Подключение энкодера через оптрон

09.01.2015, 17:54. **Показов** 17261. **Ответов** 23

Author24 — интернет-сервис помощи студентам

Здравствуйте!

Помогите пожалуйста решить задачу подключения энкодера к МК (Atmega 2560) через оптопару. У самого не хватает знаний и опыта.
Итак, имею китайский оптический энкодер (два канала, до 24В, 400 шагов, свыше 1000 оборотов), выходы которого - открытый коллектор транзистора. Он установлен на 3-х фазный асинхронный двигатель. От энкодера до МК проложена витая пара, порядка 5-6 метров (там и питание энкодера и сигнальные линии). Дабы избавить МК от воздействия разных эффектов возникающих в длинных проводах, решил подключить каналы энкодера через оптроны. Получается вот такая схема:
[159.37 Кб]

@stt · 09.01.2015, 18:12

Ток через светодиод слишком велик даже при R1=1 кОм. На 100 Ом вообще мог быть спалён.

Попробуйте коллектор транзистора энкодера через 1,5К подключить на +12, а светодиод оптопары включить между его коллектором и эмиттером (катод, конечно, на эмиттер). Учтите, что сигнал получится инверсный.

@omokost · 09.01.2015, 18:44

Если у вас даже 10 метров специализированной экранированной двойной пары для RS-485, можно попробовать и без опторазвазки. Тут конечно ограничений много, сигнальный не должен быть проложен рядом с силовым, правильно заземлен, защитные супрессоры на входах и т.д.
Высокоскоростные входы PLC расчитаны до 10кГц, тоже на оптронах, может посмотреть как сделано там?

@stt · 09.01.2015, 18:59

Сообщение от shuro28

Такое впечатление, что либо светодиод в оптопаре не успевает разгораться, либо транзистор не успевает закрываться.

Есть третий вариант- криво реализованная обработка на МК. Без опторазвязки считает нормально?
При наличии осциллографа нелишне посмотреть, что делается на выходе транзистора оптрона до и после срыва подсчета. Оптрон, кстати, мог быть поврежден при выпаивании.

09.01.2015, 19:42

Сообщение от omokost

Если у вас даже 10 метров специализированной экранированной двойной пары для RS-485, можно попробовать и без опторазвазки. Тут конечно ограничений много, сигнальный не должен быть проложен рядом с силовым, правильно заземлен, защитные супрессоры на входах и т.д.

С экранированной витой парой пробовал - не помогает. Перевод всех датчиков (два концевика и энкодер) на дифф. протокол это крайний вариант - слишком сложно для меня. Поглядываю конечно в сторону CAN-трансиверов, если по другому не получится. А условия эксплуатации как раз таки далеки от идеальных - это пром. оборудование в цеху со всеми вытекающими. В том-то и беда - дома на столе все отлично работает без всяких развязок :)

Сообщение от STT

Есть третий вариант- криво реализованная обработка на МК. Без опторазвязки считает нормально?
При наличии осциллографа нелишне посмотреть, что делается на выходе транзистора оптрона до и после срыва подсчета. Оптрон, кстати, мог быть поврежден при выпаивании.

Да, при прямом подключении к МК все работает корректно. Можно конечно поставить на вход RC-фильтр и два диода, чтобы сгладить все переходные процессы, но в том-то и дело, что осциллографа нет и боюсь, методом научного тыка будет долго и с неизвестным результатом.

09.01.2015, 20:17

Сообщение от STT

Ток через светодиод слишком велик даже при R1=1 кОм. На 100 Ом вообще мог быть спалён.

Попробуйте коллектор транзистора энкодера через 1,5К подключить на +12, а светодиод оптопары включить между его коллектором и эмиттером (катод, конечно, на эмиттер). Учтите, что сигнал получится инверсный.

