Opto Switch Testen

[Atalantia]

Hallo Leute,
ich habe hier einen Opto Switch in einem Flipperkasten der nicht funktioniert Das trickreiche daran ist, das es nicht einfach eine Lichtschranke sondern ein oszillierender Infrarotstrahl ist.
Das Teilgerät besteht aus einem Infrarot Transmitter, einem Receiver, einem 555 Oszillator und einem IR Decoder.
Wenn der Strahl nicht unterbrochen ist, sollte die Spannung am Receiver (wahrscheinlich ein Fototransistor) 0.1V sein. Wenn der Strahl unterbrochen ist sollte sie 12V sein. Ist aber immer 12V.
Da der Strahl unsichtbar ist, kann ich nicht wirklich sehen ob die Ausrichtung stimmt. Im schlimmsten Fall muss ich den Opto ausbauen (vieles im Spielfeld demontieren) und mal nahe zum Emitter bringen. Hat jemand eine bessere Idee?
Das Problem war vorher sporadisch und jetzt permanent.

A-15646 24OptoBoard.jpg

24-optoVoltage.jpg

[BernhardS]

Digitalkameras können IR Licht aufnehmen. Natürlich nur das ganz knapp unter dem sichtbaren - aber das liegt bei einer IR-LED ja vor. Einfach mal mit der Handykamera probieren.
Und nahe an den Empfänger bringen kann kontraproduktiv sein. Dann kann der Eingang des Schaltkreises MC3373, der da im Schaltplan eingezeichnet ist, übersteuert werden und er arbeitet nicht mehr. Lass mal lieber so wie es ist.

[anders]

sondern ein oszillierender Infrarotstrahl ist.

Das ist zur Unterdrückung von Störungen durch Fremdlicht üblich.

Da der Strahl unsichtbar ist, kann ich nicht wirklich sehen ob die Ausrichtung stimmt.

Handykamers oder Webcams haben zwar Sperrfilter für IR-Licht eingebaut, aber wenn sie direkt in die IR-Lichtquelle hineinschauen, kann man es trotzdem sehen.
Alternativ eben eine kleine Solarzelle oder Phototransistor bzw, Photodiode verwenden. Auch alte Ge-Transistoren, denen man den Lack vom Glasrohr abgekratzt hat, eignen sich.
Lediglich CdS-Photowiderstände funtionieren nicht mit IR.

Vermutlich ist aber die IR-LED hinüber. Es wäre nicht die Erste, die intern keinen Kontakt mehr gibt,
Ob da überhaupt noch Strom fliesst, kannst du prüfen, indem du den Spannungsabfall an R9, dem Vorwiderstand der LED, misst.

P.S.:
Du kannst auch mal versuchen einen hochohmigen Widerstand, z.B. 10 kOhm, von Pin3 des 555 zum Eingang des Empfängers (Verbindung R1-C2, bzw. J1-3 also C der Lichtschranke) zu legen).
Auf diese Weise simulierst du den Empfang des modulierten IR-Lichts und -mit Ausnahme der Lichtschranke- testest du die gesamte Sende- und Empfangs-Schaltung einschliesslich des Optokopplers am Ausgang.

[Atalantia]

P.S.:
Du kannst auch mal versuchen einen hochohmigen Widerstand, z.B. 10 kOhm, von Pin3 des 555 zum Eingang des Empfängers (Verbindung R1-C2, bzw. J1-3 also C der Lichtschranke) zu legen).
Auf diese Weise simulierst du den Empfang des modulierten IR-Lichts und -mit Ausnahme der Lichtschranke- testest du die gesamte Sende- und Empfangs-Schaltung einschliesslich des Optokopplers am Ausgang.

Danke, das werde ich auf jeden Fall ausprobieren.
Die IR-LED habe ich soweit getestet als das ein Licht mit der Kamera sichtbar ist, heisst sie brennt aber ob man deshalb davon ausgehen kann das sie richtig funktioniert weiss ich nicht.

[BernhardS]

Der Eingang des MC3373 ist für einen Pegel von 2,8 Volt gedacht und der Hub des Eingangsignals sollte unter einem halben Volt liegen und darf deutlich kleiner sein.
Ein direktes Verbinden von jeweils Pin 3 (was für ein Zufall) mit 10 kOhm übersteuert den und es kommt kein Schaltsignal raus.
Leider hab ich jetzt auch keinen Vorschlag für jemanden ohne Bauteilkiste und ohne Oszi. Kennst Du nicht irgendeinen Bastler, Amateurfunker oder so?

[anders]

Der Eingang des MC3373 ist für einen Pegel von 2,8 Volt gedacht und der Hub des Eingangsignals sollte unter einem halben Volt liegen und darf deutlich kleiner sein.
Ein direktes Verbinden von jeweils Pin 3 (was für ein Zufall) mit 10 kOhm übersteuert den und es kommt kein Schaltsignal raus.

Möglich. Das ist ein Argument.
Ich sehe zwar im Datenblatt keine Angabe des maximalen Eingangspegels, aber möglich wäre es.
Dann nimmt man eben 100k.

