Auf Masse gepulstes Signal verstärken & auswerten

[pyr0skull]

Hallo,

ich bin neu hier :)

Ich versuche gerade ein Rechtecksignal auszuwerten. Geschaltet wird die Masse. Die Spannung bewegt sich im mV-Bereich, so bei 800mV. Leider habe ich keine Oszi um das genau auswerten zu können. Hänge ich an das Signal eine LED, blinkt diese schwach.

Dieses Signal möchte ich mit einem Optokoppler einfangen, es ist aber etwas zu schwach. Manche Impulse werden gerade so angezeigt, es reicht aber nicht ganz aus.

Dieses Signal würde ich jetzt gerne verstärken. Da ich kein Elektronik-Fachmann bin, hatte ich nur grob in Richtung Transistorschaltung gedacht, hab aber keinen wirklichen Plan, wie das aussehen soll. Deshalb habe ich mir die originale Schaltung mal etwas genauer angesehen. Die Schaltung da sieht irgendwie sehr viel anders aus, als ich die "Standard"-Transistorschaltungen kenne. Ich habe den Schaltplan mal kurz aufgezeichnet und hänge diesen an.

Meine Vermutung der Funktion ist, dass der vorhandenen Microcontroller eine entsprechende Schaltspannung zur Verfügung stellt und das ankommende Signal dann verarbeitet. Die zwei Anschlüsse am Microcontroller sind frei konfigurierbar.

Die Frage jetzt, bevor ich das einfach wild nachbaue und dabei im günstigsten Fall einen Optokoppler verbrate: Was ist das für eine Transistorschaltung, und wie funktioniert das? Ein Link würde mir schon reichen.
Wer mehr schreiben möchte, könnte mir Hinweise auf die Dimensionierung der benötigten Bauteil geben ;) Vor dem Optokoppler stehen 13V zur Verstärkung zur Verfügung.

[Besserwessi]

Wenn sicher ist, das der Schaltplan so richtig ist, kann man man die LED des Optokopplers mit einem Vorwoderstand (ca. 470 Ohm) gegen die Versorgungsspannung des kontrollers schalten. Da sollte so viel strom fleißen dürfen wie ein Eingang normalerweise so abkann, oder etwa 100 mal mehr als ein Pullup liefert.

[pyr0skull]

Hm da hab ich mich wahrscheinlich missverständlich ausgedrückt, der vorhandene Microcontroller soll nicht beibehalten werden. Die Signalgeberseite des Optokopplers soll dieses Signal wiedergeben, der neue Microcontroller sitzt auf der Emfängerseite des Optokopplers. Ich zeichne mal auf wie ich mir denke, dass das klappen könnte.

Jetzt weiß ich aber nicht ob das auch wirklich so funktioniert und wenn ja, was ich da als Widerstandswerte nehm.

[Besserwessi]

So wird die Schaltung nicht funktionieren. Ein paar mehr Informationen zur Signalquelle wären auch nicht schlecht:
Spannung im Ein und Auszustand, soweit das Messbar ist.
Welche Frequenz (offensichtlich eher niedrig) ?
Widerstandswerte bzw. der Strom den die Signalquelle liefern kann.

[pyr0skull]

Ich versuch mal zusammenzutragen was ich habe, das ist leider nich viel. Ich habe noch kein Oszilloskop und kenne auch keinen der eins hat. Werde mir zwar in naher Zukunft eins zulegen, bis dahin muss ich aber mit meinem Digitalmultimeter auskommen.

Die Frequenz ist relativ niedrig, das niedrigste sind so um die 5hz. Selbst bei einer hohen Frequenz bleibt das Flackern der LED sichtbar.

Die Spannung im Auszustand ist ziemlich genau 0, im Ein-Zustand ca. 800mv bei sichtbarem flackern. Wird wohl ca. das doppelte sein.

Den gelieferten Strom kann ich morgen mal durchmessen, wird aber nicht viel sein, da das Signal ja eigentlich nicht für eine Last gedacht ist.


Schlimmstenfalls werde ich mir einen empfindlicheren Optokoppler besorgen (Die die ich jetzt hab sind relativ unempfindlich), schön wäre trotzdem, wenn das mit einem Transistor klappt.

[PICture]

Hallo!
@ pyr0skull!

Als erstes würde ich dir empfehlen (weil du so gerne skizzierst) ein Programm "AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05", das ich selber schon lange zum skizieren von Schaltungen benutze (zuletzt habe ich mir eigene Symbole editiert), von www.tech-chat.de zu installieren. Die Skizzen müssen als Code gepostet werden.