Вот так ?

http://**************************/download/file.php?id=22978&sid=1add560da6ed09c168323f4ab56ca705

R1 увеличил до 4,7 кОм.
А 1,5 кОм-а будет достаточно ? Просто в инструкции к энкодеру было написано, что ни в коем случае нельзя соединять каналы с питанием.

Спасибо за совет, завтра постараюсь опробовать эту схему.

@stt · 09.01.2015, 20:30

R1 можно вообще убрать. Если транзистор энкодера закрыт, ток течет через светодиод, транзистор оптопары открыт. Когда открыт, напряжение на светодиоде ~0В, транзистор оптрона заперт. Инверсия.

А 1,5 кОм-а будет достаточно ?

Да, ток через светодиод меньше 10мА.

09.01.2015, 20:38

[QUOTE="STT"]R1 можно вообще убрать. Если транзистор энкодера закрыт, ток течет через светодиод, транзистор оптопары открыт. Когда открыт, напряжение на светодиоде ~0В, транзистор оптрона заперт. Инверсия.
[QUOTE="Цитата:[/QUOTE]

А 1,5 кОм-а будет достаточно ?

Да, ток через светодиод меньше 10мА.

Спасибо, буду пробовать.

@stt · 09.01.2015, 20:45

Тут еще такой момент, вдруг вам не очевидно. Опторазвязка оправдана, если разнесенные устройства питаются от разных блоков питания (каждый на своей стороне, а не через витую пару), и их земли не соединены.

09.01.2015, 21:37

Согласен - с этой точки зрения у меня сделано не правильно, блок питания один, земля общая. Но я преследовал цель - избавиться от длинных линий напрямую подключенных к портам МК. И надо сказать, что первые испытания показали оправданность такого решения. По крайней мере контроллер перестал виснуть при работе станка. И если я правильно понял, то такой способ передачи сигналов - токовая петля ? Осталось только заставить его работать.

@Mittid Mitot · 09.01.2015, 22:14

А как у вас сделано - оптрон в корпусе с МК или в девайсе рядом со станком? По-моему, надо что бы он был около МК, ведь мы хотим, помимо прочего, избавить МК от наводок.

09.01.2015, 23:59

Сообщение от Mittid Mitot

А как у вас сделано - оптрон в корпусе с МК или в девайсе рядом со станком? По-моему, надо что бы он был около МК, ведь мы хотим, помимо прочего, избавить МК от наводок.

Вытравил маленькую платку на которую посадил 4-е оптрона (два концевика и энкодер) и разместил ее рядом с МК. Правда пока все на соплях - соединено проводками.
Потом еще предстоит борьба с LCD-экраном и клавиатурой. Их провода тоже создают аналогичные проблемы. Буду RC-фильтры мудрить.

@яверт · 10.01.2015, 03:14

Сообщение от shuro28

Сами оптроны с такой частотой должны справляться, так как были выпаяны из устройства, в котором стояли на выходе интерфейса со скоростью - 9600 Кбит/с.

Странно, оптроны с Дарлингтоном на выходе для цифровых интерфейсов обычно не используют. Их высокий CTR для цифры ненужен, а тормоза при закрытии напротив сильно мешают.

Сообщение от shuro28

Может имеет смысл для этой задачи использовать другой оптрон ?

Имеет, ставьте с с одинарным транзистором (еще R2 надо уменьшить до 1 КОм) или даже сразу с цифровым выходом (например H11L1).

@sid_otix · 10.01.2015, 06:48

Для 24 вольт в опторазвязке на ПЛК ставят следующую цепочку:
Самые распространенные оптопары PC814 (внутри 2 светодиода включены встречно паралельно) если знаете заранее полярность можно сэкономить и поставить PC817 (стоят в 2 раза дешевле)

С каждого вывода светодиода оптопары по одному резистору на 2.7кОм, между выводами светодиода резистор на 1.5кОм.
т.е. напряжение 24 вольта на светодиод оптопары всегда подается через резистор 5.4ком (при этом сам светодиод зашунтирован резистором 1.5кОм и кондером емкостью от 100pF)
Получается ток через светодиод: 24/5400 = 4.4 mA

Выход оптопары: как правило эмитер транзистора на землю, коллектор через резистор 1кОм на +питания контроллера (3.3 вольт или 5 вольт), еще между транзистором и контроллером можно поставить триггер шмитта 74HC14

Если проделать все выше описанное получите стандартную гальваническую развязку входных цепей ПЛК.

