Mal wieder: Elektronik für Kenntnisarme

Hallo,

ich bin mal wieder bei einer Einsendeaufgabe zum Thema Mikroprozessorperipherie und soll also einen Eingang entprellen. Schaltung ist gegeben und ich soll sie durchrechnen.

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Mitgegeben wurde mir dafür:

24V-Gleichspannungseingang Endschalter am Eingang mit 0-3 bzw. 18-27V sowie die kirchhoffsche Massenregel.

Berechnen soll ich R1, Uv1, R2 sowie den durch V2 fließenden Maximalstrom. Ich soll einen geeigneten Typ für V2 angeben und einen CTR-Faktor für den Optokoppler.

Im Lehrtext finde ich dann noch die vermutlich nützlichen Angaben, dass viele Optokoppler Ie=10mA haben und ULED meist 1,8V wäre.

Das stellt mich jetzt vor diverse Fragen.

Irgendwie muss ich zu UV1 kommen, aber woher nehm ich die Weisheit? Vermutlich hat es ja was mit den unterschiedlichen Eingangsspannungen zu tun, aber ich finde nirgendwo eine Erklärung dazu.

V2 ist eine Diode und im Text steht, sie wäre zum Verpolschutz da. Wiki wirft mir auch aus, dass es Verpolschutzdioden gibt. Kann das ernsthaft die gewünschte Antwort sein? Oder soll ich vielleicht ein Beispiel nennen wie z.B. Gleichrichterbrücke?

Woraus berechne ich CTR? Als Erklärung wird mir gegeben, dass der Wert angibt, wieviel Prozent des Eingangsstroms am Ausgang fließen können, wenn R2 0 Ohm hat. Ich weiß aber nix über den Ausgangsstrom, wie also komme ich zu der Weisheit - oder eben gleich zu CTR?

Danke,

Ina

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Ina Koys
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Ina Koys schrieb:

UV1 ist ja schon mal relativ unkompliziert.Eingang des Optokopplers ist eine LED. Die Spannung ULED an der LED gibt das entsprechende Datenblatt her. (Schätze so 1,2V) Du kennst den Eingangsstrom von 10mA. Somit auch die Spannung über dem Widerstand. Der Rest ist die Spannung UV1. R3 kannst du wieder über das Datenblatt des Optokopplers rauskriegen im durchgeschalteten Zustand über die Restspannung der CE- Strecke. Achtung:Strom teilt sich auf.

ci

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Carsten Ihlo

Ina Koys schrieb:

Die Schaltung entprellt aber nicht.

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

Dieter Wiedmann schrieb:

Sie meint wohl _entkoppeln_

ci

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Carsten Ihlo

Maschenregel?

u=20

Ich denke, du bist auf der richtigen Faehrte. Ueberlege dir mal, was fuer einen Einfluss die Zenerspannung von V1 auf den Stromfluss hat.

Wiki=20

=20

=20

LEDs ertragen keine besonders grossen Sperrspannungen. V2 soll leiten, bevor die LED im Optokoppler bei negativer Ue kaputt geht. Daher "Verpolschutz". Natuerlich soll V2 auch im worst case ueberleben.

Gruss, Enrik

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Enrik Berkhan

Ja. Die LED hält keine Sperrspannung von 24V bei Verpolung aus.

Mir würde 1N4148 tun.

24V minus der Diodenstrecke von V2 ( ca. 0,8V ) minus der Diodenstrecke von V1 ( ca. 0,8V ) ist 22,4V. 22,4V / R = Strom

Das gilt aber nur bei Verpolung ! Im Normalbetrieb: V2 sperrt, kein Strom durch V2.

Daraus ergibt sich der Wunsch nach der Z-Diode: sie soll verhindern, daß bei 3V ein Optokoppler mit hohem Koppelfaktor CTR trotzdem schaltet.

Steht so hoffentlich nicht in der Aufgabe: den minimalen CTR muß man aus Datenblatt des SFH610 entnehmen.

