Optocouplers, vragen over de toepassing

[Remunj]

Dat dat LED-je daardoor tig keer per seconde aan- en uitgaat is blijkbaar door de hoge frequentie van de DCC stroom (toch wel minstens 20.000 Hz heb ik ergens gelezen) geen probleem.

Een stroom van 20000 HZ

Stroom geven we aan in Amperes (A) en frequenties in Hertz (Hz) 

En DCC is een communicatieprotocol. En die heeft weer niets van doen met stroom, volt, frequenties etc.
Puur en alleen het geven van commando's.

[peterzoetermeer]

Ik heb het over een frequentie en niet over stroomsterkte.
En dat protocol heeft alles te maken met frequenties, stoomsterkte en spanning in volt.
Oh, ik bedoel dus frequentie in Hertz, stroomsterkte in Ampère en spanning in Volt.
En met DCC stroom bedoelen we dus die digitale stroom die volgens het DCC protocol op de rails (of bovenleiding) komt te staan als we het over het digitale systeem hebben.

[spock]

@Peter,

Een diode kun je voor meerdere toepassingen gebruiken, bv gelijkrichter of om een spanningsval te creëren (0.6 Volt)

Het doel van het het DCC ingangschema is het ENKELzijdig gelijkrichten van het DCC signaal. Het enkelzijdig gelijkrichten wordt door de LED afgehandeld (het is toch een diode).
De diode D1 is alleen nodig om de LED te beschermen tegen een te hoge tegenspanning en heeft geen functie in het gelijkrichten.

De tegenspanning is bij een 6N137 minimaal 5Volt (volgens spec). Door de diode kan de tegenspanning maximaal 0.6 Volt worden en daardoor is de led beschermd.

mvg spock

[Remunj]

Ik heb het over een frequentie en niet over stroomsterkte.

Lees je eigen post en het vetgedrukte deel wat ik geciteerd heb nou eens terug.
Je hebt het over een DCC stroom van minstens 20000 Hz.
Dat klopt dus absoluut niet.

En dat protocol heeft alles te maken met frequenties, stoomsterkte en spanning in volt.

Helaas, een protocol heeft totaal niets met stroom, spanning of frequentie te maken.
Een DCC protocol (net als MarklinMotorola of Selectrix is een serie bitjes (o of 1) die een commando voor de decoder bevatten. Of dat nou met 5V of 18V gebeurd doet totaal niet ter zaken. Idem voor de stroomsterkte.
Het enige wat een beetje in de buurt komt is de frequentie. De opeenvolging van bitjes genereert een soort van blokgolf met een wisselende frequentie.

En met DCC stroom bedoelen we dus die digitale stroom die volgens het DCC protocol op de rails (of bovenleiding) komt te staan als we het over het digitale systeem hebben.

DCC zet helemaal geen stroom op de baan. Nogmaals, DCC is niets meer dan een protocol (zie het maar als een taal als dat het duidelijker maakt). Als ik in een bepaalde taal tegen je spreek genereert dat geen stroom, spanning of frequentie. het brengt alleen informatie over.
Je centrale zet een spanning op de rails en als gevolg daarvan loopt er een stroom.

Lees de Encyclopedie er maar eens op na om er van te leren 

[Bert van Gelder]

Eric,

Lees het nou eens goed. Het staat er wel degelijk:

de hoge frequentie van de DCC stroom (toch wel minstens 20.000 Hz heb ik ergens gelezen)

En, jouw citaat:

DCC zet helemaal geen stroom op de baan.

.

Dat beweert hij ook nergens!!
Er staat:

En met DCC stroom bedoelen we dus die digitale stroom die volgens het DCC protocol op de rails (of bovenleiding) komt te staan als we het over het digitale systeem hebben.

In plaats van overal zout op te leggen en dit weer eens persoonlijk op het forum uit te vechten.. 

Gr, Bert

[Remunj]

Jammer Bert dat jij het ook niet snapt 
Lees mijn uitleg ook eens aandachtig door.

Ik leg nergens zout op slakken maar leg uit waar Peter het fout heeft.

Bijvoorbeeld:

En met DCC stroom bedoelen we dus die digitale stroom die volgens het DCC protocol op de rails (of bovenleiding) komt te staan als we het over het digitale systeem hebben.

Hier staat toch wel degelijk dat volgens het DCC protocol stroom op de rails komt te staan.

Kan je het er niet mee eens zijn maar het is toch echt fout 

[Timo]

De meeste vragen zijn al wel beantwoord maar toch nog mijn aanvulling.

