Ich möchte die GPIOs meines Raspberry Pi 3 mit jeweils einem Optokoppler schützen und stehe nun vor der Qual der Wahl. Anwendungsgebiet ist einfach alles mögliche zum Basteln und rumspielen. Wenn ich aber Verbraucher habe, die viel Leistung benötigen, werde ich einen MOSFET oder Transistor bzw. Transistor + Relais hinter den Optokoppler anschließen. Der Optokoppler selbst muss also keine starken Ströme schalten können. Ob er jetzt schnell schalten können muss, kann ich momentan noch nicht abschätzen, für die Zukunftssicherheit wäre es aber nicht schlecht sofern es preisgünstig bleibt. Außerdem nutze ich für den Anfang Steckbretter, da werden also eh keine hohen Frequenzen gehen. PWM und I2C möchte ich damit allerdings schon machen können. Die Ein- und Ausgänge des Raspberry Pi möchte ich auch weiterhin bidirektional verwenden können. Gibt es dafür bidirektionale Optokoppler? Falls nein, baut man sich hierfür mithilfe zweier Tri-States und zwei Optokoppler, von denen einer anders herum eingebaut wird, eine Lösung oder wird so etwas normalerweise anders gelöst? Da der Raspberry Pi 3 über 40 GPIOs hat, sollte der Optokopppler günstig sein oder alternativ gleich mit mehreren Kanälen kommen, so damit sich der Gesamtpreis für alle GPIOs in Grenzen hält.
Der PC817 ist ein gängiger einfacher Typ. Gibt es auch unter anderen Mamen, aber immer mit der Nummer 817 drin. 50 Stück für 1,24€ Versandkostenfrei. https://www.aliexpress.com/item/50pcs-free-shipping-PC817-EL817-817-DIP-4-photoelectric-coupler-100-new-original-quality-assurance/32430265043.html oder 1000 Stück für 23,09€ Versandkostenfrei https://www.aliexpress.com/item/FREE-SHIPPING-100PCS-PC817-PC817B-EL817B-DIP-4/1704886159.html
Nano schrieb: > Ich möchte die GPIOs meines Raspberry Pi 3 mit jeweils einem Optokoppler > schützen Vor was schützen? Je robuster die Schaltung sein soll, desto größer wird der Aufwand. Wenn es nicht schnell sein muss, nimm den PC817 (oder einen seiner billigen Klone). Für größere Geschwindigkeit: H11L1 oder 6N137. > Gibt es dafür bidirektionale Optokoppler? Nein. (Es gibt aber bidirektionale Isolatoren für I²C.) > baut man sich hierfür mithilfe zweier Tri-States und zwei Optokoppler, > von denen einer anders herum eingebaut wird, eine Lösung oder wird so > etwas normalerweise anders gelöst? Normalerweise hat man unidirektionale Signale. Aber wenn man die Richtung umschalten können muss, wird in der Tat so eine Schaltung eingesetzt. (Automatische Richtungsumschaltung geht nur mit Open-Drain-Signalen oder mit extrem schwachen Ausgangstreibern.)
So geht es jedenfalls nicht:
1 | +----[Koppler>]----+ |
2 | | | |
3 | Bidirektional o---+ +---o Mikrocontroller |
4 | | | |
5 | +----[<Koppler]----+ |
Aber so:
1 | Eingang o-------[Koppler>]----+ |
2 | | |
3 | +---o Mikrocontroller |
4 | | |
5 | Ausgang o-------[<Koppler]----+ |
Nano schrieb: > Ich möchte die GPIOs meines Raspberry Pi 3 mit jeweils einem Optokoppler > schützen und stehe nun vor der Qual der Wahl. Du musst dich entscheiden - entweder Eingang oder Ausgang
