Author Topic: Übertragungsfunktionen von Optokopplern messen  (Read 4694 times)

markus5766h

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Übertragungsfunktionen von Optokopplern messen
« on: December 16, 2015, 21:11:13 »
Moin.

Da ich einige Meßschaltungen gerne mit Optokopplern aufbauen möchte (muss)
habe ich mit zwei Bricklets und einigen Kleinteilen eine Prüfschaltung aufgebaut, welche die Kennlinie von Optokopplern (die leider meist alles Andere als gerade ist) misst und diese dann Graphisch darstellt und abspeichert.
So kann die Übertragungsfunktion in anderer Software benutzt werden.

Zur Schaltung :
Mit dem OP07 und 20K Ohm Trimmer kann der Offset besser 5µV eingestellt werden.
Die Messwiderstände sollten min. 1W-Typen sein (Eigenerwärmung).
Die niederohmigen Widerstände in der Gleichrichtung
kommen ebenfalls mit 1W aus.
Die Spannungsregler LM317T und LM337T bekommen kleine Kühlkörper.

Zur Messung :
Soll bis z.B. 20mA Emitterstrom gemessen werden, muss der Optokoppler
entweder gekühlt oder "aufgewärmt" (einige Minuten bei 20mA betrieben) werden,
da sonst durch die Erwärmung bei der Messreihe (beim 4N25 sind's bis 20mA immerhin knapp 6000 Messungen) die Übertragungskurve verzerrt wird.


Schaltung und Screenshots im Anhang.
Die Messung ist von einem 4N25.
Falls jemand Interesse an der Software hat, kann ich diese mailen.

Die Notwendigkeit dieser Maßnahme offenbart sich
in folgender Tabelle

4N25      Nr.:1      Nr.:2      Nr.:3

I(out)[mA]   I(in)[mA]   I(in)[mA]   I(in)[mA]
0,750      1,2773      1,3141      1,30189
1,0      1,5475      1,6089      1,54622
5,0      5,09703      5,2704      5,06018
10,0      9,2852      9,6527      9,19924
15,0      13,9277      14,3944      13,79268
16,5      16,16316   16,48241   15,78323   

4N28      Nr.:1      Nr.:2      Nr.:3

I(out)[mA]   I(in)[mA]   I(in)[mA]   I(in)[mA]   
0,750      1,621223   2,292733   1,65807
1,0       1,965119   2,7266      2,014247
2,0       3,279293   4,593466   3,3287
5,0       6,730533   9,260624   6,804225
7,5       9,6102      12,90838   9,690494
10,0      12,404815   16,568411   12,478507
12,5      14,68927   19,614345   14,732252

Die erste Messreihe mit 3 St. 4N25 (Fairchlid) zeigt nur die
üblichen Exemplarstreuungen (alle drei Optokoppler sind aus der gleichen Charge).
Bei den 3 St. 4N28 - auch alle aus der gleichen Charge - sieht's
schon ganz anders aus :
Der Prüfling 2 zeigt eine erheblich abweichende Übertragungsfunktion von bis zu 35% !!!
Wenn ich nun diesen Optokoppler als Ersatz einsetzen würde,
darf ich mich nicht wundern, wenn die entspr. Schaltung nicht
so funktioniert, wie sie soll.
Mit zunehmender Produktion aus Fern-Ost kommen solche "Exemplar-
Streunungen" leider immer häufiger vor - dies bezieht sich auf
nahezu alle Halbleiter !
« Last Edit: March 28, 2016, 13:45:52 by markus5766h »
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Nic

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Re: Übertragungsfunktionen von Optokopplern messen
« Reply #1 on: December 17, 2015, 09:21:48 »
Hört sich interessant an, mir fehlt etwas der deutliche Bezug zu den Tinkerforge-Komponenten, welche Teile und wie zusammengesteckt wurden. Dann wird das sicher auch nicht nur für mich klarer und u.a. ein Inspiration für andere Projekte.

FlyingDoc

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Re: Übertragungsfunktionen von Optokopplern messen
« Reply #2 on: December 17, 2015, 09:45:29 »
Die verwendeten Komponenten sind doch im Schaltplan ersichtlich.
StepDown, Master Brick, Industrial Dual AnalogIn und AnalogOut Bricklet ;)
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markus5766h

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Re: Übertragungsfunktionen von Optokopplern messen
« Reply #3 on: December 17, 2015, 11:28:58 »
Hört sich interessant an, mir fehlt etwas der deutliche Bezug zu den Tinkerforge-Komponenten, welche Teile und wie zusammengesteckt wurden. Dann wird das sicher auch nicht nur für mich klarer und u.a. ein Inspiration für andere Projekte.