In der gezeigten Schaltung wird der 555 etwa 11Vss machen, was einer Amplitude der Grundwelle von 14Vss entspricht.
Ein Spannungsteiler 100k - R1 reduziert das auf eine Leerlaufspannung von 166mVss.
Der IC-interne Verstärker läuft hier mit etwa 40dB, was ein Mindestsignal von 5mVss erfordert.
166mVss liegen etwa 30dB darüber, und eine derartige Übersteuerung sollte das IC ohne Funktionseinbuße aushalten.

Ist aber immer 12V.

Wo genau hast du das gemessen?
Der Ausgang dieser Schaltung ist der nirgends angeschlossene Phototransistor des Optokopplers, und ohne zusätzliche Beschaltung kommt da gar nichts raus.
Du kannst aber mal die Spannung an der LED dieses Kopplers messen. Die sollte je nach Schaltzustand 0V oder etwa 1,1V bis 1,4V betragen. Wesentlich höhere Spannung, z.B. 2V, deutet auf einen Defekt dessen LED.



P.S.;

Leider hab ich jetzt auch keinen Vorschlag für jemanden ohne Bauteilkiste und ohne Oszi.

Das ist in der Tat ein Problem.
Vllt hat der TE aber wenigstens ein Multimeter, mit dem er Frequenz messen kann.
Auch manche preisgünstige DMM können das.
Meine Glaskugel sagt mir, dass der 555 etwa 35 bis 36 kHz erzeugen sollte.

[Atalantia]

P.S.:
Du kannst auch mal versuchen einen hochohmigen Widerstand, z.B. 10 kOhm, von Pin3 des 555 zum Eingang des Empfängers (Verbindung R1-C2, bzw. J1-3 also C der Lichtschranke) zu legen).
Auf diese Weise simulierst du den Empfang des modulierten IR-Lichts und -mit Ausnahme der Lichtschranke- testest du die gesamte Sende- und Empfangs-Schaltung einschliesslich des Optokopplers am Ausgang.

OK, ich habe das getestet mit einem 20kΩ Widerstand. Hat funktioniert. Jetzt können eigentlich nur noch Receiver, Transmittier oder beides defekt sein oder der Strahl zielt neben den Receiver vorbei.

Ist aber immer 12V.

Wo genau hast du das gemessen?
Der Ausgang dieser Schaltung ist der nirgends angeschlossene Phototransistor des Optokopplers, und ohne zusätzliche Beschaltung kommt da gar nichts raus.
Du kannst aber mal die Spannung an der LED dieses Kopplers messen. Die sollte je nach Schaltzustand 0V oder etwa 1,1V bis 1,4V betragen. Wesentlich höhere Spannung, z.B. 2V, deutet auf einen Defekt dessen LED.

12V habe ich an J1 zwischen Collector und Ground gemessen. (Bei angeschlossenem Receiver)
https://www.transistornet.de/download/file.php?id=5246&mode=view
Ich muss nochmal die Spannung am Transmitter messen. Wie Du sagst sollte die ca. 1.2V sein. Soviel ich mich erinnere ist die aber höher. Komme darauf zurück wenn ich nochmal gemessen habe.

[Atalantia]

Fehlpost

[anders]

Wie Du sagst sollte die ca. 1.2V sein.

An der LED des Optokopplers, wenn er durchschalten will!
In dieser Gegend liegen die materialbedingten Flusspannungen von IR-LEDs.
LEDs für sichtbares Licht benötigen höhere Spannungen.

Da der Strom der Lichtschranken-LED aber mit ca 35kHz moduliert ist, fliesst er nur während der halben Periodendauer, und deshalb wirst du im DC-Bereich des DMM an der Lichtschranken-LED nur etwa die Hälfte dieser Spannung finden, also vllt 0,5V - 0,8V.

Das betrifft auch das Ausgangssignal des Phototransistors der Lichtschanke:
12V im Dunkeln ist ok, aber wenn er mit moduliertem Licht bestrahlt wird, kann da nicht fast 0 rauskommen.
Wenn er schnell genug ist, kann der Mittelwert der Ausgangsspannung auf etwa die Hälfte also 5..6V zurückgehen.
Die meisten Phototransistoren sind aber recht langsam, und dann kann die Ausgangsspannung durch Übersteuerung und Ladungsträgerspeicherung auch niedriger sein.
Wenn die Spannung an diesem "Receiver" bei Belichtung nur geringfügig zurückgeht, so bedeutet das lediglich eine gewisse Unterbelichtung. Das ist aber kein Problem, da der MC3373 recht empfindlich ist und mit einigen Millivolt Wechselspannung am Eingang auskommt.

Du kannst auch mal die Spannung an Pin3 des NE555 messen.
Da dort die Modulationsspannung in voller Höhe anliegt, solltest du im DC-Bereich knapp die halbe Speisespannung, also vlllt 4V bis 5V finden.
Ist die Spannung dort sehr viel anders, also z.B. 0,4V oder 10V, so bedeutet das, dass der 555 nicht schwingt.
Dann gibts natürlich auch kein moduliertes Licht...