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Danke für eure Antworten Clemens L. schrieb: > Wenn es nicht schnell sein muss, nimm den PC817 (oder einen seiner > billigen Klone). Für größere Geschwindigkeit: H11L1 oder 6N137. Dann nehme ich den PC817, die anderen beiden sind mir zu teuer. Ich habe auch mal selbst etwas gesucht und den 4N26M, spräche gegen den irgend etwas im Vergleich zum PC817? Der scheint nämlich günstig und schnell zu sein. Fallzeit nach Angaben von RS Online = 2 µs. Bei Reichelt gäbe es von dem die 4N26 Version. >> Gibt es dafür bidirektionale Optokoppler? > > Nein. (Es gibt aber bidirektionale Isolatoren für I²C.) Das ist gut zu wissen. Danke. > >> baut man sich hierfür mithilfe zweier Tri-States und zwei Optokoppler, >> von denen einer anders herum eingebaut wird, eine Lösung oder wird so >> etwas normalerweise anders gelöst? > > Normalerweise hat man unidirektionale Signale. Aber wenn man die > Richtung umschalten können muss, wird in der Tat so eine Schaltung > eingesetzt. Stefan U. schrieb: > > Aber so:Eingang o-------[Koppler>]----+ > | > +---o Mikrocontroller > | > Ausgang o-------[<Koppler]----+ Ich habe mal versucht obiges in kiCad umzusetzen, allerdings habe ich meine Zweifel dass das so funktioniert und im Circuit Simulator kann ich es nicht simulieren, da ich dafür keine Optokoppler finde. Der Part, bei dem der µC den Ausgang darstellt, also die LED angesteuert wird, der dürfte noch funktionieren. Aber beim andern mit dem Schalter, wenn der µC Pin als Eingang geschaltet ist, zieht es den den Pin nur gegen GND. Müsste ich, damit die Schaltung funktioniert, deshalb noch einen Pullup Widerstand zwischen dem Widerstand und dem Optokoppler nach oben hin zu der 3,3 V Versorgung (nicht eingezeichnet) schalten damit das funktioniert? Den PullUp Widerstand habe ich in der Grafik nicht eingezeichnet, da mir diese Idee erst gerade eben beim Schreiben eingefallen ist. Siehe die angehängte Grafik. Ansonsten hatte ich noch eine andere Variante, bei der der Optokoppler für den Schalter nach 3,3 V VCC gezogen wird, aber das kann nicht funktionieren, weil ich dann über die Leitung des anderen Optokoppler gegen Masse diesen im besten Fall durchschalten und im schlechtesten Fall einen Kurzschluss hätte.
> allerdings habe ich meine Zweifel dass das so funktioniert Klar funktioniert das. jedenfalls prinzipiell. Du versuchst da gerade eine universelle generische lösung für ein fiktives Problem zu finden. So wird das nichts. Was ist, wenn der Ausgang ein PWM Signal zum Dimmen eines LED Netzteil liefern soll. Oder wenn der Eingang analog funktionieren soll? Oder wenn der Optokoppler zu viel Strom zieht, weil deine Signalquelle das nicht kann. Oder wenn die Signalquelle nur 1,2V hat? Oder wenn der Ausgang einen MOSFET schnell antreiben soll (Stichwort push/pull)? Tu Dir selbst einen Gefallen und warte auf einen konkreten Anwendungsfall. Dann baust du die genau dazu passende Schutzschaltung. Alles andere ist völlig sinnlos. Wenn Deine Idee sinnvoll wäre, dann gäbe es Massenweise Computer-Module und Platinen, die genau das schon drauf hätten.
Clemens L. schrieb: > Je robuster die Schaltung sein soll, desto größer wird der Aufwand. Manchmal auch umgekehrt: Je aufwändiger die Schaltung, desto störanfälliger ist sie. Gerade bei Anfängern findet man es häufig, das die Masse von Ein- und Ausgang eines Optokopplers miteiander verbunden ist. Dann kann man den OK auch gleich weglassen. > (oder einen seiner billigen Klone) Wenn man eine Schaltung z.B. vor Blitzschlag schützen will, macht ein Billig-OK keinen Sinn, denn der würde dann auch durchschlagen, insbesondere bei falschem Layout. Geundsätz- lich gilt: Will man eine Schaltung störsicher gestalten, braucht man vor allen Erfahrung. Leider kann man diese nicht für wenige Cent bei ebay kaufen.