@omokost · 10.01.2015, 08:16

Сообщение от sid_otix

...можно сэкономить и поставить PC817 (стоят в 2 раза дешевле)...

Встречал упоминания о неработоспособности PC817 производства Sanyo в опторазвязках. Малая частота переключения.

@яверт · 10.01.2015, 16:38

Сообщение от omokost

Встречал упоминания о неработоспособности PC817 производства Sanyo в опторазвязках. Малая частота переключения.

PC817 это конечно ширпотреб, но так сразу о неработоспособности... Скорее их просто не правильно применяли, ведь частота переключения транзисторной оптопары сильно зависит от сопротивления нагрузки.

@sid_otix · 10.01.2015, 17:42

На тестовом стенде для проверки энкодеров у меня стоят как раз PC817
EN100-NPN (100 имп на оборот) при 10 об\сек чувствует себя замечательно (это получается 4000 импульсов от энкодера в секунду с обоих каналов)
Крутил туда сюда с разной скоростью (не более 10 об\сек) - пропусков небыло.

10.01.2015, 22:44

Сообщение от sid_otix

Для 24 вольт в опторазвязке на ПЛК ставят следующую цепочку:
Самые распространенные оптопары PC814 (внутри 2 светодиода включены встречно паралельно) если знаете заранее полярность можно сэкономить и поставить PC817 (стоят в 2 раза дешевле)

С каждого вывода светодиода оптопары по одному резистору на 2.7кОм, между выводами светодиода резистор на 1.5кОм.
т.е. напряжение 24 вольта на светодиод оптопары всегда подается через резистор 5.4ком (при этом сам светодиод зашунтирован резистором 1.5кОм и кондером емкостью от 100pF)
Получается ток через светодиод: 24/5400 = 4.4 mA

Выход оптопары: как правило эмитер транзистора на землю, коллектор через резистор 1кОм на +питания контроллера (3.3 вольт или 5 вольт), еще между транзистором и контроллером можно поставить триггер шмитта 74HC14

Если проделать все выше описанное получите стандартную гальваническую развязку входных цепей ПЛК.

Здравствуйте!

С ваших слов у меня получилась следующая схема:

http://**************************/download/file.php?id=22999&sid=1add560da6ed09c168323f4ab56ca705

Все ли правильно я понял ?
У меня к сожалению БП на 12В, поэтому будет ли верно, что при уменьшении номиналов резисторов R1 в 2 раза, схема по прежнему останется работоспособной ? И нужен ли сейчас R3 ?

p.s.: вчера видимо что-то замкнул - оптрон на одном из каналов энкодера вышел из строя: фототранзистор всегда открыт :( Завтра буду искать замену...

@IT_Exp · 10.01.2015, 23:08

>>фототранзистор всегда открыт

видимо, R2 коротнули

@sid_otix · 11.01.2015, 00:59

если энкодер с открытым коллектором то схема включения следующая:

http://**************************/download/file.php?id=23001&sid=1add560da6ed09c168323f4ab56ca705