Versuche nicht die Modulationswechselspannung im AC-V Bereich zu messen, wie es eigentlich richtig wäre.
Die meisten DMM sind für diese Frequenzen nicht gebaut und zeigen da nur noch Hausnummern an.
Im DC-V Bereich bekommst du immerhin einen zutreffenden Mittelwert von Gleichspannung mit der überlagerten Wechselspannung.

[Atalantia]

An der Lichtschranken LED (J2) liegt genau 1.0V gemessen als DC. Der PCB funktioniert wenn ich PIN 3 des 555 über einen R20kΩ mit J1 Pin 3 (Input des 3373) verbinde. An J1 liegen 12V DC Messung. Es scheint alles korrekt zu sein. Auch den Switch im CPU habe ich getestet J3 Pin 1&3, auch ok. Jetzt sehe ich nur noch vier Möglichkeiten.
1. Der Phototransistor ist defekt
2. Die Transmitter LED ist defekt
3 Beide sind defekt
4. Sie sind nicht aufeinander ausgerichtet

[BernhardS]

Die LED wird doch von der Handykamera gesehen. Mehr als leuchten kann sie nicht.
Fototransistoren werden mit so wenig Belastung betrieben - da stimmt eher was anderes nicht.
Irgendwas mechanisches, Drahtbruch, Abschattung oder Ausrichtung ist viel wahrscheinlicher

[anders]

Die LED wird doch von der Handykamera gesehen. Mehr als leuchten kann sie nicht.

Aber sie kann schlecht geworden sein und nur schwach leuchten.
Ist der Lichtweg zum Phototransistor frei, oder hat sich in der Bohrung ein Krabbeltier eingenistet?
Wie lang ist der Lichtweg überhaupt?
Du kannst auch mal versuchen den Phototransistor mit einer Taschenlampe (mit Glühlampe keine LED!!!) anzuleuchten. Da ist genug IR drin, dass die 12V reagieren sollten.
Empfindlicher wäre es übrigens die Spannung über R1 zu messen. Bei Dunkelheit muss da 0 sein, aber sobald (IR-) Licht auf den Phototransistor fällt, müssen da mindestens etliche Millivolt auftauchen,

Alternativ mal mit irgend einer anderen Fernbedienung anleuchten. Viele davon arbeiten auch in der Gegend von 36kHz, manche aber auch deutlich höher.
Wenn du mit deinem DMM die Frequenz messen kannst, dann mach das mal.

[Atalantia]

Hallo Leute. Danke für die Antworten. Ich habe sie leider nicht gesehen, weil die Benachrichtigung für neue Antworten aus war.

Ist der Lichtweg zum Phototransistor frei, oder hat sich in der Bohrung ein Krabbeltier eingenistet?
Wie lang ist der Lichtweg überhaupt?
Du kannst auch mal versuchen den Phototransistor mit einer Taschenlampe (mit Glühlampe keine LED!!!) anzuleuchten. Da ist genug IR drin, dass die 12V reagieren sollten.
Empfindlicher wäre es übrigens die Spannung über R1 zu messen. Bei Dunkelheit muss da 0 sein, aber sobald (IR-) Licht auf den Phototransistor fällt, müssen da mindestens etliche Millivolt auftauchen,

Alternativ mal mit irgend einer anderen Fernbedienung anleuchten. Viele davon arbeiten auch in der Gegend von 36kHz, manche aber auch deutlich höher.
Wenn du mit deinem DMM die Frequenz messen kannst, dann mach das mal.

Der Lichtweg ist ca. 50cm. Aber was meinst Du mit "Bohrung ein Krabbeltier eingenistet" Ich habe den Transmitter und Receiver bereits mit einem Wattestäbchen und Alkohol gereinigt. Ich sehe aber auch intermittente Fehler in der Schaltmatrix was auf Kabelprobleme hinweist. Ich muss das noch genauer anschauen. Die Messungen die Ihr empfehlt werde ich auf jedenfall noch durchführen.

[anders]

Der Lichtweg ist ca. 50cm.

Das ist weit. Damit wirst du wahrscheinlich nicht sehen, dass die 12V-Spannung am Phototransistor fast völlig zusammenbricht. Aber für ein paar mV am Arbeitswiderstand sollte es reichen. Das nachfolgende IC ist ja recht empfindlich.

Aber was meinst Du mit "Bohrung ein Krabbeltier eingenistet"

Wir können diese Bauteile ja leider nicht sehen. Aus mechanischen Gründen, und um die Verbreitung bzw. den Empfang von Streulicht zu reduzieren, sind bei Lichtschranken Sender und Empfänger oft in Kunststoffhaltern untergebracht und schauen nur durch ein Löchlein nach draußen. Wenn da Schmutz drin ist, ...

Ich sehe aber auch intermittente Fehler in der Schaltmatrix was auf Kabelprobleme hinweist.

Wer weiss. Ursachen für Wackelkontakte gibt es viele.
Vorwiegend sind es aber Schalter selbst, die nicht das tun, was sie sollen oder nur manchmal.
Auf jeden Fall sollte man solche Problemstellen als erste sanieren, sonst kann man keine vernünftige Fehlersuche betreiben.