Stefan U. schrieb: >> allerdings habe ich meine Zweifel dass das so funktioniert > > Klar funktioniert das. jedenfalls prinzipiell. Aber den PullUP Widerstand bräuchte ich noch, oder? Weil sonst hängt der Eingang ja in der Luft, wenn der Optokoppler nicht durchgeschaltet ist und den Pin somit nicht gegen GND zieht. > Du versuchst da gerade eine universelle generische lösung für ein > fiktives Problem zu finden. So wird das nichts. Das ist richtig. Ich möchte einfach eine unierselle generische Lösung auf der µC Seite, denn da ist der IC, den ich schützen möchte. Auf der anderen Seite der Optokoppler möchte ich die Schaltung je nach Anwendungsfall individuell anpassen. Die zwei Beispiele in der Grafik sind somit nur Beispiele. > Was ist, wenn der Ausgang ein PWM Signal zum Dimmen eines LED Netzteil > liefern soll. PWM dürfte doch gehen, dafür wäre dann der untere Optokoppler (siehe Grafik , ja ich hätte denen besser Namen geben sollen) zuständig. Der Beispielteil mit der LED würde dann durch etwas entsprechendes ersetzt werden. Der Optokoppler würde also nur ein schnelles ein/aus Signal liefern, so wie man es für PWM benötigt. > Oder wenn der Eingang analog funktionieren soll? Das habe ich nicht vor. Für einen analogen Eingang wollte ich auf ADC zurückgreifen, die dann ihr Signal digital an den µC senden. > Oder wenn der Optokoppler zu viel Strom zieht, weil deine Signalquelle > das nicht kann. Dann kommt wie im Beispiel mit der LED ein Transistor, eine Darlingtonstufe oder MOSFET oder Relais rein. > Oder wenn die Signalquelle nur 1,2V hat? Dann werde ich das Signal mit einem Transistor verstärken und für den verstärkten Teil eine eigene Spannungsversorgung vorhersehen. > Oder wenn der Ausgang einen MOSFET schnell antreiben soll (Stichwort > push/pull)? Hier weiß ich jetzt nicht was genau du damit meinst. Ich bin davon ausgegangen, dass man Optokoppler schnell genug schalten kann. > > Tu Dir selbst einen Gefallen und warte auf einen konkreten > Anwendungsfall. Dann baust du die genau dazu passende Schutzschaltung. > Alles andere ist völlig sinnlos. Ich wollte als ne generelle Lösung nur für den Schutz des µC, dann kann beim Basteln nicht viel kaputt gehen, außer vielleicht der Optokoppler. Viele verschiedene Anwendungsfälle die verschiedene Lösungen bewirken, bieten natürlich alle eine Fehlerquelle. Auf jeden Fall soll der µC nicht kaputt gehen. > Wenn Deine Idee sinnvoll wäre, dann gäbe es Massenweise Computer-Module > und Platinen, die genau das schon drauf hätten. Ohne galvanische Trennung gibt es da schon etwas, ich wollte es halt noch galvanisch getrennt haben: http://rasp.io/breakoutpro/
> Aber den PullUP Widerstand bräuchte ich noch, oder? Viele µC enthalten einen intern. Unter Umständen ist der aber zu hochohmig. Das weiss man erst, wenn man den konkreten Anwendungsfall kennt. > Ich bin davon ausgegangen, dass man Optokoppler schnell genug > schalten kann. Wie schnell ist denn schnell genug? Das kann man nicht wissen, solange der Anwendungsfall nicht klar ist. Wenn du damit zum beispiel per PWM einen Motor ansteuerst, dann brauchst du eine push-pull Stufe die imstande ist, das Gate des MOSFET schnell aufzuladen und zu entladen. Der Optokoppler wird dabei sehr hinderlich sein, um nicht zu sagen, daß er das Signal bis zur Unbrauchbarkeit hin versaut. Da nützt Dir auch ein "schneller" Optokoppler nichts. Du must das Signal hinter dem Optokoppler also wieder aufbereiten. Viel Spaß dabei. > Ich möchte einfach eine unierselle generische Lösung auf der µC > Seite, denn da ist der IC, den ich schützen möchte. Sinnlos, die meisten µC gehören zu den billigsten Bauteilen, die in der Praxis übrigens sogar ohne Schutzschaltung am seltendsten kaputt gehen. >> Oder wenn der Optokoppler zu viel Strom zieht > Dann kommt ein Transistor, eine Darlingtonstufe oder MOSFET > oder Relais rein. Welchen Sinn macht die generische Schutzschaltung, wenn du für die individuelle Anwendung noch mehr Teile drumherum bauen musst? Am Ende hätte es möglicherweise ein simpler Widerstand getan! > Auf jeden Fall soll der µC nicht kaputt gehen. Und warum nicht? Was macht deinen Mikrocontroller so schützenswert? Und warum bist dann nicht bereit, angemessen zu investieren (von wegen soll so billig wie möglich sein)?