@яверт 0 / 0 / 0 Регистрация: 15.06.2012 Сообщений: 3,097
	10.01.2015, 03:14	13
	Сообщение от shuro28 Сами оптроны с такой частотой должны справляться, так как были выпаяны из устройства, в котором стояли на выходе интерфейса со скоростью - 9600 Кбит/с. Странно, оптроны с Дарлингтоном на выходе для цифровых интерфейсов обычно не используют. Их высокий CTR для цифры ненужен, а тормоза при закрытии напротив сильно мешают. Сообщение от shuro28 Может имеет смысл для этой задачи использовать другой оптрон ? Имеет, ставьте с с одинарным транзистором (еще R2 надо уменьшить до 1 КОм) или даже сразу с цифровым выходом (например H11L1). 0

shuro28
		1
	Подключение энкодера через оптрон 09.01.2015, 17:54. Показов 17261. Ответов 23 Метки нет (Все метки) Здравствуйте! Помогите пожалуйста решить задачу подключения энкодера к МК (Atmega 2560) через оптопару. У самого не хватает знаний и опыта. Итак, имею китайский оптический энкодер (два канала, до 24В, 400 шагов, свыше 1000 оборотов), выходы которого - открытый коллектор транзистора. Он установлен на 3-х фазный асинхронный двигатель. От энкодера до МК проложена витая пара, порядка 5-6 метров (там и питание энкодера и сигнальные линии). Дабы избавить МК от воздействия разных эффектов возникающих в длинных проводах, решил подключить каналы энкодера через оптроны. Получается вот такая схема: [159.37 Кб]

@stt 0 / 0 / 0 Регистрация: 03.11.2012 Сообщений: 9
	09.01.2015, 18:12	2
	Ток через светодиод слишком велик даже при R1=1 кОм. На 100 Ом вообще мог быть спалён. Попробуйте коллектор транзистора энкодера через 1,5К подключить на +12, а светодиод оптопары включить между его коллектором и эмиттером (катод, конечно, на эмиттер). Учтите, что сигнал получится инверсный. 0

@omokost 0 / 0 / 0 Регистрация: 24.12.2011 Сообщений: 2,752
	09.01.2015, 18:44	3
	Если у вас даже 10 метров специализированной экранированной двойной пары для RS-485, можно попробовать и без опторазвазки. Тут конечно ограничений много, сигнальный не должен быть проложен рядом с силовым, правильно заземлен, защитные супрессоры на входах и т.д. Высокоскоростные входы PLC расчитаны до 10кГц, тоже на оптронах, может посмотреть как сделано там? 0

@stt 0 / 0 / 0 Регистрация: 03.11.2012 Сообщений: 9
	09.01.2015, 18:59	4
	Сообщение от shuro28 Такое впечатление, что либо светодиод в оптопаре не успевает разгораться, либо транзистор не успевает закрываться. Есть третий вариант- криво реализованная обработка на МК. Без опторазвязки считает нормально? При наличии осциллографа нелишне посмотреть, что делается на выходе транзистора оптрона до и после срыва подсчета. Оптрон, кстати, мог быть поврежден при выпаивании. 0

shuro28
	09.01.2015, 19:42	5
	Сообщение от omokost Если у вас даже 10 метров специализированной экранированной двойной пары для RS-485, можно попробовать и без опторазвазки. Тут конечно ограничений много, сигнальный не должен быть проложен рядом с силовым, правильно заземлен, защитные супрессоры на входах и т.д. С экранированной витой парой пробовал - не помогает. Перевод всех датчиков (два концевика и энкодер) на дифф. протокол это крайний вариант - слишком сложно для меня. Поглядываю конечно в сторону CAN-трансиверов, если по другому не получится. А условия эксплуатации как раз таки далеки от идеальных - это пром. оборудование в цеху со всеми вытекающими. В том-то и беда - дома на столе все отлично работает без всяких развязок :) Сообщение от STT Есть третий вариант- криво реализованная обработка на МК. Без опторазвязки считает нормально? При наличии осциллографа нелишне посмотреть, что делается на выходе транзистора оптрона до и после срыва подсчета. Оптрон, кстати, мог быть поврежден при выпаивании. Да, при прямом подключении к МК все работает корректно. Можно конечно поставить на вход RC-фильтр и два диода, чтобы сгладить все переходные процессы, но в том-то и дело, что осциллографа нет и боюсь, методом научного тыка будет долго и с неизвестным результатом.