Wenn das Signal als Wechselspannung an den Optokoppler (OK) zugeführt werden darf, dann kannst Du einen Transistorverstärker verwenden. Ich befürchte aber, dass er zwei Transistoren braucht: für Verstärkung des Signals und zum Ansteuern des OKs. Wenn es für dich nicht zu kompliziert wäre, dann kann ich dir sowas skizzieren. O:)

Übrigens, ich habe einen Hameg 205/7 den ich nicht mehr brauche.

MfG

[pyr0skull]

Hallo Picture :)

Ich "benutze" Eagle (heißt, ich arbeite mich gerade ein), werde mir das von dir genannte Programm aber mal ansehen. Da ich noch nicht so richtig mit Eagle zurecht komme ging es schneller, die 2 Sachen schnell per Paint zu skizzieren ;)

Was das Wechselspannungssignal angeht kann ich das gerne mal ausprobieren. Ich hab genug von den Optokopplern hier, da ich die Dinger vorsorglich für solche Fälle besorgt hab und bis jetzt nur einen verbraten hab. (Vorwiderstand vergessen)

Wenn du mir also eine solche Schaltung zeichnen könntest wäre ich dir sehr dankbar. Ich habe Universaltransistoren und ein komplettes Widerstandssortiment zur Verfügung.

Zum Oszi: Schreib mir doch kurz eine private Nachricht dazu, ich denke wir werden uns da einig ;)

[PICture]

O.K. Zuerst die Schaltung im Code.

Die Spannungsverstärkung ist gleich ca. Ku=Rc/Re und der Eingangswiderstand ca. Ri=[(ßRe+Rb)/ß*Re*Rb], wobei ß von T1 ist. Daraus lässt sich der Koppelkondensator berechnen als C=1/2*pi*F*Ri, wobei F=Grenzfrequenz des Hochpasses ist. Der C1 sollte größer als für min. Frequenz ausgerechneter sein.

Der Arbeitspunkt des T1 lässt sich mit Rb auf ca. VCC/2 auf dem Kollektor einstellen bzw. wenn ß genau bekannt ist Rb kann man ausrechnen.

Bei jeder Unklarheit bitte fragen.

Viel Spaß und Erfolg damit! :)

MfG

Vcc
+
|
+-------------+
| |
.-. . |
| |Rc |
Rb '-'6k2 |
__ | \ C2 |/
+-|__|-+---|]-+----| T2
| | / | |>
/ | |/ 10µ.-. |
Signal >--[|--+----| T1 | |Rb2 .-.
\+ |> '-' | |
C1 | |100k '-'
.-. === | OK +----->
Re| | GND .|-----|.
1k'-' || ||
| || |/ |
=== |V-> | |
GND |- |> |
|| ||
'|-----|'
=== +----->
GND

[Besserwessi]

Wenn das Signal sogar reicht eine LED anzusteuern, dann geht das auch einfacher. Die Einzige Vorraussetzung sind mehr als etwa 0,7 V in der Einphase und mehr als etwa 0.1 mA.

[pyr0skull]

Ja, dafür benötige ich dann aber einen PNP-Transistor. Was ist denn sinnvoller, eine Transistorschaltung oder ein empfindlicherer OK?

[PICture]

Hallo pyr0skull!

Ich denke, dass du durch Experimentieren, die Frage am besten selber beantworten kannst.

Ich sehe bisher in diesem Tread keine Schaltung mit pnp Transistoren.

Den Verstärker kann mann beliebig ändern und den OK nicht. Deswegen würde ich mit einem Verstärker anfangen und als letzte den OK wechseln, wenn das wirklich begründet und nötig ist. Der Verstärker vom Besserwessi ist sehr einfach und lässt sich schnell aufbauen und ausprobieren.

MfG

[Richard]

So wird die Schaltung nicht funktionieren. Ein paar mehr Informationen zur Signalquelle wären auch nicht schlecht:
Spannung im Ein und Auszustand, soweit das Messbar ist.
Welche Frequenz (offensichtlich eher niedrig) ?
Widerstandswerte bzw. der Strom den die Signalquelle liefern kann.


Stimmt, so "kann" die Schaltung nicht arbeiten. Das ist ei PNP Transistor
um den an/durch zu steuern muß der Optokoppler an die 12 V. Die Basis
des Transistors muß etwa 0,6 V weniger als der Emmeter haben, dann
fängt der Transistor an durchzusteuern. Wenn es um rechtecksignale geht
kann man die Basis auch an 0 V legen. Den Basiswiderstand kann man
über die Stromverstärkung des Transistors berechnen, allerdings braucht
mann dafür das Datenblatt und den Srohm der durch den Optokoppler
fließt.