> Ohne galvanische Trennung gibt es da schon etwas, ich wollte es > halt noch galvanisch getrennt haben: http://rasp.io/breakoutpro/ Aha, Salamitaktik. Es geht also um einen Raspberry Pi. Dann schau Dir mal USB Isolatoren an, Adum-irgendwas: http://www.ebay.de/itm/1500V-USB-to-USB-Isolator-Board-Protection-Isolation-ADUM4160-ADUM3160-Module-/172667083605 Das steckst du dan den Raspberyy Pi. An das andere Ende steckst du ein Arduino Nano oder STM32 Bluepill Board. Oder irgendein anderes. Dann musst du nicht zig Pins isolieren und schützen, sondern nur den USB Port. Und du kannst auf etwas billiges fertiges zurück greifen. Und du musst bei der Funktionalität der I/O Pins keine Abstriche machen. Noch besser trennen übrigens I/O Module mit Ethernet, WLAN oder Bluetooth. Ich habe da "zufällig" mal was vorbereitet: http://stefanfrings.de/serial_io/index.html http://stefanfrings.de/net_io/index.html http://stefanfrings.de/wlan_io/index.html
Stefan U. schrieb: >> Ich bin davon ausgegangen, dass man Optokoppler schnell genug >> schalten kann. > Wie schnell ist denn schnell genug? Das kann man nicht wissen, solange > der Anwendungsfall nicht klar ist. Wenn du damit zum beispiel per PWM > einen Motor ansteuerst, dann brauchst du eine push-pull Stufe die > imstande ist, das Gate des MOSFET schnell aufzuladen und zu entladen. > Der Optokoppler wird dabei sehr hinderlich sein, um nicht zu sagen, daß > er das Signal bis zur Unbrauchbarkeit hin versaut. Da nützt Dir auch ein > "schneller" Optokoppler nichts. Du must das Signal hinter dem > Optokoppler also wieder aufbereiten. Viel Spaß dabei. Also müsste ich noch einen Transitor einbauen, der vom Optokoppler geschaltet wird und dann den MOSFET ansteuert? > Sinnlos, die meisten µC gehören zu den billigsten Bauteilen, die in der > Praxis übrigens sogar ohne Schutzschaltung am seltendsten kaputt gehen. Das mag sein, wenn man den µC beliebig austauschen kann. Bei einem Raspberry Pi 3 ist das aber nicht der Fall, da kostet der µC für den Einsteiger ohne Heißluftstation dann gleich 35 bis 45 €. >>> Oder wenn der Optokoppler zu viel Strom zieht >> Dann kommt ein Transistor, eine Darlingtonstufe oder MOSFET >> oder Relais rein. > > Welchen Sinn macht die generische Schutzschaltung, wenn du für die > individuelle Anwendung noch mehr Teile drumherum bauen musst? Am Ende > hätte es möglicherweise ein simpler Widerstand getan! Die Teile kosten weniger als ein neuer Raspberry Pi 3. > >> Auf jeden Fall soll der µC nicht kaputt gehen. > Und warum nicht? Was macht deinen Mikrocontroller so schützenswert? Und > warum bist dann nicht bereit, angemessen zu investieren (von wegen soll > so billig wie möglich sein)? Sehr schnelle Optokopplern kosten 70 Cent. Wenn man 40 Stück und das noch zweifach für die bidirektionale Kommunikation benötigt, dann kommt man schnell in den Bereich die der Raspberry Pi 3 selbst gekostet hat. Ich stimme dir zu, wenn man den blanken µC für < 2 € einfach neu kaufen kann, aber beim Raspberry Pi 3 ist der halt eingelötet und als Einsteiger fehlt einem da das Werkzeug um ihn auszulöten. Und dann stellt sich auch die Frage, wie einfach der Ersatz für Privatpersonen verfügbar ist und ob da schon ein Bootloader drauf sein muss. Im Prinzip läuft es also auf ein neues Board hinaus.
Stefan U. schrieb: >> Ohne galvanische Trennung gibt es da schon etwas, ich wollte es >> halt noch galvanisch getrennt haben: http://rasp.io/breakoutpro/ > > Aha, Salamitaktik. Es geht also um einen Raspberry Pi. Dann schau Dir > mal USB Isolatoren an, Adum-irgendwas: > http://www.ebay.de/itm/1500V-USB-to-USB-Isolator-Board-Protection-Isolation-ADUM4160-ADUM3160-Module-/172667083605 Danke, einen Kauf von so etwas habe ich schon eingeplant. Allerdings um den PC zu schützen, an dem dann der Raspberry Pi oder andere Entwicklerboards beim Debugging dann dran hängen. :) > > Dann musst du nicht zig Pins isolieren und schützen, sondern nur den USB > Port. Und du kannst auf etwas billiges fertiges zurück greifen. Und du > musst bei der Funktionalität der I/O Pins keine Abstriche machen. > Noch besser trennen übrigens I/O Module mit Ethernet, WLAN oder > Bluetooth. Ich habe da "zufällig" mal was vorbereitet: > > http://stefanfrings.de/serial_io/index.html > http://stefanfrings.de/net_io/index.html > http://stefanfrings.de/wlan_io/index.html Danke für den Hinweis. Ich werde mir das mal ansehen.
