoren anstelle von Widerständen. Die reale primärseitige 
Leistungsaufnahme ergibt sich aus der Spannung am Widerstand R2(ca 10V) 
und der Spannung an der Optokoppler-LED (ca 2V), also bei 1mA ca 12 mW. 
Das kann man wirklich vernachlässigen, wenn man sie mit den Leistungen 
der Geräte vergleicht, die man damit kontrollieren will. Mit einem 
kleineren R2 könnte man diese Leistung noch verringern, allerdings auf 
Kosten der Betriebssicherheit, da C1 höherfrequente Signale auf der 
Netzleitung kaum begrenzt.

Ok, das war mir nicht bewusst. Vielen Dank für die ausführliche 
Erklärung. 12mW sind in der Tat selbst bei 19 solcher Schaltungen 
vernachlässigbar. Ich möchte damit jeweils einen Pin am Schieberegister 
(HC165) schalten. Werden die 200uA dafür auch noch reichen? Werde mal 
ins Datenblatt schauen. Wenn das klappt, hat man hier (ohne die LED) 
eine Schaltung mit 7 Bauteilen. Das wäre genau das, was ich gesucht 
habe. Vielen Dank für die Infos.

Andreas G. schrieb:
> Ich möchte damit jeweils einen Pin am Schieberegister
> (HC165) schalten. Werden die 200uA dafür auch noch reichen? Werde mal
> ins Datenblatt schauen

Die Eingänge der HC-Serie sind sehr hochohmig,das dürfte dann kein 
Problem sein. Du brauchst dann aber noch einen Pull-Up-Widerstand, 47k - 
100k müssten da passend sein. Und denk daran, dass das Signal invertiert 
ist.

Noch etwas. Der Widerstand R1 muss eine hohe Spannung (400V) vertragen 
können. In der Praxis empfiehlt es sich, 2 Widerstände (2,2M ) in Serie 
zu nehmen. Dann geht es auch mit SMD Widerständen 1206 auf der Rückseite 
der Platine und die Kondensatoren können enger zusammenrücken.

Jobst Quis schrieb:

> Deshalb benutzt man ja für solche Zwecke
> Kondensatoren anstelle von Widerständen.

Ein Nachteil einer solchen Kondensatorlösung ist die Empfindlichkeit
gegen steile Impulse, die vom Reihen-C bedeutend besser durchgelassen
werden als 50Hz. Deshalb würde ich primärseitig noch eine Z-Diode
oder eine Transil vorsehen, die solche Impulse ableitet. Dazu könnte
man z.B. R1 aufteilen und diese Diode in der Mitte anordnen.
Gruss
Harald

Harald Wilhelms schrieb:
> Ein Nachteil einer solchen Kondensatorlösung ist die Empfindlichkeit
> gegen steile Impulse, die vom Reihen-C bedeutend besser durchgelassen
> werden als 50Hz.

Dafür bzw dagegen sind ja R2 und C2.

Da der PCF8574 einen internen Pull-Up Strom vom 100µA hat, kannst du die 
Optokoppler und C3 direkt (ohne R3) an die Eingänge des PCF8574 
anschließen.

Nochmal den aktuellen Schaltplan dazu.

Martin schrieb:
> Ich frage mich auch, wodurch der Strom begrenzt wird, wenn der
> Ausgangstransistor des Optokopplers durchschaltet. Ergibt sich dies aus
> dem Innenwiderstand, da eingangsseitig mit nur ca. 1 mA gearbeitet wird?

In der Schaltung mit LED ergibt R3 und Transistor Q1 eine 
Spannungsfolger-Konstantstromquelle, der Strom ist UBE (0,5 -0,7V) / R3 
also 50-70 µA. Kurzzeitig ergibt sich ein höherer Strom, um den 
Kondensator zu entladen. Hier ist der Strom begrenzt durch den 
Eingangsstrom und die Stromverstärkung des Optokopplers.

Mike schrieb:
> Die Simulation sieht dann wie im Anhang aus. Man beachte den Strompeak,
> wenn die Eingangsspannung schnell zusammenbricht.

Welcher Strom ist das, der Strom durch den Optokoppler sekundärseitig?
Sieht stark aus, aber vom maximalen Ic des PC814 (50mA) doch noch weit 
entfernt. Vielleicht sollte man C2 doch noch etwas größer machen.

