Spannungabfall am Transistorausgang Optokoppler

[Triac]

Hallo,

warum fallen am Transistorausgang des Optokoppler im geschlossenen Zustand immer noch 3.1V ab?
Hm, warum ist es nicht so wie bei einem Schalter?



Bzw. was muss ich tun, damit am Ausgang 5V Spannung anliegen? Ich brauche die 5V um ein klares Signal (HIGH) am EingangsPIN des µC zu bekommen.

Danke schön.

[anders]

Bzw. was muss ich tun, damit am Ausgang 5V Spannung anliegen?

Entweder der LED des Optokopplers mehr Strom spendieren, oder den 10k-Widerstand vergrößern.

[Triac]

an die Stromversorgung des Optokopplers komme ich nicht heran.
Es handelt sich um einen gekauften Baustein.
Die Beschreibung weist einen PC817 als Ausgang aus.

Wenn ich statt einem Widerstand mit 1oKOhm einen mit 820 KOhm verwende,
bekomme ich folgende Werte:
open 2.oV am Transistor und 3.3V am Widerstand
closed 3.5V am Transistor und 1.7V am Widerstand

Das ist nicht nahe genug am Ziel. Ich möchte zwischen Schalter
und Pulldown-Widerstand entweder open = 5V oder closed = 0V
abgreifen können.

Um das Ergebnis über den Optokoppler besser hinzubekommen überlege ich folgendes:


Gibt es einen einfacheren oder besseren Weg ?
Danke schön !

[derguteweka]

Moin,

Irgendwas ist das oberfaul. Kanns sein, dass du am Optokoppler E und C vertauscht angeschlossen hast? Das koennte zum Fehlerbild passen. Oder kanns sein, dass dein µController Eingangsspannungen > 2.5V kurzschliesst? Das machen Eingaenge oft, wenn die Spannung hoeher als die Betriebsspannung des Prozessors wird.

Gruss
WK

[der mit den kurzen Armen]

Der Emitter gehört auf die Minusseite (GND) und der R auf die Kollektorseite.
Dann erhältst du bei gesperrtem Transistor deine 5 V gegen Gnd und ca 0,7 V gegen Gnd bei durchgesteuertem Transistor. Beide Pegel werdet der µC dann als logisch H bzw logisches L
PS: Ein Link zum gekauftem Baustein dürfte hilfreich sein!

[anders]

Der Emitter gehört auf die Minusseite (GND) und der R auf die Kollektorseite.

Dann kommt das Logiksignal aber mit der falschen Polarität.

Ich habe eher den Eindruck, daß da gar kein hochohmiger µC IO-Pin angetrieben wird, sondern ein TTL-Eingang, evtl. sogar mit der 220/330 Ohm Beschaltung.

Wenn ich statt einem Widerstand mit 1oKOhm einen mit 820 KOhm verwende,

Du musst ja nicht gleich von einem Extrem in das Andere verfallen. 47 k hätten auch gereicht.
Wenn du diesen Widerstand allzu groß machst, dann leidet die Schaltgeschwindigkeit, und auch die Pull-Up-Widerstände im µC können dann Ärger bereiten.

Miß mal den LED-Strom des Optokopplers nach, evtl. mittels des Spannungabfalls am Vorwiderstand und dessen Widerstandswert. Ohmsches Gesetz!
Und miß einmal die Ausgangsspannung, aber ohne den mysteriosen I/O-Pin dort anzuschliessen.

Die Beschreibung weist einen PC817 als Ausgang aus.

Soll das heißen, dass dort etwas anderes eingebaut ist?
Wenn ja, was?


P.S.:

Um das Ergebnis über den Optokoppler besser hinzubekommen überlege ich folgendes:

Vergiß es!
Das ist doppelter Krampf.

[BernhardS]

Ich möchte zwischen Schalter
und Pulldown-Widerstand entweder open = 5V oder closed = 0V
abgreifen können.