> Also müsste ich noch einen Transitor einbauen, der vom Optokoppler > geschaltet wird und dann den MOSFET ansteuert? Vermutlich ja, und zusäzlich auch noch einen Schmitt Trigger. Optokoppler und Schmitt Trigger verzerren aber das PWM Signal.
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Nano schrieb: > zum Basteln und rumspielen. Nano schrieb: > Außerdem nutze ich für den Anfang Steckbretter Nicht universell,aber zum rumspielen geeignet: http://www.ebay.de/itm/5V-Four-4-Channel-Relay-Module-With-optocoupler-For-PIC-AVR-DSP-ARM-Arduino-8051-/201498785043?hash=item2eea437513
Nano schrieb: > Ich habe auch mal selbst etwas gesucht und den 4N26M, spräche gegen den > irgend etwas im Vergleich zum PC817? Der 4N26 hat im Datenblatt leicht bessere Umschaltzeiten, aber das liegt nur an seinem kleineren CTR. Wenn du einen PC817 mit kleinem CTR (PC817A) wählst, ist er auch schneller. > Der scheint nämlich günstig und schnell zu sein. Fallzeit nach Angaben > von RS Online = 2 µs. Das Problem ist aber die Anstiegszeit beim Abschalten. Harald W. schrieb: >> (oder einen seiner billigen Klone) > > Wenn man eine Schaltung z.B. vor Blitzschlag schützen will, > macht ein Billig-OK keinen Sinn, denn der würde dann auch > durchschlagen, EL817 oder LTV-817 sind auch nicht schlechter als das Original. (Falls man keine Fälschung erwischt.)
Stefan U. schrieb: >> Also müsste ich noch einen Transitor einbauen, der vom > Optokoppler >> geschaltet wird und dann den MOSFET ansteuert? > > Vermutlich ja, und zusäzlich auch noch einen Schmitt Trigger. > Optokoppler und Schmitt Trigger verzerren aber das PWM Signal. Ich versuche das gerade genauer nachzuvollziehen. Der Schmit Trigger liefert ja ein sehr sauberes digitales Signal, so weit ich weiß, ist das einzige was vielleicht passiert, dass er bei steigender Flanke zu einer Schaltverzögerung führt, die gilt aber für alle Impulse. D.h. es verschiebt sich alles ein bisschen auf ein bisschen später. Inwiefern verzerrt er dann das PWM Signal? Würde man einen Komparator anstatt eines Schmitt Triggers verwenden, dann hätte man, sofern ich mich nicht irre, ein viel unpräziseres Schaltverhalten. Gesetzt den Fall, der Optokoppler liefert so ein ungenaues digitales Signal. Und damit wäre ich bei meiner nächsten Frage. Warum soll der Optokoppler so ein ungenaues digitales Signal liefern? Und könnte man da nicht durch die Wahl des Optokopplers das beeinflussen. Es gibt ja viele Optokoppler, die auf der Ausgangsseite verschiedene Bauelemente haben. Vom Phototransistor, zur Photodiode bis hin zur Laserdiode.
Der Ausgang des Optokoppler hat eine andere Ansteigsgeschwindigkeit als
Abfallgeschwindigkeit. Dadurch ändert sich das Puls-/Pausenverhältnis.
Der Schmitt-Trigger kann daraus zwar ein sauberes digitales Signal
machen, aber die Veränderungen im zeitöichen Verhalten kann er nicht
wieder gut machen.
Außerdem solltest du nicht einfach davon ausgehen, daß sowohl die
steigende als auch die fallende Flanke von jedem Schmitt Trigger
symmetrisch verzögert werden. Lieber ins Datenblatt schauen.
> Warum soll der Optokoppler so ein ungenaues digitales Signal liefern?
Er soll nicht, er tut es. Weil der Optokoppler in erster Linie ein
analoges Bauteil ist. Und weil er in deiner Anwednung unsymmetrisch als
Schalter verwendet wird.