Optocoupler en transistor/relays zijn geen 1:1 vervanging. Opto couplers zijn vaak niet zo heel goed in het schakelen van stromen en worden daarom vaak gebruikt om logische signalen te schakelen (bijvoorbeeld data maar ook het logische signaal voor een transistor).

Zoveel wensen zoveel smaken. Zoals Menno al aan gaf zijn er zo veel types omdat ze allemaal andere eigenschappen hebben. Sneller, betere CTR, kleinere schakelstroom enz. Dus ja, voor iets algemeens als schakelen met een Arduino heb je een heeeeele berg opties.

Triac is iets voor wisselspanning. Dit wordt veel gebruikt voor het schakelen van 230V (mains) maar voor laagspanning stuk minder. Een standaard triac is net als eens standaard transistor niet gescheiden. Maar hier zijn ook wel opto gescheiden triac te vinden, meestal aangeduid als triac driver (omdat ze vaak niet krachtig zijn, net als optocouplers, en dus op hun beurt weer een triac aansturen. Tenzij je veel leeswerk erover wilt doen is het denk ik niet iets dat je nu zou willen gebruiken.

Hamvraag terug
Belangrijkste hamvraag terug is eigenlijk, waarom denk je galvanische scheiding nodig te hebben? Vaak wordt er te snel gedacht dat het nodig is en worden er complexe oplossingen bedacht voor niets. Gewoon schakelen met een transistor (mosfet) is vaak net zo goed (seinen, wissels, verlichting etc) en heel stuk makkelijker.

Het in en uitschakelen van baanvakken is daar een uitzondering op omdat je hier te maken hebt met wisselende polariteit (rijrichting voor analoog en DCC voor digitaal). Een relay (module) kan hierbij makkelijekr zijn.

(daarom niet geschikt voor DCC signalen in alle situaties).

Met deze uitspraak ben ik het ook niet eens. Een DC optocoupler is inderdaad niet geschikt om direct aan DCC te hangen maar juist geschikt voor DCC signalen. Met een AC optocoupler zou je alleen kunnen zien of er spanning is maar niets over het DCC aspect. En ja, om hem direct aan DCC baanspanning te hangen heb je een weerstand een een diode nodig. Maar die diode is niet om het gelijk te richten maar om een te hoge reverse spanning te voorkomen. Zou je een 3V_peak-peak DCC signaal hebben zou je de diode gewoon weg kunnen laten (als je een 6N136 of PC817 of vergelijkbare gebruik).

Als je met een Arduino relais wilt schakelen kun je daarvoor kant en klare modules krijgen.

Relay modules zijn inderdaad erg leuk. Zeker als je grote stromen wilt schakelen of hoge spanningen (230V) of een bi-directioneel signaal (DCC baanspanning in en uit schakelen bijvoorbeeld). Maar vaak is een mosfet net zo makkelijk. Zijn goedkoper, maken geen geluid, zijn niet mechanisch en je kan dingen als PWM toepassen.

Gebruik je dan toch een relay module blijf dan heel ver weg van de types met een opto coupler erop zoals in de foto van Nico. Deze zijn onnodig complexen opgebouwd, bijna allemaal active low (of erger, active float) en vergen dus meer (onduidelijk aangegeven) verbindingen. Helaas is dit schijnbaar het nieuwste type wat het afgelopen jaar enorm een rage is geworden op de China markt. Maar hou het gewoon bij de simpele relay boarden zonder opto erop zoals deze.  Makkelijk te herkennen omdat op de foto de grote vierkante opto couplers missen


Timo

PS. Grom, heb weer eens op een NL AliExpress link geklikt :/

[NTeering]

Timo,

Wat is er mis met active low?
Wat is er complex aan de opbouw?
Wat is er mis met deze optocouplers?
Kijk hier even om te zien hoe ze werken.

Als je zomaar beweerd dat ze inferieur zijn moet je dat wel beter toelichten.
Natuurlijk zijn die andere, zonder optocoupler, ook prima (zelfs nog wat goedkoper), maar vooralsnog zie ik geen reden om die andere maar in de prullenbak te gooien.
Ze werken uitstekend.

Nico
 

[Fransx]

Hoi Nog even

Het DCC signaal is zeker geen 20.000 Hz ofwel 20Khz (minder nullen en misschien minder interesant), valt nog steeds onder de lage frequentie, maar voor de duidelijkheid is de DCC frequentie een soort blokspanning van 8Khz. Met een goede aansluiting van een koptelefoon of versterker, wel ingangs weerstanden gebruiken enzevoorts, kan men het signaal gewoon horen.