Das ist überhaupt nicht nötig. Dafür haben andere Leute schon längst Definitionen aufgestellt:
https://de.wikipedia.org/wiki/Logikpegel

Der Fehler der in Deiner Schaltung irgendwo steckt wird nicht dadurch gefunden, daß Du den Plan änderst oder verzweifelt versuchst 5,0000V hinzubekommen. Für den µC ist 4,x High genug.

Mach das nochmal in einzelnen Teilen. Den Optokoppler mit dem Widerstand nur für sich alleine mit einer regelbaren Stromquelle an der LED, und wenn es nur eine 9V Batterie, ein Poti und ein Multimeter ist.
Mach eine Tabelle: mA durch die LED und Spannungsabfall am Widerstand. Dann sehen wir weiter.

[Triac]

Guten Abend,

@ derguteweka und @ der mit den kurzen Armen, einmal hatte ich es tatsächlich vertauscht, da ging gar nichts. Hier ist der Link zur Beschreibung des Bausteins.
http://www.tams-online.de/htmls/produkte/gbm8/GBM-8_2010_DE.PDF.

@anders, als µC ist ein Arduino Duemilanove ATmega 168 im Einsatz. An die LED des Optokoppler im Baustein komme ich wie gesagt nicht ran. Inzwischen ist mir aufgefallen, dass der Baustein (tams GBM-8) zwar mit Fahrstrom (0 bis 16v AC) versorgt wird. Wenn ich theoretisch auch wenig und konstant Fahrstrom an den Baustein anlege, müsste doch genügend Gleichstrom an der LED des Optokopplers ankommen oder? Hier die Gesamtschaltung:



@BernhardS, ja eindeutige 1V für LOW oder 4V für ein HIGH würden auch schon reichen. Ich würde halt gern' die Lösung mit den sichersten Signalen nehmen.

Danke schön!
Martin

[der mit den kurzen Armen]

GBM.GIF

Wenn ich mir die Schaltung des Gleisbesetztmelders anschaue dann ist mir klar das Deine Schaltung so nicht funktioniert! Alle Emmitter der Optokoppler liegen gemeinsam am Pin 3.1 an! Die Kolektoren sind als Ausgänge herausgeführt! Deshalb gehört der R zwischen die +5V und den Kollektor! Bei gesperrtem Transistor im Optokoppler bekommst du dann deine 5 Volt zwischen dem Ausgang und pin 3.1 der als gemeinsame Masse dient!Steuert der Transistor durch zieht er den Ausgang gegen Masse !
Seite 26 Bild 5 zeigt die Beschaltung der Ausgänge mit LED, diese leuchtet wenn das Gleis besetzt ist, da der Transistor im Optokoppler durchschaltet! Für dich bedeutet das ein H am µC = Gleis frei L= Gleis besetzt!

[Triac]

Hui, prima Beschreibung.
Hab' die Verdrahtung geändert und auch schon mal die Logik im µC vertauscht und bekomme am EingangsPIN jetzt folgende Werte:

closed > 5.5V
open > 3.0V bei einem 10kOhm Widerstand und wenn ich zusätzlich 27kOhm einziehe, liegen immer noch 3.1V an.

Das LOW ist noch zu hoch. Merkwürdig ist jetzt auch, dass - wie im Ausgangsfall - der Spannungsunterschied zwischen HIGH und LOW 2.5V beträgt.

Die Spannung messe ich mit einem Multimeter. Das [V] Kabel an dieselbe Stelle wie die Verbindung zum Eingang des µC und das [COM] Kabel an Masse. Ich messe doch auch nicht falsch oder?

Danke !

[der mit den kurzen Armen]

Messe mal die Spannungen direkt am Ausgang des GBM ohne µC !

[anders]

Auf dem Bild kann man leider Details kaum erkennen, aber ich habe den Eindruck, dass du die LED des Optokopplers mit Wechselstrom aus dem Fahrstrom betreibst.
Dann ist es klar, weshalb du so müde Pegel am Ausgang des Optokopplers bekommst, denn dessen LED leuchtet ja nur während knapp einer Halbwelle des Wechselstroms.
Am Ausgang des Optokopplers bekommst du dann mit dem DMM auch nur etwa den halben Wert zwischen "Ein" und "Aus" angezeigt, denn das Instrument bildet den Mittelwert zwischen den beiden Spannungswerten.