Stefan U. schrieb: > snip Danke für deine Antwort. Ich habe jetzt noch einmal ins Datenblatt des PC817 geschaut und festgestellt, das er eigentlich zu viel Strom (50 mA) für den Eingang benötigt. Den könnte ich also gar nicht direkt an den µC anschließen, da der µC auf dem RaspPi 3 nur 16 mA pro Port erlaubt und insgesamt nur 51 mA. Insofern wäre ein Optokoppler, der sich mit 3-4 mA begnügt sinnvoller. Habt ihr da Empfehlungen die A) verfügbar und B) günstig sind? Bei Digikey sind die darüber in 1. Fotovoltaischer Ausgang 2. Triac, SCR-Ausgang 3. Logischer Ausgang eingeteilt, wobei der PC817 zu den fotovoltaischen gehört. Meine Frage wäre nun, wann nimmt man denn was? Ich bin davon ausgegangen, das der ja eh nur zum Schalten von Nullen und Einsen ist und daher immer ein logischer Ausgang sein müsste, dazu halt noch eventuellen mit eingebauten Erweiterungen wie einem MOSFET oder Transistor als Verstärker oder eben ohne, aber dem scheint nicht so. Bedeutet der Fotovoltaische Ausgang, dass der auch analog schaltet? D.h. je heller die LED, desto höher die Spannung oder niedriger der Widerstand am Ausgang?
> festgestellt, das er eigentlich zu viel Strom (50 mA) für den > Eingang benötigt. Du hast noch nicht verstanden, wie Optokoppler funktionieren. Kauf Dir mal ein par und experimentiere damit. Dir 50mA sind lediglich der maximal zulässige Strom. Je nach Anwendung arbeiten sie mit viel weniger Strom zufriedenstellend. > Meine Frage wäre nun, wann nimmt man denn was? Mit Triacs kannst du nur Wechselspannung schalten. Optokoppler mit Logikausgang enthalten eine Signalaufbereitung mit Schmitt Trigger, sind dafür aber träger. Meistens verwendet man normale Optokoppler, wie eben den PC817. Deswegen ist der mit seinen 3 Cent pro Stück ja so billig. > Bedeutet der Fotovoltaische Ausgang, dass der auch analog schaltet? Ja, also schaltet er eben nicht. Das ist im Prinzip eine Solarzelle, die von einer LED beleuchtet wird. Je stärker du sie anleuchtest, umso mehr Strom (nicht Spannung) gibt sie ab. Das ist jedenfalls nicht das Richtige für deinen Anwendungsfall.
Stefan U. schrieb: > Dir 50mA sind lediglich der > maximal zulässige Strom. Je nach Anwendung arbeiten sie mit viel weniger > Strom zufriedenstellend. Ja stimmt. Ich habe im Datenblatt die Überschrift "Absolute maximum ratings" übersehen. > >> Meine Frage wäre nun, wann nimmt man denn was? > > Mit Triacs kannst du nur Wechselspannung schalten. Optokoppler mit > Logikausgang enthalten eine Signalaufbereitung mit Schmitt Trigger, sind > dafür aber träger. Meistens verwendet man normale Optokoppler, wie eben > den PC817. Deswegen ist der mit seinen 3 Cent pro Stück ja so billig. Danke für die Antwort. >> Bedeutet der Fotovoltaische Ausgang, dass der auch analog schaltet? > > Ja, also schaltet er eben nicht. Das ist im Prinzip eine Solarzelle, die > von einer LED beleuchtet wird. Je stärker du sie anleuchtest, umso mehr > Strom (nicht Spannung) gibt sie ab. Das ist jedenfalls nicht das > Richtige für deinen Anwendungsfall. Ich werde mir mal ein paar kaufen und damit etwas herumspielen.
Ich habe noch einmal eine Frage. Bei Reichelt wird für den PC817 ein Typ. Vorwärtsstrom von 20 mA angegeben. Der 4N25 hat einen Typ. Vorwärtsstrom von 10 mA. Abgesehen davon, dass ich diese Daten nicht in den Datenblättern finde, wäre der dann doch sparsamer beim Inputstromverbrauch, oder? Im Gegensatz zum PC817 isoliert er aber schlechter, da liegt die Isolierspannung nur bei 1060 V, während es beim PC817 irgendwas rund um 6kV sind. Beim Collectorstrom ist er auch besser, 100 mA anstatt 50 mA max. Sollte die Isolierspannung besser sein, dann wäre auch der 4N36 ganz okay, oder? Ich werde die Dinger nämlich wahrscheinlich bei Reichelt kaufen, da fängt de PC817 bei 19 Cent an. Die 3 Cent gelten wohl für die refurbished Versionen aus China aus altem Elektroschrott, vermute ich mal.