Google mit SFH610 und Einstellung Dokumententyp pdf anwerfen. Das ist der Dual:

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CTR worst case ist z.B. 40%

Ich würde 10mA annehmen, weil da auch die Specs des Datenblatt sind und das Teil dafür ausgelegt ist. Dann ist die Nennspannung des LED laut Datenblatt 1,1V typ. Die Z-Diode+LED muß grösser 3,0V sein. Man wird sie aber simpel in die Mitte des Schaltpegels legen: 12V. Bei 10mA ist Verlustleistung der 12V Z-Diode dann 0,12 Watt, bis 0,6Watt ist ok. Widerstand R1 : 24V - 12V - 1,1V = 10,9V / 10mA = 1k Ohm

Man beachte: bei 18V macht der 1k aber nur noch 7mA.

Wenn CTR 40% dann kämen bei 10mA im LED im Transistor immer noch 4mA raus. Bei 7mA aber eben nur 2,8mA.

3,3V / 2,8mA = 1,1k R2 sollte also deutlich hochohmiger als 1,1k sein. Deutlich ist Faktor
  1. Da der 74HC14 keinen Eingangsstrom braucht, kann man 10k bis 100k nehmen. Für Geschwindigkeit ist 10k besser.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Carsten Ihlo schrieb:

Sie meint das, was der Prof da drunter geschrieben hat: "Beispiel einer Eingangsschaltung mit Hardware-RC-Entprellung". Verprellt mich hier nicht...

Ina

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Ina Koys

Am Tue, 19 Dec 2006 18:11:14 +0100 schrieb Ina Koys:

Ohne ihm auf den Zeh zu treten: wo ist das C?

Lutz

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Lutz Schulze

Hi Ina,

Autsch, RC ist da gar nix.

Marte

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Marte Schwarz

Ina Koys schrieb:

Der kann das von mir aus hundertmal drunterschreiben, es bleibt immer noch falsch.

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

Okay, nehm ich die...

Sie erzeugt ab einer bestimmten Schwelle einen relativ konstante Spannung. ULED will (wahrscheinlich) 1,8 V, das ist die einzige Zahl auf der anderen Seite, aber mir ist unklar, was da zwischendurch noch passiert.

Mit anderen Worten, eine richtigere Antwort als die, die ich vorgeschlagen hatte, hast du auch nicht? Das macht mich noch mal irre bei diesen Aufgaben: meistens verstehe ich rein gar nichts, und in anderen Fällen ist die Antwort so einfach, dass man sie selbst nicht glaubt. Plastischer Fall von Digitalaufgaben. Eine analoge Verständniskurve wäre mir deutlich lieber.

Ina

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Ina Koys

Wenn man sie denn haben will: als hochohmigen RC-Tiefpaß zwischen dem Optokoppler dem 74HC14 einfügen: 3,3V | R2 | +----R3--+--- 74HC14 C | B C3 E | | GND GND

Man müsste dann aber für die Zeitkonstente R3*C3 wissen wie lang das "Prellen" sein kann. 100msec ?

MfG JRD

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Rafael Deliano

Ina Koys schrieb:

Öhm - ich verweise hier mal wieder auf die Betreffzeile. Ein entsprechend beschriftetes Schaltbild findet sich im Arbeitsmaterial und es ist zwar mit dem hier geposteten nicht identisch, schon klar, aber ich hatte in kühnem Schwung angenommen, es müsse wohl in die selbe Riege gehören. Okay, tut es nicht, nehme ich dann eben mit dem Ausdruck größten Bedauerns zurück. Zur Ehrenrettung meines Profs (bei mir ist das nicht so wichtig...) dann nur noch die Info, dass konkret diese Grafik als "24V-Gleichspannungseingang" bezeichnet wurde.

Ina

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Ina Koys

Mit den R1 = 1k ergibt sich hier im Verpolungsfall für R1 etwa 0,5 Watt. Wenn man also ca. 0,25 Watt Widerstand nehmen will müsste man z.B. 1,8k oder 2,2k verwenden und demensprechend mit der Z-Diode nach unten z.B. auf 4,7V gehen. Schaltschwelle von 12V weglegen ist aber bei z.B. trapezförmigem Eingangssignal ungünstiger weils die Signalform verzieht.

