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Basisanschluss am Optokoppler 4N33

Hallo,

die folgende Schaltung funktioniert als Gleisbesetztmelder an der Märklin Modelleisenbahn (Digital) mit Metallgleis:

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Sobald eine Lok auf dem Gleis steht, fließt ein kleiner Strom. Ein Teil davon fließt durch den Optokoppler und bringt die LED zum Leuchten. Funktioniert prima: Lok auf dem Gleis - LED leuchtet. Lok 'runter, LED ist aus.

Allerdings funkioniert die Schaltung nicht mehr zuverlässig, sobald der

820k Widerstand, der am Optokoppler den Basisanschluss mit dem Emitter verbindet, entfernt wird. Ohne den Basisanschluss leuchtet die LED auch (schwach), wenn nur ein leeres Gleis (ohne Lok) angeschlossen wird. Ich vermute, dass durch das alte Metallgleis Blindstrom oder Kriechstrom entsteht.

In den Angaben zu Optokopplern wird der Basisanschluss recht dürftig behandelt. Ich habe bisher nur gefunden, dass die Geschwindigkeit durch solch einen Basis-Emitterwiderstand erhöht werden kann und dass man mit einer Vorspannung den Dunkelstrom kompensieren kann.

Ich kann mir in der Anwendung aber nur vorstellen, dass durch den Widerstand einfach die Empfindlichkeit verringert wird. Wenn das so ist, wie dimensioniert man den Widerstand richtig? Sind die 820k zufällig und nur für das eine Exemplar oder die eine Charge richtig gewählt?

Wenn ich damit falsch liege, was passiert dann in der Schaltung?

Bei dem (in der Bastelkiste vorhandenen) 4N33 wird CTR mit > 500% angegeben. Wie würde das z.B. beim 4fach Optokoppler PC847 aussehen? Davon gibt es verschiedene Ausführungen mit CTR von 80 bis 600 (Bei Reichelt als PC847X geführt, man weiß also nicht, was da kommt). Beim PC847 ist der Basisanschluss nicht herausgeführt.

Gibt es übrigens Empfehlungen oder typische Anwendungsfelder für die einzelnen Optokoppler?

Gruß

Klaus

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Klaus P. Pieper
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kann mir in der Anwendung aber nur vorstellen, dass durch den

Ich w=FCrde den Widerstand solange verringern, bis die LED nicht mehr leuchtet und dann noch mal ca. 20% geringer dimensionieren. Alternativ k=F6nntest Du auch einen Widerstand parallel zur LED schalten. Gruss Harald

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Harald Wilhelms

Hallo Harald,

Harald Wilhelms schrieb:

kann mir in der Anwendung aber nur vorstellen, dass durch den

nein, das gefällt mir nicht, das geht mir zu sehr in Richtung "justieren und abgleichen, funktioniert aber nur bei passendem Wetter und Sonnenstand". Da der 4N33 einen Darlington-Transistor enthält, kann der Widerstand nach dieser Methode vermutlich ziemlich groß werden und man hätte nur 20% Sicherheit für Änderungen / Verschmutzung der Anlage etc.

Die Angaben in den Datenblättern geben ja auch ziemlich sehr große Bandbreiten für CTR an, da hätte ich schon gerne einen etwas robusteren Ansatz.

Gruß

Klaus

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Klaus P. Pieper

Am Wed, 11 Feb 2009 11:25:07 +0100 schrieb Klaus P. Pieper:

kann mir in der Anwendung aber nur vorstellen, dass durch den

Ist denn überhaupt ein Optokoppler mit Darlington-Transistor notwendig? Eventuell einen Optokoppler mit AC-Eingang nehmen, der nutzt dann beide Halbwellen.

z.B. SFH6206, Conrad 153979

Lutz

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Lutz Schulze

"Klaus P. Pieper" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@mid.individual.net...

Statt dem Widerstand an der Basis taete es auch ein Widerstand parallel zur LED (bzw. parallel zu Digitalstation/Mittelleiter) von sagen wir 1kOhm/1W, um ohne Lok die LED dunkelzutasten, denn es koennen nur kapazitive Kopplungen sein (oder Dreck) der noch Strom fliessen laesst.

Da es eine digital gesteuerte Bahn ist, ist auch die 1N4007 eine schlechte Wahl, zu langsam (ist naemlich nur eine 100Hz Diode) aber 1000V stark. Nimm lieber eine fast recovery wie MUR120.

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MaWin

Hi,

Ich kenne das Problem und habe empirisch einen 100k Widerstand für geeignet befunden. Das Stichwort Verschmutzung wurde schon genannt, und ich füge das Stichwort Luftfeuchtigkeit hinzu. Probier mal aus ob's besser geht wenn du das Basis-Pin direkt am IC abschneidest.

Gruss Michael

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Michael Koch

Hallo Klaus.

n

Verstehe.