shuro28
	09.01.2015, 20:17	6
	Сообщение от STT Ток через светодиод слишком велик даже при R1=1 кОм. На 100 Ом вообще мог быть спалён. Попробуйте коллектор транзистора энкодера через 1,5К подключить на +12, а светодиод оптопары включить между его коллектором и эмиттером (катод, конечно, на эмиттер). Учтите, что сигнал получится инверсный. Вот так ? http://**************************/download/file.php?id=22978&sid=1add560da6ed09c168323f4ab56ca705 R1 увеличил до 4,7 кОм. А 1,5 кОм-а будет достаточно ? Просто в инструкции к энкодеру было написано, что ни в коем случае нельзя соединять каналы с питанием. Спасибо за совет, завтра постараюсь опробовать эту схему.

@stt 0 / 0 / 0 Регистрация: 03.11.2012 Сообщений: 9
	09.01.2015, 20:30	7
	R1 можно вообще убрать. Если транзистор энкодера закрыт, ток течет через светодиод, транзистор оптопары открыт. Когда открыт, напряжение на светодиоде ~0В, транзистор оптрона заперт. Инверсия. А 1,5 кОм-а будет достаточно ? Да, ток через светодиод меньше 10мА. 0

shuro28
	09.01.2015, 20:38	8
	[QUOTE="STT"]R1 можно вообще убрать. Если транзистор энкодера закрыт, ток течет через светодиод, транзистор оптопары открыт. Когда открыт, напряжение на светодиоде ~0В, транзистор оптрона заперт. Инверсия. [QUOTE="Цитата:[/QUOTE] А 1,5 кОм-а будет достаточно ? Да, ток через светодиод меньше 10мА. Спасибо, буду пробовать.

@stt 0 / 0 / 0 Регистрация: 03.11.2012 Сообщений: 9
	09.01.2015, 20:45	9
	Тут еще такой момент, вдруг вам не очевидно. Опторазвязка оправдана, если разнесенные устройства питаются от разных блоков питания (каждый на своей стороне, а не через витую пару), и их земли не соединены. 0

shuro28
	09.01.2015, 21:37	10
	Согласен - с этой точки зрения у меня сделано не правильно, блок питания один, земля общая. Но я преследовал цель - избавиться от длинных линий напрямую подключенных к портам МК. И надо сказать, что первые испытания показали оправданность такого решения. По крайней мере контроллер перестал виснуть при работе станка. И если я правильно понял, то такой способ передачи сигналов - токовая петля ? Осталось только заставить его работать.

@IT_Exp MCSD: APP BUILDER 8794 / 1073 / 104 Регистрация: 17.06.2006 Сообщений: 12,602
	10.01.2015, 23:08	19
	>>фототранзистор всегда открыт видимо, R2 коротнули 0

	11.01.2015, 00:59

@Mittid Mitot 0 / 0 / 0 Регистрация: 23.01.2010 Сообщений: 2,550
	09.01.2015, 22:14	11
	А как у вас сделано - оптрон в корпусе с МК или в девайсе рядом со станком? По-моему, надо что бы он был около МК, ведь мы хотим, помимо прочего, избавить МК от наводок. 0

shuro28
	09.01.2015, 23:59	12
	Сообщение от Mittid Mitot А как у вас сделано - оптрон в корпусе с МК или в девайсе рядом со станком? По-моему, надо что бы он был около МК, ведь мы хотим, помимо прочего, избавить МК от наводок. Вытравил маленькую платку на которую посадил 4-е оптрона (два концевика и энкодер) и разместил ее рядом с МК. Правда пока все на соплях - соединено проводками. Потом еще предстоит борьба с LCD-экраном и клавиатурой. Их провода тоже создают аналогичные проблемы. Буду RC-фильтры мудрить.