Wenn mans noch genauer nehmen will: die CTR konnte ehedem im Betrieb durch Alterung um Faktor 0,25 weiter absinken. So zu lesen in:

Hewlett Packard Application Note 1002 ca. 1983 "Consideration of CTR Variations in Optocoupler Circuit Designs" Ist mit heutigen LEDs etwas günstiger.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Am Tue, 19 Dec 2006 18:57:27 +0100 schrieb Ina Koys:

wer wird denn ...

schon passt es

Lutz

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Lutz Schulze

Am Tue, 19 Dec 2006 18:40:46 +0100 schrieb Ina Koys:

In der Schaltung nur für sich selbst.

Irgendwann fliesst Strom. Erst wenig, dann mehr. Und dann auch soviel, dass auch der Optokoppler ordentlich durchgesteuert wird.

Ich denke schon, dass seine Antwort etwas exakter war.

Mit 3 oder 4 wollen wir uns hier nicht zufriedengeben. Dir wird bis zum Verstehen geholfen, also nimm das an ;-)

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Lutz Schulze

Rafael Deliano schrieb:

Exakt so eine steht auch in einer anderen Schaltung als Beispiel drin, hatte ich auch gelesen. Aber ich konnte nicht glauben, dass ich das so kühl abschreiben können soll. Wie woanders schon geschrieben: Ich werd hier nicht gefordert, sondern nur über- oder unterfordert. Derzeit meistens überfordert. :-(

Da meditier ich noch mal drüber, die Sache mit dem Koppelfaktor ist mir noch nicht klar.

Kann ich machen. Wörtlich steht in der Aufgabe: "Welchen CTR-Faktor muss der Optokoppler hierbei mindestens haben?"

Okay, hab ich gefunden und schreib ich dann so hin. Aber hätte ich das nicht noch irgendwie ausrechnen können/begründen müssen? Ich meine, ist schon klar, ich hab gar keine Zahlen zum Ausgangsstrom, aber Abschreiben vom Datenblatt kommt mir komisch vor...

Die Nennspannung wäre dann "Forwarded Voltage"?

Turn on time?

Ich werde versuchen, das in meinen Schädel zu prügeln - vielleicht klappts ja!

Danke,

Ina

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Ina Koys

Lutz Schulze schrieb:

Behält sie für sich und rückt sie nie wieder raus???

Wenn doch die ganze Zeit Strom fließt, wozu brauch ich dann die Diode?

Ja. Aber ich muss ja gottlob nix erklären, sondern an der Stelle nur "geeigneten Typ angeben". Ich will jetzt nicht durch hervorragende Kenntnisse auffallen...

Okay, aber dann löchere ich weiter... :)

Ina

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Ina Koys

Am Tue, 19 Dec 2006 19:26:02 +0100 schrieb Ina Koys:

Sie fällt über ihr ab. Sonst hat eigentlich keiner weiter was davon. Insgesamt ist es aber schon sinnvoll, siehe unten.

Es gilt, eine Schaltschwelle zu definieren. Sonst würde schon ab der Flusspannung der Diode im Optokoppler Strom fliessen und die Schaltschwelle wäre nicht so genau zu definieren.

Mach.

Lutz

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Lutz Schulze

Die andere wichtige Diode heißt "1N4001" und hält mehr aus.

Wenn der Eingang 0-1V als lowpegel hätte könnte man ohne die Z-Diode nur mit Widerstand bauen weil man unter der Schwellspannung der LED wäre.

Wenn man mit bipolarem Transistor klarkommt: Optokoppler einfach als sonderbaren NPN ansehen. Die Ube-Spannung ist bei dem nicht 0,65V sondern 1,1V wegen des LED. Und die Stromverstärkung ist nicht "100 - 200" sondern z.B. nur "0,5". D.h. vorne muß mehr Strom rein als hinten rauskommt.

Die verschiedenen CTRs ergeben sich beim Hersteller durch Selektion ( hauptsächlich nötig wegen Streuung der LEDs ) und sind in der Bestellbezeichnung des Bauteils vermerkt. Wenn im Schaltbild wie hier nur SFH610 steht kann der Einkäufer auch die mieseste Selektion mit niedrigstem Koppelfaktor kaufen und die Leiterplatte muß(sollte) funktionieren. Stärkere(=bessere) Koppelfaktoren werdens ohnehin tun.

Ja. Reverse Voltage ist Sperrspannung, da fließt kein Strom.

Unterhalb 3,0V also bei low level sollte kein Strom fliessen:

MfG JRD

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Rafael Deliano

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