Ich weiss ja nicht, was Du in Punkto Spannung und Str=F6me =FCberhaupt vorfindest.......oft ist das Problem, das auch schon kleinste Str=F6me die LED anregen und damit der Optokoppler schon ein bisschen schaltet....

Eine weitere Methode das Leuchten der LED des Optokopplers loszuwerden, w=E4re zus=E4tzlich eine kleine Z-Diode in Sperrichtung oder mehrere Dioden in Leitrichtung so vor die LED zu schalten, das die Spannung ohne Lok nicht langt, die LED des Kopplers zu Betreiben. Eine Hausnummer f=FCr eine Z-Diode w=E4re jetzt mal 6,2V.....sollte deutlich =FCber der Spannung f=FCr die LED liegen, und weit genug unter der Spannung, die Du im aktivierten Zustand zuschaltest. Schliesslich willst Du ja dann die LED noch sicher betreiben k=F6nnen. Denk daran, ev. den Vorwiderstand der LED anzupassen. Ausserdem w=FCrde ich mir Gedanken =FCber das Wegsperren der anderen Halbwelle machen, wenn Du dort mit Wechselstrom arbeitest. LEDs haben u.U. maximale Sperrspannungen von um die 5-6V......

Mit freundlichem Gru=DF: Bernd Wiebus alias dl1eic

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Wiebus

MaWin schrieb:

Das werde ich einmal ausprobieren. Aber warum gleich 1W? Da kann doch eigentlich kaum Leistung abfallen.

Danke, guter Hinweis. Würde eine MR856 mit 3A auch passen?

Gruß

Klaus

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Klaus P. Pieper

Hallo Lutz,

Lutz Schulze schrieb:

nein, lag nur gerade noch in der Bastelkiste. Daher ja auch meine Frage, wie das bei PC847 oder anderen ohne Typen Darlington aussehen würde. Am liebsten würde ich ja 4fach OKs benutzen.

Danke für den Hinweis, das ist aber hier nicht notwendig (und auch dreimal so teuer wie der 4N33).

Gruß

Klaus

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Klaus P. Pieper

"Klaus P. Pieper" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@mid.individual.net...

Damit er bei 28V noch ueberlebt.

Alles, was keine Schottky ist, und den Lokkurzschlusstrom ueberlebt.

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MaWin

Hallo Bernd,

Wiebus schrieb:

Die Digitalstation bzw. die Booster liefern je nach Belastung +/- 15V bis +/- 23V. Das soll natürlich möglichst ohne allzu große Verluste auch bei den Loks oder anderebn Verbrauchern ankommen. Die beiden Dioden in Reihe scheinen keinen großen Einfluss zu haben, größere Verluste sollte man vermutlich aber vermeiden.

Der Strom liegt im Bereich von einigen mA (eine stehende Lok, Belastung nur durch den Controller) bis ca. 3A (mehrere Loks auf einem Gleis, Beleuchtung etc.). Sehr kurzfristige höhere Ströme durch Kurzschluss (bis die Station oder Booster abschaltet) kommen natürlich häufig vor.

Ich glaube, dass die Spannungsverluste dabei zu groß werden.

Gruß

Klaus

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Klaus P. Pieper

Der Widerstand an der Basis dient dazu, die Basis zu entladen, wenn abgeschaltet werden soll, bzw. wenn der Eingangsstrom ausgeschaltet wird. Gäbe es diesen Widerstand nicht, würde die Spannung an der Basis und damit der Basistrom erheblich langsamer absinken. Dadurch sinkt dann auch der Kollektorstrom entsprechend langsam ab.

Bei 20mA TTY-Schnittstellenumsetzern verwende ich einen 4N25 und einen

100K Widerstand. Das ist natürlich hier eine ganz andere Anwendung. Aber da der Darlington-Optokoppler eine deutlich bessere "Stromverstärkung" haben dürfte, würde ich den Widerstand eher noch kleiner dimensionieren.

Den Tip weiter oben, einfach den Widerstand stufenweise zu verringern, finde ich dabei gar nicht schlecht. Ich würde aber, nachdem die "Schaltschwelle" gefunden ist nicht um 20% runtergehen, sondern den Widerstand mindestens halbieren. Dann dürfte sich die Justage bei weiteren Geräten erübrigen.

Gruß

Stefan DF9BI

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Stefan Brröring

:-)

Ja, ich gehe inzwischen auch davon aus, das da noch gen=FCgend Reserve in der Empfindlichkeit bleibt

Das gilt dann aber nur f=FCr diesen Optokopplertyp. Bei einem anderen Typ muss der Wert neu ermittelt werden. Gruss Harald PS: Wie macht eigentlich die "richtige" Bahn die Gleis- Besetztanzeige?

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Harald Wilhelms

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Moin!

und

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Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Moin!