@sid_otix 0 / 0 / 0 Регистрация: 11.10.2013 Сообщений: 326
	10.01.2015, 06:48	14
	Для 24 вольт в опторазвязке на ПЛК ставят следующую цепочку: Самые распространенные оптопары PC814 (внутри 2 светодиода включены встречно паралельно) если знаете заранее полярность можно сэкономить и поставить PC817 (стоят в 2 раза дешевле) С каждого вывода светодиода оптопары по одному резистору на 2.7кОм, между выводами светодиода резистор на 1.5кОм. т.е. напряжение 24 вольта на светодиод оптопары всегда подается через резистор 5.4ком (при этом сам светодиод зашунтирован резистором 1.5кОм и кондером емкостью от 100pF) Получается ток через светодиод: 24/5400 = 4.4 mA Выход оптопары: как правило эмитер транзистора на землю, коллектор через резистор 1кОм на +питания контроллера (3.3 вольт или 5 вольт), еще между транзистором и контроллером можно поставить триггер шмитта 74HC14 Если проделать все выше описанное получите стандартную гальваническую развязку входных цепей ПЛК. 0

@omokost 0 / 0 / 0 Регистрация: 24.12.2011 Сообщений: 2,752
	10.01.2015, 08:16	15
	Сообщение от sid_otix ...можно сэкономить и поставить PC817 (стоят в 2 раза дешевле)... Встречал упоминания о неработоспособности PC817 производства Sanyo в опторазвязках. Малая частота переключения. 0

@яверт 0 / 0 / 0 Регистрация: 15.06.2012 Сообщений: 3,097
	10.01.2015, 16:38	16
	Сообщение от omokost Встречал упоминания о неработоспособности PC817 производства Sanyo в опторазвязках. Малая частота переключения. PC817 это конечно ширпотреб, но так сразу о неработоспособности... Скорее их просто не правильно применяли, ведь частота переключения транзисторной оптопары сильно зависит от сопротивления нагрузки. 0

@sid_otix 0 / 0 / 0 Регистрация: 11.10.2013 Сообщений: 326
	10.01.2015, 17:42	17
	На тестовом стенде для проверки энкодеров у меня стоят как раз PC817 EN100-NPN (100 имп на оборот) при 10 об\сек чувствует себя замечательно (это получается 4000 импульсов от энкодера в секунду с обоих каналов) Крутил туда сюда с разной скоростью (не более 10 об\сек) - пропусков небыло. 0

shuro28
	10.01.2015, 22:44	18
	Сообщение от sid_otix Для 24 вольт в опторазвязке на ПЛК ставят следующую цепочку: Самые распространенные оптопары PC814 (внутри 2 светодиода включены встречно паралельно) если знаете заранее полярность можно сэкономить и поставить PC817 (стоят в 2 раза дешевле) С каждого вывода светодиода оптопары по одному резистору на 2.7кОм, между выводами светодиода резистор на 1.5кОм. т.е. напряжение 24 вольта на светодиод оптопары всегда подается через резистор 5.4ком (при этом сам светодиод зашунтирован резистором 1.5кОм и кондером емкостью от 100pF) Получается ток через светодиод: 24/5400 = 4.4 mA Выход оптопары: как правило эмитер транзистора на землю, коллектор через резистор 1кОм на +питания контроллера (3.3 вольт или 5 вольт), еще между транзистором и контроллером можно поставить триггер шмитта 74HC14 Если проделать все выше описанное получите стандартную гальваническую развязку входных цепей ПЛК. Здравствуйте! С ваших слов у меня получилась следующая схема: http://**************************/download/file.php?id=22999&sid=1add560da6ed09c168323f4ab56ca705 Все ли правильно я понял ? У меня к сожалению БП на 12В, поэтому будет ли верно, что при уменьшении номиналов резисторов R1 в 2 раза, схема по прежнему останется работоспособной ? И нужен ли сейчас R3 ? p.s.: вчера видимо что-то замкнул - оптрон на одном из каналов энкодера вышел из строя: фототранзистор всегда открыт :( Завтра буду искать замену...