Schaltung für Optokoppler von 16V~ auf 24V= an SPS

Technik Elektronik & Elektrotechnik
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Eine Gleisbesetzt-Meldung bei einer HO-Märklin Anlage soll mit 16V Wechselspannung über einen Optokoppler an eine SPS S5 mit 24V Gleichspannung übertragen werden.
Habe Versuche mit einigen 4N37 gemacht, aber wahrscheinlich alle durchgeschossen.
Es fängt schon an bei der Gleichrichtung der 16V~. Muß der Strom geglättet werden, oder reicht eine Zehnerdiode? Vorwiderstand auf der 16V Seite? usw.

Wäre dankbar, wenn mir jemand helfen würde, auch bei der Auswahl geeigneter Optokoppler. Ein Plan wär noch besser.

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Eine Gleisbesetzt-Meldung bei einer HO-Märklin Anlage soll mit
16V Wechselspannung über einen Optokoppler an eine SPS S5 mit
24V Gleichspannung übertragen werden.
Habe Versuche mit einigen 4N37 gemacht, aber wahrscheinlich
alle durchgeschossen.
Es fängt schon an bei der Gleichrichtung der 16V~. Muß der
Strom geglättet werden, oder reicht eine Zehnerdiode?
Vorwiderstand auf der 16V Seite? usw.

Hast Du das Datenblatt?
Hier hast Du:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1500…

Absolute maximum ratings / Input Reverse Voltage: 6V. Darüber geht se also kaputt.
Und weiter zu den Eingangsdaten:
Vorwärtsspannung 1,3 bis 1,5 Volt bei 10mA (ist also ne IR Diode drin, das nur am Rande).
Deine 16V~ drauf zu geben, hat sie also wohl alle gehimmelt.
Die einfachste Beschaltung wäre die, wo man antiparallel zur Diode eine Wald-und-Wiesen Diode beschaltet, die die negative Halbwelle schluckt, und dem dann noch einen Widerstand passend zu 1,5V / 10mA spendiert.
Miss mal die „16V~“ aus - das kann ja mehr sein. Trafos nehmen das nicht so genau. Vielleicht sollte man wirklich den umständlichen Weg gehen und aus den 16V~ erstmal DC machen, die man dann über ne Z-Diode und Vorwiderstand (für Z Diode) und einem weiteren für die Diode im Optokoppler.
In wie weit die Spezifikationen ausgangseitig erfüllt werden, habe ich mir nun nicht angeschaut.

(Ich persönlich hätte vermutlich zu kleinen Relais gegriffen. Die sind auch toleranter bei Spannungsspitzen)

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Hallo Gruß- und Namenloser (da Du neu hier bist, sei Dir der Mangel an Höflichkeit für dieses mal verziehen.

Eine Gleisbesetzt-Meldung bei einer HO-Märklin Anlage soll mit 16V Wechselspannung …

Woherkommen die 16V~?

  • Fahrspannung (variabel)?
  • ständig anstehende Spannung? (hast Du mal nachgemessen?)

… über einen Optokoppler an eine SPS S5 mit 24V Gleichspannung übertragen werden.
Es fängt schon an bei der Gleichrichtung der 16V~. Muß der Strom geglättet werden, oder reicht eine Zehnerdiode?

Möglicherweise reicht ein einfacher Optokoppler nicht aus. Der 4N37 hat eine Transferrate von 100%. Also muss sein Eingangsstrom mindestens so groß sein wie sein Ausgangsstrom (Eingangsstrom der SPS). Wahrscheinlich musst Du den Ausgangstransistor des Kopplers mit einem externen Transistor zu einer Darlingtonschaltung erweitern.

Um eine Glättung wirst Du aber auf jeden Fall nicht herumkommen. Selbst wenn Du die Spannung für den Optokoppler mit einer Gräzbrücke gleichrichtest (Vollwellengleichrichtung), erhältst Du ausgangsseitig am Optokoppler ein pulsierendes Signal, mit dem die S5 wahrscheinlich Probleme hat.

Ich gehe im folgenden von einer weitgehend konstanten Spannung von 16V~ aus.

Ich würde den Eingangsstrom des Kopplers mit maximal 30mA festlegen.

Das Wechselspannungssignal schickst Du über eine Diode 1N4004 auf einen Kondensator 100µ/35V. An diesem stellt sich jetzt im unbelasteten Zustand eine Spannung von 16V*1,414=22,6V ein. Wird diese (Leerlauf-)Spannung mit 30mA belastet, so stellt sich eine Welligkeit von 3V ein, die Spannung am Kondensator schwankt also zwischen 22,6 und 19,6V.

An den Kondensator schließt Du den Optokoppler über einen Vorwiderstand an. Dessen Wert errechnet sich nach §1 des Ohmschen Gesetzes mit
Uc-Uf/If=22,6V-1,5V/0,03A=703Ohm.
Gewählt 680Ohm.
Der Strom durch den Koppler wird also zwischen 30,1mA und 26,5mA schwanken (wie bin ich wohl darauf gekommen?). Das ist ohne nennenswerten Einfluss.

Kommst Du ab hier alleine zurecht?

Gruß merimies

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Fehlerkorrektur

Wird diese (Leerlauf-)Spannung mit 30mA belastet, so stellt sich eine Welligkeit von 3V ein…

Das ist der Wert für eine Vollwellenschaltung (Ladeimpuls am Kondensator alle 10ms). Bei einer Halbwellengleichrichtung wird der Kondensator alle 20ms nachgeladen, in der Zwischenzeit sinkt die Spannung um ca. 6V ab.

Das dürfte auf die Funktionsfähigkeit der Schaltung aber auch keinen Einfluss haben, da der um eine Darlington-Stufe erweiterte Optokoppler leicht auf eine Transferrate von 10000% kommt.

merimies