Dan de diode die tegengesteld over de led staat van de opto coupler, is niet bedoeld om spannings pieken op te vangen, wel om het DCC symetrisch te belasten, zowel op de positieve als de negatieve flank. Hier is over nagedacht omdat als men enkel de positieve flank zou belasten met een aantal van deze schakelingen kan het zo zijn dat de positeven flank een lagere spanning zou kunnen hebben dan de negatieve flank. Gevolg kan zijn voor decoders die het Lenz ABC protocol gebruiken hierop zou kunnen reageren. Dit gaat theoretisch erg ver maar die mogelijkheid wordt op deze manier uitgesloten.

De snelheid van de led in de opto coupler is afhankelijk van de kwaliteit, er zijn couplers die een video signaal doorgeven, zie hierover de data sheet van de coupler. Keuze opto coupler is dus eenvoudig te bepalen met wat wil en ga je ermee doen, dan geeft meestal de prijs en de datasheet, dus de gewenste kwaliteit de doorslag maar velen zijn voor elk toepassing te gebruiken. ( zo duur zijn de couplers nu ook weer niet).
Voor DCC is het belang de frequentie, is 8Khz, maar ook snelschakelend on-off, i.v.m. de blokspanning.

Het schema van de opto coupler die een relais aanstuurt voor de Arduinio is een prima schakeling en is niets mis mee. Ikzelf gebruik geen Arduinio maar PIC, en direct aan de uitgang van de PIC een transistor met aan de collector het relais met een diode naar plus, deze is wel bedoeld om de overspanningen op te vangen, dit is echter een ander verhaal. Kontakten zijn dus altijd gescheiden, dus waarom een opto coupler ertussen zetten.

Groeten Frans

[Menno]

Je hebt het over een DCC stroom van minstens 20000 Hz.
Dat klopt dus absoluut niet.

Ik snap de kruistocht tegen het verkeerd gebruik van het woord 'stroom', maar vraag me af of dat in dit geval iets toevoegt.

Daarnaast, als je dan wil muggenziften:

Helaas, een protocol heeft totaal niets met stroom, spanning of frequentie te maken.

Vooral dat laatste is hartstikke fout. Elk elektronisch communicatie-protocol op deze aardbol boogt op een bepaalde datastroom. Hoe groter die datastroom per seconde is of kan zijn, hoe hoger de overdrachtsfrequentie, draaggolf of modulatie daarvan moet zijn om dat mogelijk te maken of te zorgen dat zender en ontvanger elkaar begrijpen.

Voor DCC zal ook echt een standaard gesteld zijn: anders moet je elke ontvanger uitrusten met een berg software om eender welke baud/bitrate te herkennen. Daar is de ruimte (zowel fysiek als virtueel) niet voor, dus heeft men een vastgestelde bitrate gekozen.

@ Nteering: active low komt weliswaar vrij veel voor, maar is in het geval van Arduino-achtig spul en zeker een relais, geen handige keuze.

Arduino-hardware wordt veel gebruikt door lieden met minder verstand van elektronica. Dat is niet erg, maar voor hen zal een uitgang die laag moet worden om een relais juist te laten schakelen, waarschijnlijk erg verwarrend zijn: ze hebben hun software waarschijnlijk helemaal getest en aangepast op uitgangen die pas iets doen als ze hoog worden, vermoedelijk ook omdat veel software die in de libraries van Arduino's zit, ook zo geschreven is.

@ Timo: Voor een arduino zal een PC817, TIL111, 6N137 of 4n27 het prima doen. Het enige is dat je gewoon even moet weten hoe je 'm aan moet sluiten.
De MOC3020 een opto-triac, een type dat in staat is direct een triac aan te sturen, is ook de moeilijkste niet. Sterker nog, de moeilijkheden beginnen vaak pas bij het aansturen ván de externe triac.

Ik ben wel met je eens dat een optocoupler een relais laten schakelen nogal dubbelop is. De optocoupler scheidt de boel al en het relais doet dat nog eens dunnetjes over. Ook hier denk ik dat vooral de onkunde van menig Arduino-gebruiker noopte tot het bedenken van een shield met dubbele scheiding.

Wat betreft active float mag je me bijspijkeren: ik weet zeker niet alles en van Arduino heb ik zo goed als geen kaas gegeten (mijn beperkte kennis van PIC's stijgt er nog boven uit) maar ben wel benieuwd hoe dat dan werkt.

[Remunj]

Ik snap de kruistocht tegen het verkeerd gebruik van het woord 'stroom', maar vraag me af of dat in dit geval iets toevoegt.