Du meinst vermutlich parallel zu den Dioden. Das wäre mit Abstand die sinnvollste Lösung. Momentan mit den antiparallelen Dioden fließen ja schon geringste Ströme durch die LED des Optokopplers. Mit parallelem Widerstand geht ein Strom unterhalb I_F/R einfach am Opto vorbei.

Die Dioden begrenzen doch die Spannung, da reicht auch einfach 1/4W.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Hallo,

Michael Eggert schrieb:

mit 1k parallel zur LED des Optokopplers oder parallel zu den Dioden ändert sich das Verhalten nicht. Die LED leuchtet nach wie vor auch ohne Lok.

Erst mit 100 Ohm leuchtet sie ohne Lok deutlich schwächer, das hat aber den Nachteil, dass die LED dann auch mit stehender Lok nicht "voll" leuchtet, sondern erst wenn die Lok bei Fahrt mehr Strom zieht.

Gruß

Klaus

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Klaus P. Pieper

Hallo,

Michael Koch schrieb:

100k hatte ich gestern nicht zur Hand. Ich habe einmal den 820k Widerstand durch 33k ersetzt, der war aber dann zu klein, die LED leuchtete nicht mehr bei stehender Lok.

Ich werde es am Wochenende erst einmal mit anderen Optokpplern versuchen.

Vorerst danke an alle für die zahlreichen Hinweise.

Gruß

Klaus

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Klaus P. Pieper

"Klaus P. Pieper" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@mid.individual.net...

Was ist an der Schaltung so falsch, dass sie so rumzickt ?

Sicher, der Darlington verstaerkt gnadenlos, und auch ein Widerstand begrenzt die Spannung nicht auf 0 an der LED,

aber ich geh mal davon aus, dass auch der Darlington-Optokoppler bei 0.5V am Eingang noch nicht 2mA durch den Transistor laesst. Und 0.5V an 1k sind immerhin 500uA, wo sollen die herkommen ? Der Mittelleiter wird mit 28Vpp versorgt und liegt kapazitiv am Schaltgleis, aber fuer 500uA waeren 27k Koppelwiderstand noetig, also eine Koppelkapazitaet von 1nF, das halte ich fuer viel zu hoch, als dass dem so sein kann.

Was passiert mit einem normalen Optokoppler, wie ihn derjenige, von dem der Schaltungsvorschlag kam, auch vorgesehen hat ?

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MaWin

MaWin schrieb:

Also hier meine Ergebnisse von weiteren Versuchen:

4N25 (CTR Typ. 70%) : ohne Lok ok, mit Lok ohne Last (Licht / Fahrt) leuchtet die LED nur dunkel, mit Last ok. CTR reicht nicht aus für sichere Anzeige ohne Licht / Fahrt.

PC847X, CNY74-4H (CTR Typ. 100%): ohne Lok schwach leuchtende LED, mit LOK ok (mit & ohne Licht / Fahrt).

Ein 1k Widerstand auf der Primärseite hatte generell keinen Einfluss.

Ein niedriger Widerstandswert zwischen Basis und Emitter auf der Sekundärseite unterdrückt generell das "Leerlaufflackern" ohne Lok:

100k: CNY18-III: LED leuchtet nur mit Licht oder Fahrt 4N33: LED leuchtet gar nicht 500k: 4N33 + CNY17-III: beide gerade noch ok, geringe Änderung der Helligkeit mit / ohne Licht oder Fahrt

1M:

4N33 + CNY17-III: alles ok

2M: CNY17-III: gerade noch ok, auf dem Oszi schon kleine Signale ohne Licht / Fahrt sichtbar

4N33: ok

4M7: CNY17-III: nicht mehr ok, LED leuchtet ohne Lok

4N33: ok

10M: CNY17-III: nicht mehr ok, LED leuchtet ohne Lok

4N33: gerade noch ok, auf dem Oszi schon kleine Signale ohne Licht / Fahrt sichtbar

Ergebnisse:

- OKs mit niedrigem CTR sind nicht brauchbar

- 4fach OKs sind leider ebenfalls nicht brauchbar.

- Ein Widerstand auf der Primärseite hat keinen Einfluss

- beste Lösung unter den geprüften Kombinationen ist ein 4N33 mit einem

1M ... 2M Widerstand auf der Sekundärseite

Im Prinzip läuft die Festlegung des Widerstands darauf hinaus, die logarithmische Mitte zwischen oberem und unteren Grenzwert zu ermitteln.

Also so ähnlich wie Harald das schon erwähnte, aber nicht mit 20% abstand zum oberen Grenzwert.

Vielleicht könnte man auch einen OK mit niedrigem CTR ganz ohne Widerstand einsetzen, wenn man 3 statt 2 Dioden in Reihe schaltet, hätte dafür aber eine geringere Spannung auf dem Gleis zur Verfügung.

Gruß

Klaus

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Klaus P. Pieper

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