Hab grade diese Netzteile endeckt:
https://www.meanwell.com/Upload/PDF/IRM-01/IRM-01-SPEC.PDF

Die gibts ab 4,50€. Da lohnt sich der ganze Aufwand mit Schaltung wohl 
nicht mehr würde ich sagen.

Würdet ihr da noch was zwischen Atmega/PIC zwischen schalten oder sie 
einfach direkt an die Eingänge hängen?

Und für diese Erkenntnis holst Du diesen alten Thread wieder hoch?

Ich antworte Dir trotzdem mal.

Es wird am Ende sehr stark davon abhängen, wieviele dieser Eingänge du 
brauchst.

Ich habe jetzt schon öfter "Setups" gesehen, da war ein OK und zwei 
entsprechnd große Widerstände in Reihe. Da es OK mit antiparallelen 
Dioden gibt, ist der Schaltungsaufwans gering. Man muss das Signal ggf. 
noch etwas glätten.

Die weiter oben gezeigte Schaltung mit Kondensator ist auch nicht 
unüblich.

Da man alles irgendwo auf eine Platine bekommen muss, ist der Aufwand 
fast der Gleiche und billiger sind die schon genannten Lösungen dann 
alle mal.

Ein Netzteil hat zudem auch immer höhere Einschaltströme.

Für einen Bastler, der mal einen Eingang braucht okay. Bei größeren 
Mengen unwirtschaftlich, braucht ja auch Platz.

Bei den wenigsten hier dürfte es sich wohl um industrielle 
Massenproduktion handeln wo es um jeden Cent geht.

Ich habe noch nirgendwo gesehen das so kleine Netzteile erwähnt wurden.
Da ist dann von Steckernetzteilen die rede oder von kleinen Trafos.
Ich hab diese kleinen jetzt zum ersten mal gesehen.

Die hier genannten Schaltungen dürften bei einhalten der Abstände wohl 
auch nicht weniger als 3x2 cm beanspruchen und die Mean Well Teile haben 
noch den Vorteil das sie komplett vergossen sind.

In den ganzen Beiträge zum Thema wird über nachtriggerbaren Monoflops, 
Schmitt-Trigger und sonstiges diskutiert... - das kann man sich bei so 
einem Mininetzteil alles sparen.

Björn D. schrieb:
> Bei den wenigsten hier dürfte es sich wohl um industrielle
> Massenproduktion handeln wo es um jeden Cent geht.
Das nicht, aber wer ne Haussteuerung etc. baut dann braucht man schnell 
mal ein paar mehr Eingänge

>
> Ich habe noch nirgendwo gesehen das so kleine Netzteile erwähnt wurden.
> Da ist dann von Steckernetzteilen die rede oder von kleinen Trafos.
> Ich hab diese kleinen jetzt zum ersten mal gesehen.
Es kommt immer auf die Menge an...

In der DDR hat man für kleine 24V Meldelämpchen jeweils einen Trafo 
vorgeschaltet, das diese an 220V funktionieren.

Man kann viel machen, nicht alles ist immer geschickt oder noch 
zeitgemäß.


>
> Die hier genannten Schaltungen dürften bei einhalten der Abstände wohl
> auch nicht weniger als 3x2 cm beanspruchen und die Mean Well Teile haben
> noch den Vorteil das sie komplett vergossen sind.

Endweder kommt man mit den Spannungen klar oder nicht, da spielt das 
vergossen sein keine Rolle.

>
> In den ganzen Beiträge zum Thema wird über nachtriggerbaren Monoflops,
> Schmitt-Trigger und sonstiges diskutiert... - das kann man sich bei so
> einem Mininetzteil alles sparen.
Man kann auch glätten... Es kommt immer darauf an, was man für welchen 
Zweck detektieren will.

Da schnelle Signale mit so einem SNT nicht möglich sind, kann das auch 
kein Kriterium sein

Gottfried schrieb:
> Bei mir im Keller glimmen die Glimmlampen schon seit 1979, also über 40
> Jahre, durchgehend.

Und für diese Nachricht holst Du diesen alten Thread wieder hoch?