Het is geen kruistocht en ook geen kwestie van gelijk hebben en voegt misschien ook niets toe aan de oorspronkelijke vraag maar de zin "hoge frequentie van de DCC stroom (toch wel minstens 20.000 Hz" is gewoon compleet fout en dat heb ik Peter proberen uit te leggen. Stroom en frequentie hebben in die zin totaal niets met elkaar te maken.
Is niet meer dan gewoon de juiste term voor de juiste grootheid gebruiken.
Weet iedereen waar het over gaat. 

Daarnaast, als je dan wil muggenziften:Vooral dat laatste is hartstikke fout. Elk elektronisch communicatie-protocol op deze aardbol boogt op een bepaalde datastroom. Hoe groter die datastroom per seconde is of kan zijn, hoe hoger de overdrachtsfrequentie, draaggolf of modulatie daarvan moet zijn om dat mogelijk te maken of te zorgen dat zender en ontvanger elkaar begrijpen.

Voor DCC zal ook echt een standaard gesteld zijn: anders moet je elke ontvanger uitrusten met een berg software om eender welke baud/bitrate te herkennen. Daar is de ruimte (zowel fysiek als virtueel) niet voor, dus heeft men een vastgestelde bitrate gekozen.

Dat leg ik later ook heel kort uit in de zin dat de opeenvolging van bitjes een bepaalde wisselde frequentie heeft
Dat weet jij en dat weet ik, maar ik vermoed dat Peter daar iets minder van weet gezien zijn spraakverwarring.

[Timo]

Wat is er mis met active low?

In de basis niets.

Wat is er complex aan de opbouw?

Als de complexiteit te rechtvaardigen was met bijvoorbeeld makkelijker aansluiten ook niets. Maar de complexiteit voegt niets toe. Soort elektrisch Rube Goldbergmachine...

Wat is er mis met deze optocouplers?

Ik weet niet waar je hier naar verwijst  Als je bedoelt, wat is er mis met het eerder gelinkte relais board zal ik daar zo toelichting op geven

Kijk hier even om te zien hoe ze werken.

Nico, jij weet ook wel dat je mij niet hoeft te vertellen hoe ze werken

Ze werken uitstekend.

Ja, ze werken. Dat heb ik ook nooit proberen te ontkrachten. Maar ze zijn onhandiger dan de niet opto tegenhanger. Ken je deze bekende XKCD?

Goed, omdat er meer toelichting is gevraagd. 

De opto is in eigenlijk alle gevallen zinloos. Waarom ook nog het relais galvisch scheiden als je daarna een relais schakelt? Om een losse voeding te gebruiken hoef je het niet te doen, dat kan met de transistor versie ook prima. 12V relais gebruiken, ook prima.

De opbouw van al die bordjes is allemaal redelijk hetzelfde. Ze hebben allemaal een super verwarrende JD-VCC of COM jumper ergens midden op het bord. En laat je deze zitten doe je eigenlijk het hele scheiden al te niet. Wil je het dan toch gebruiken heb je opeens één pin die los staat van alle andere pinnen waar je spanning heen moet gooien. Dit terwijl de rest van de aansluitingen zo mooi op één header zitten.

Ze zijn active float (aka deactive high?). Losgekoppelde relais (of als de Arduino nog uit staat) trekken aan. Tuurlijk kan je dit oplossen met een pull up maar waarom iets oplossen wat al geen probleem hoeft te zijn?

En active low is op zich geen probleem, zeker niet met een extra pull up. Maar wat veel hiervoor dan weer niet weten is dat je nu dus wel moet zorgen dat de pin HIGH is als je het een uitgang maakt, anders stuur je een korte ongewilde puls naar het relais. Waarschijnlijk is deze zo kort dat hij niets doet, maar je zal maar net een iets langere puls hebben omdat er interrupts vuren op dat moment. Leuk bugzoeken voor een beginner.

En dat deze relais modules zo veel lastiger zijn blijkt ook wel uit fora. Oa op het Arduino forum is het sinds die opto varianten in opmars zijn opeens ontploft met vragen van mensen omdat ze zo onduidelijk zijn. Terwijl dit daarvoor echt niet zo aak voor kwam. Die zonder opto zijn gewoon luid en duidelijk. Je hebt GND, een input en het voltage voor het relais. Klaar. Geen jumpers voor onnodige galvanische scheiding, geen relais die gelijk aan gaan als je nog niets gedaan hebt enz.

Dus ja, ze werken en je kunt ze gebruiken. Maar het onhandig zijn in gebruik raad ik ze enorm af. Waarom moeilijk doen als het makkelijk net zo goed kan? 