Ich denke ich werde zum Schutz des Raspberry Pi jetzt diese Lösung verwenden:
1 | GPIO---100Ohm----1,8kOhm--out |
2 | | |
3 | 3V3Zener |
4 | | |
5 | GND |
Nano schrieb: > Beim Collectorstrom ist er auch besser, 100 mA anstatt 50 mA max. Wieso ist das besser? Ein höherer Strom führt nur zu einem höheren Verschleiss.
Nano schrieb: > Bei Reichelt wird für den PC817 ein Typ. Vorwärtsstrom von 20 mA > angegeben. Der PC817 ist für 5 mA ausgelegt (für diesen Vorwärtsstrom ist der CTR spezifiziert). > wäre der dann doch sparsamer beim Inputstromverbrauch, oder? Ein analoger Optokoppler funktioniert auch mit anderen Eingangsströmen, aber dann ändert sich der maximal verfügbare Ausgangsstrom (siehe auch CTR). > Im Gegensatz zum PC817 isoliert er aber schlechter Treten solche Spannungen wirklich in deinen Schaltungen auf? > Die 3 Cent gelten wohl für die refurbished Versionen aus China aus > altem Elektroschrott, vermute ich mal. Bei Pollin wird gerade der PC123 für 4,5 Cent verkloppt ...
Clemens L. schrieb: >> Im Gegensatz zum PC817 isoliert er aber schlechter > > Treten solche Spannungen wirklich in deinen Schaltungen auf? In den Schaltungen nein, aber vielleicht durch antistatische Aufladungen. > >> Die 3 Cent gelten wohl für die refurbished Versionen aus China aus >> altem Elektroschrott, vermute ich mal. > > Bei Pollin wird gerade der PC123 für 4,5 Cent verkloppt ... Ich habe zu schlechte Erfahrung mit dem Kundensupport bei Pollin gemacht, die kriegen nicht einmal gebacken nach dem 3. mal reklamieren ein fehlerfreies Produkt zuzusenden. Nicht viel besser war die Sicherheit ihrer Server. Wegen den paar Cent kaufe ich nicht bei Pollin.
Nano schrieb: > Ich werde die Dinger nämlich wahrscheinlich bei Reichelt kaufen, da > fängt de PC817 bei 19 Cent an. Die 3 Cent gelten wohl für die > refurbished Versionen aus China aus altem Elektroschrott, vermute ich > mal. Hallo Nano, ich könnte Dir einen Brief mit PC900V und TPL523 schicken. Der PC900 ist eine Version mit Schmitt-Trigger, der 4-polige TPL523 hat einen Darlington Ausgang. Von dem PC900 habe ich noch reichlich. Gruß Michael
Ich meine natürlich den TLP523
Es scheinen da ein paar Mythen um Optokoppler rumzugeistern. Zum einen die Geschwndigkeit. Mit rise- und Fall- Zeit ist man noch nicht schnell. Die Beschaltung muss auch passen, bedeutet man laesst rassig Strom runter. Man kann fuer einen Optokoppler alleine soviel Strom runterlassen wie fuer den ganzen controller. Daher sind Optokoppler nur eine bedingt gute idee. Gegen Potentialdifferenze wuerd ich eher auf die ADuM 1400 Serie von Analog Devices gehen. http://www.analog.com/en/products/interface-isolation/isolation/standard-digital-isolators/adum1400.html von http://www.analog.com/en/products/interface-isolation/isolation/standard-digital-isolators.html Einfach mal alle ports praeventiv gegen alles (Blitzschlag, Erdbeben, Feuer, ..) zu sichern macht keinen Sinn. Eine Idee sollte schon vorhanden sein. Sonst muesste man erst mal Messungen machen.