Einen Brückengleichrichter vor dem Eingang der Schaltung anzuordnen, wäre eine naheliegnde Möglichkeit, aber wahrscheinlich genügt es, wenn du den Ausgangspins des Optokopplers einen 10µF Elko parallelschaltest: Plus an C, Minus an E.

[der mit den kurzen Armen]

gbm1.GIF

Ich habe mir mal die Mühe gemacht einen Kanal zu zeichnen!
Der Elko zwischen Kollektor und Emitter sollte als erstes versucht werden,(er klemmt das Ausgangssignal auf den momentanen Pegel) erst dann den Brückengleichrichter mit Elko vorschalten, damit wird der Optokoppler mit DC versorgt, trotzdem liefert der Ausgang wechselnde Pegel. Da der Transistor zur Ansteuerung der LED diese ständig Ein und Ausschaltet. Du solltest also Softwaremäßig berücksichtigen das das Eingangssignal mit 100 Hz schaltet.
Intern hat der µC Pullup Widerstände von 20 Kiloohm die per Software eingeschaltet werden können. Deshalb kann evl der R3 zwischen +5V und Kollektor des Optokopplers entfallen!

[anders]

Der Elko zwischen Kollektor und Emitter sollte als erstes versucht werden,(er klemmt das Ausgangssignal auf den momentanen Pegel)

Nein, er glättet die Spannung am Ausgang, wenn der Transitor pulsierend schaltet.
Da der potentielle Kollektorstrom des Transistors viel größer ist, als der Strom durch den Pullup, wird so eine ziemlich kleine *) Uce stabilisiert.
*) Weniger als 0,11..0,2V geht mit Bipolartransistoren ohnehin nicht. Ich rechne damit, daß du eine Uce von etwa 0,5..1V erreichst.
Das ist in jedem Fall gut genug.

Intern hat der µC Pullup-Widerstände von 20 Kiloohm die per Software eingeschaltet werden können

Etwas größer sind sie: Nominell 35k bei 5V.
Mit 10µF gibt das eine Zeitkonstanste von 350ms oder die 35-fache zu überbrückende Zeit. Das gibt praktisch Gleichspannung.
Da man aber nicht weiß, ob die Pull-Up-Widerstände softwareseitig eingeschaltet sind, würde ich ruhig noch externe 47k Widerstände einbauen.

Das LOW ist noch zu hoch

Bei 5V Betriebsspannung liegt die Schwelle, bei der der µC sich entscheidet, ob er eine 1 oder 0 sieht, bei etwa 2V.

[Triac]

@der mit den kurzen Armen: die Messung direkt am Ausgang des GBM ohne µC ergab Spannungen wie zuvor beschrieben.

@anders: habe mir den Schaltplan des GBM angeschaut... Huch ! Stimmt !!!! Ich verstehe auch alles was Du sagst!

@all: die erste Lösung den Wechselstrom in Gleichstrom zu wandeln und somit mit Gleichstrom zu "fahren", hieße einen Paradigmenwechsel vorzunehmen... Die zweite Lösung mit einem Kondensator die fehlenden Halbwellen auszugleichen, klingt einfach und gut. Habe den Kondensator also, wie beschrieben und in der Zeichnung prima dargestellt, eingezogen und bekomme folgende Werte:
closed > 5.5V sehr gut
open > 0.3V perfekt!

Seit Monaten habe ich an diesem Problem gerätselt. Und eine Lösung habe ich jetzt auch noch. Also vielen Dank an Euch ! Jetzt kann ich mich endlich an die Verarbeitung der Eingangssignale machen.
Martin

P.S. die internen Pullup-Widerstände des µC habe ich nicht über die Software hinzugeschaltet.