Gruß Richard

[pyr0skull]

Ich hab gerade mal die Schaltung von Besserwessi ausprobiert, da muss ich aber irgendwas falsch gemacht haben. Ich hatte am OK gar kein Signal mehr, dafür auf der Signalleitung eine konstante Gleichspannung.

Die Typen sind übrigens: BC 547B beim Transistor und 4N 36 beim OK.

[pyr0skull]

So hab das Problem als Brücke auf der Streifenrasterplatine entdeckt (ein mikroskopisch kleiner Lötzinn-Punkt) und die Schaltung funktioniert jetzt so wie sie soll. Das Signal wird gut verstärkt, wenn ich direkt in die LED gucke ist es unangenehm hell. Für den OK reicht es aber trotzdem nicht, der ist dafür wohl zu unempfindlich. Laut Datenblatt nimmt der mal locker das 5-fache von der superhellen LED, die ich zum testen benutzt habe.

Da es wohl nicht viel Sinn macht, das Signal jetzt zum 2. oder 3. mal zu verstärken, besorg ich mir lieber einen anderen OK.

[pyr0skull]

Ich hab sie zuerst mit dem OK getestet, da ist aber nix passiert. Erst danach hab ich zum testen mal die LED dran gehalten. Den Widerstand hab ich schon stark reduziert, erst danach leuchtete die LED auch wirklich heller.

[PICture]

Hallo pyr0skull!

Dann würde ich nur den Strom für die LED im OK mit einem Emitterfolger verstärken und den R1 vergrösern und direkt an +12V hängen. Das wird die Spannungsverstärkung steigern und benötigt zusätzlich nur einen Transistor (T2) und einen Widerstand (R2) (siehe Code).

Es wäre auch nicht schlecht, wenn du die weitere Schaltung bis zum µC Pin skizzieren könntest. O:)

MfG

Vcc=12V
+
|
+-----+
| |
R1.-. |
10k| | |
'-' |
| |/
+---| T2
1k | |>
__ |/ |
Signal >-----|__|-| T1 .-.R2
|> | |*?
| '-'
=== |
Gnd | OK +-----
.|------|.
|| ||
|| |/ |
|V -> | |
|- |> |
|| ||
'|------|'
=== +-----
Gnd

[Besserwessi]

Wenn das Signal reicht um eine LED richtig hell werden zu lassen, sollte das auch für einen Optokoppler reichen, besonders wenn mit dem Optokoppler nur ein Logiksignal geschaltet werden soll. Der 4N36 sollte ab etwa 0,5 mA am Eingang schon gehen, besser wären aber 5-10 mA.

Viel mehr als etwa 20 mA in einen Optokoppler zu schicken macht wenig Sinn, da sollte man dann besser hinter dem Optokoppler verstärken oder die Schaltung anpassen.
Wie sieht denn die Schaltung hnter dem Optokoppler aus ?

[pyr0skull]

Der OK ist direkt an den Controller angeschlossen, mit einem Pulldown-Widerstand. Da funktioniert bei anderen Signalen auch wunderbar bis jetzt.

[PICture]

Wenn du anstatt pulldown einen pull-up Widerstand (ca. 10k) anschließt, wird es funktionieren. Woher sollte der OK eine Spannung nehmen, die für "H" Pegel (min. 4V) am Eingang des µCs nötig ist? Der Phototransistor im OK arbeitet mit pull-down nur als Photodiode und kann höchstens ca. 0,5V liefern. O:)

MfG

[pyr0skull]

Kann ich dann nicht den internen Pullup-Widerstand vom Mikrocontroller nehmen? Ist ein Atmega 168. Hatte mir das eigentlich so gedacht, dass der Phototransistor bei Lichteinfall leitend wird, und so mit den 5v vom Board den Eingang auf H zieht. Kann das aber auch mal mit dem Pullup-Widerstand ausprobieren.

[PICture]

Natürlich kannst du einen internen pull-up einschalten und nutzen. Aber ich als PIC Benutzer kann dir leider nicht genauer sagen, wie es bei AVRs geht.

MfG

[pyr0skull]

Hab das mal probiert, klappt auch soweit, das Signal wird aber trotzdem nicht erkannt :(

[Besserwessi]

Bei den AVRs ist der interne Pullup eventuell etwas zu groß, vor allem wenn da noch ein externer Pulldown dran ist. Die Spannung sollte man ja mit einem Multimeter nachmessen können.

[PICture]

Weiter geht es mit der Software, deswegen in diesem Forum kann dir jemand kaum helfen. Starte, bitte, einen neuen Tread in geeignetem software Forum.

MfG

[pyr0skull]

Den Pulldown-Widerstand hab ich natürlich vorher entfernt. Ich werde es aber mal mit einem kleineren Pullup versuchen und den internen deaktivieren.