Wenn die Angaben im Reichelt katalog vom Datenblatt abweichen, dann vertraue dem Datenblatt. Wie du siehst, ist hier eine Kontrolle besser, als blindes Vertrauen. Normale Optokoppler benötigen nicht einen bstimmten Strom um zu schalten. Sie funktionieren mit 20mA aber auch mit 1mA. Vom Eingangsstrom hängt ab, wie viel Ausgangsstrom maximal fließen kann. Ein Optokoppler mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 lässt am Ausgang ungefähr genau so viel Strom fließen, wie am Eingang fließt. Aufbau zum Ausprobieren:
1 | Multimeter 220 Ohm Poti 10k LED |
2 | vom Optokoppler |
3 | |
4 | +5V o---(A)------[===]---[===]-----+-----|>|-----| GND |
5 | ^ | |
6 | | | |
7 | +-------+ |
8 | |
9 | |
10 | Multimeter 220 Ohm LED Ausgang |
11 | vom Optokoppler |
12 | ____ |
13 | +5V o---(A)------[===]-------|>|---|C E|---|GND |
14 | |____| |
Mit dem Poti kannst du einstellen, wie viel Strom durch die LED des Optokoppler fließen soll. Mit dem Multimeter kannst du messen, wie viel mA fließen. Im Datenblatt wird das Übertragungsverhältnis meistens als Prozentzahl mit dem label CTR angegeben. 100% bedeutet 1:1. 200% bedeutet, daß der Optokoppler den Strom verstärkt. Die meisten Optokoppler haben allerdings weniger als 100%. Wie gesagt kann der Optokoppler auch mit 1mA einwandfrei schalten, wenn sein Ausgang entsprechend dem CTR nicht zu hoch belastet wird. Die CTR Angabe im Datenblatt ist immer nur als grober Schätzwert zu verstehen und sie geilt immer nur für einen bestimmten Eingangs-Strom. Bei mehr oder weniger Strom ist der CTR Wert in der Regel geringer. Die Geschwindigkeit hängt sehr stark vom Strom ab. Auch hier pickt sich der Hersteller bei seiner Angabe immer die ideale Bedingung heraus, wo die beste geschwindigkeit erreicht wird. In der Regel erreicht man die beste Geschwindigkeit mit einem sehr geringen Lastwiderstand (also einem hohen Strom). Achtung: Bei 5V in digitalen Schaltungen ist der Strom dann oft schon höher als langfristig erlaubt! Wenn du nur 1mA Eingangsstrom fließen lässt und den Ausgang nur mit 0,5mA belastet kannst du praktisch jeden beli9ebigen normalen OP-Amp verwenden. Die Geschwindigkeit wird allerweings weit vom best-Wert entfernt sein. Spannend ist daher die Frage, wie viel Geschwindigkeit du wirklich benötigst. Beim Schalten hoher Ströme mit MOSFET's (eventuell gar PWM) ist die Trägkeit der Optokoppler auf jeden Fall ein merklicher Nachteil, denn langsam schaltende Transistoren haben auch viel Verlustleistung und werden heiß.
Hallo, auch ich halte die Idee, ein ganzes Board wie den Pi schützen zu wollen, für Unsinn. Aber da sich die Disskussion hier hauptsächlich auf die Optokoppler eingeschossen hat, gebe ich noch Folgendes zu bedenken: Optokoppler sind recht undankbare Bauelemente. Wenn du ein definiertes Verhalten haben willst, was z.B. Anstiegs- und Abfallzeiten angeht, dann wirst du um eine aufwändige Selektion nicht herum kommen und das macht keinen Spass...und ist selbst für ein Bastelprojekt kaum zu schaffen. Wir hatten seinerzeit PC-Systeme komplett potentialfrei anzubinden und mußten letztendlich einen irren Aufwand treiben, um die beteiligten Optokoppler innerhalb der geforderten Spezifikationen zu halten. Das Alterungsverhalten - oft schon nach wenigen Betriebsstunden - hatte so eine Bandbreite, dass man es kaum glauben wollte. Letztendlich wurde jeweils eine ganze Charge 48 Stunden im Wärmeschrank vorgealtert und anschließend einzeln ausgemessen. Die "Ausschußrate" lag dabei regelmäßig nahe 50%. Also, überlege dir für deinen konkreten Anwendungsfall, was du wie schützen mußt/willst und du hast immer noch ausreichend zu tun! Viel Spass und Gruß, Rainer
Nano schrieb: > Ich möchte die GPIOs meines Raspberry Pi 3 mit jeweils einem Optokoppler > schützen und stehe nun vor der Qual der Wahl. Du hast keinen Plan und wirst ihn auch in absehbarerzeit nicht bekommen! Rainer PS: Qual der Wahl...wenn du wüßtest...
Ich gebe noch einen drauf. Wenn du für Optokoppler was richtig Gutes haben willst, dann such dir die Teile aus! Bin sicher, dass du das nicht bezahlen willst! Und "so long" Bastler. Gruß Rainer
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