Moin.
Ich werde die Schaltung noch erweitern, um Ströme bis ca. 35mA zu generieren.
Dann wird auch eine Anpassung der Schaltung notwendig, hierbei werde ich dann auch die Anschlussbelegung an den Bricklets mit aufnehmen.
Ein Problem zeigt sich des Angriffs wert,
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Nic

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Re: Übertragungsfunktionen von Optokopplern messen
« Reply #4 on: December 17, 2015, 12:40:26 »
Quote
Die verwendeten Komponenten sind doch im Schaltplan ersichtlich
Wo ? In Schaltplänen bin ich nicht so der "Überflieger!" ;D wie etwa bei Prog.code, und ev. viele User in diesem Forum auch nicht. Je leichter und genauer die Inhalte der Beiträge aufbereitet sind, desto eher gibt es hier im Forum Traffic.

FlyingDoc

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Re: Übertragungsfunktionen von Optokopplern messen
« Reply #5 on: December 17, 2015, 12:51:00 »
Schaltplan oben rechts in blau. ;)
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markus5766h

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Re: Übertragungsfunktionen von Optokopplern messen
« Reply #6 on: December 17, 2015, 18:44:08 »
Moin.

Schaltplan ist geändert :
die Anschlüsse an den Bricks / Bricklets sind bezeichnet.

Damit sollte eigentlich jeder zurecht kommen.
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Nic

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Re: Übertragungsfunktionen von Optokopplern messen
« Reply #7 on: December 18, 2015, 10:05:10 »
Ah, das war bei mir ein Blindflug  ;D. Der Browser hatte den rechten Teil abgeschnitten :(
Ja, jetzt sieht das sehr gut aus. Besten Dank. Jetzt weiß ich wie man die TF-Componenten schematisch in einem Schaltplan darstellt.

markus5766h

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Re: Übertragungsfunktionen von Optokopplern messen
« Reply #8 on: December 18, 2015, 11:44:45 »
Ah, das war bei mir ein Blindflug  ;D. Der Browser hatte den rechten Teil abgeschnitten :(
Ja, jetzt sieht das sehr gut aus. Besten Dank. Jetzt weiß ich wie man die TF-Componenten schematisch in einem Schaltplan darstellt.

Moin

Für die Darstellung der TF Komponenten gibt es keine Vorgaben, wie z.B. bei einer Diode oder einem Widerstand.
In Übersichten der Hardware in Programmen benutze ich skizzierte 3D-Modelle,
um die Übersicht darzustellen.
Erster Testaufbau im Anhang.
« Last Edit: December 18, 2015, 12:36:01 by markus5766h »
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markus5766h

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Re: Übertragungsfunktionen von Optokopplern messen
« Reply #9 on: December 26, 2015, 20:01:31 »
Moin.

Version 2 ist jetzt fertig.
Änderungen :
-stabilere Spannungsversorgung (Leistung)
-doppelter Ausgang für Ströme über 20mA
-Spannungsverstärkung am Ausgangs-OP : 1-fach od. 2-fach per Jumper einstellbar
-Verwendung eines Null-Kraft Sockels als Testfassung
-Steckbare Belegung zum Null-Kraft-Sockel
-Offset-und Calibrierwerte werden in der Software zum passenden Typ gesepichert

Die ganze Schaltung ist auf einer Streifenrasterplatine (RM2,54) in der Größe
160 * 100 mm untergebracht.
Der Trafo liefert 4 * 6,3V mit ja 2A (ist etwas oversized, aber war gerade da),
allerdings sollte der Versorgungsstrom nicht unter 1A liegen (Stabilität)

jp2 : ist geschlossen, da ich derzeit nur den Spannungseingang der Analog Out
Module benutze um die Versorgungsspannung zum Optokoppler auf der Transistorseite zu messen
- und somit keinen weiteren Eingang zur Verfügung habe.
jp über RV : kann geschlossen werden - ist in der Software konfigurierbar
« Last Edit: December 26, 2015, 20:07:33 by markus5766h »
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markus5766h

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Re: Übertragungsfunktionen von Optokopplern messen
« Reply #10 on: January 15, 2016, 17:13:34 »
im Anhang mal einige Screenshots von gemessenen Optokopplern
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markus5766h

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Re: Übertragungsfunktionen von Optokopplern messen
« Reply #11 on: March 28, 2016, 13:43:42 »
28.03.2016 --> 1. Post erweitert
Ein Problem zeigt sich des Angriffs wert,
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