Dan de diode die tegengesteld over de led staat van de opto coupler, is niet bedoeld om spannings pieken op te vangen, wel om het DCC symetrisch te belasten,

Nouw, dat is echt niet zijn belangrijkste doel... Ver buiten de spec van de opto gaan zonder lijkt mij de belangrijkste keuze 

De MOC3020 een opto-triac, een type dat in staat is direct een triac aan te sturen, is ook de moeilijkste niet. Sterker nog, de moeilijkheden beginnen vaak pas bij het aansturen ván de externe triac.

Dat klopt wel als je maar geen DC probeert te schakelen. Met andere woorden, zolang je iets gebruikt waarvoor het bedacht is dat is het een stuk makkelijker. En ja, de triac daarna is vaak lastiger. Maar aan zich zou je ook direct een load kunnen schakelen met een MOC3020 zolang deze maar laag is. Eigenlijk zelfde als bij een normale opto coupler. Maar of dingen er dan makkelijker/beter van worden 

Wat betreft active float mag je me bijspijkeren:

Echt officiële term is het niet nee  Maar wat ik bedoel te zeggen, de schakeling is zo opgebouwd dat de opto de transistor die het relais schakelt uit zet. Dus als de input float (dus er is ook geen pull up of pull doen ofzo, echt 100% float) is er niets om het relais uit te zetten. Er moet echt een high aangeboden worden om het relais af te schakelen. Dit in tegenstelling tot met alleen een transistor (ook een PNP active low opstelling) waarbij er niets gebeurd (afgezien van misschien een lekstroom). Je moet de transistor echt open trekken (of dit nu high is voor NPN of low is PNP maakt niet uit) om het relais te doen schakelen.


Timo

[spock]

Dan de diode die tegengesteld over de led staat van de opto coupler, is niet bedoeld om spannings pieken op te vangen, wel om het DCC symetrisch te belasten, zowel op de positieve als de negatieve flank. Hier is over nagedacht omdat als men enkel de positieve flank zou belasten met een aantal van deze schakelingen kan het zo zijn dat de positeven flank een lagere spanning zou kunnen hebben dan de negatieve flank. Gevolg kan zijn voor decoders die het Lenz ABC protocol gebruiken hierop zou kunnen reageren. Dit gaat theoretisch erg ver maar die mogelijkheid wordt op deze manier uitgesloten.

Groeten Frans

Hallo Frans,

Als de spanning inzakt door het gebruikt van teveel decoders dan is wat anders aan de hand. De spanning kan alleen inzakken door overbelasting van de booster. Dit los je m.i. niet op door de booster "evenwichtig" te overbelasten. Als je nagaat dat een decoder een belasting geeft van 10mA en op een decoder zijn 4 wissels aangesloten, dan betekend dat er met 100mA 40 wissels worden aangestuurd. Ter vergelijking, een lok geeft al een belasting van ongeveer 200mA. Er is dan m.i. een extra booster nodig.

De diode is er om de tegenspanning op de led te elimineren, zie de spec van de OC. Tegenspanning is wat anders dan een piekspanning.

mvg spock

[wimk]

Beste mensen,

Dank voor de uitgebreide antwoorden en reacties.
Wat ik uit het geheel begrijp, en voor mij erg belangrijk is, is het feit, dat je met een octocoupler geen grote vermogens (enkele 100-en millieamperes) kan schakelen. Verder duidelijke antwoorden.

Voor mij valt dit principe dus af. Toch maar terug naar een relais (als ik geen hoge frequentie moet schakelen) of een transistor. Eerder heb ik met relais geprobeerd, waarbij de voeding van de Arduino en die van het relais dezelfde waren. Misschien was mijn voeding te licht, maar ik merkte dat de spanning bij aanschakelen van het relais terugzakte van 5 Volt via 4 volt naar 3,5 volt, genoeg gezakt om de Arduino spontaan te laten resetten. Zal het nog eens proberen, maar dan met Arduino en relais ieder een eigen voeding.

Nogmaals dank voor alle antwoorden.
Wim K

[Timo]

Voor het schakelen van een relais heb je inderdaad een goeie voeding nodig. Maar ook genoeg ontkoppeling op de voeding. Een extra condensator kan helpen om de inschakelpuls op te vangen.

Ook moet je nooit de on-board 5V regulator van de Arduino om andere dingen dan chips en een paar ledjes te voeden. Daarvoor is hij simpelweg te licht. Gebruik hiervoor een externe (DC-DC converter) regulator.


Timo