Anfängerfrage konkret zu Optokopplern

Hannes schrieb:
> - "Current Transfer Ratio" Also "Gleichstrom-Übertragungsverhältnis"
> wird hier mit mindestens 50% angegeben. Bedeutet dies dass ich mit
> meinen 12 V Input nur minimal 6 V Output schalten kann? Wenn ja, ist ja
> quasi gar kein Optokoppler für mein Szenario geeignet.
> - "Cut-Off Frequency" ist das die maximal mögliche
> Bit-Übertragungsgeschwindigkeit in khz? Oder muss ich da eher die
> "Response Time" Werte irgendwie umrechnen?
> - "Forward Voltage" (hier max. 1.4V). Bedeutet das, dass ich hier bei
> meinen ~+-12V noch einen Spannungsregler vorschalten muss, (also noch 50
> Spannungsregler für meinen Fall)?
> - Könntet ihr mir konkret für diesen Optokoppler sagen, wie ihr ihn
> beschalten würdet damit mein Szenario aufgeht?

1. Das Current Transfer Ratio gibt an, wie hoch das 
Stromübertragungsverhältnis von Eingangs-LED zu Ausgangs-Photoelement 
(Diode, Transistor etc. ist). Man könnte von einer Güte bzw. 
Empfindlichkeit sprechen. Je höher dieser Wert, deso besser (wobei nicht 
jedes Design den Fokus auf diesen Wert legen muss). Mit den Spannungen 
hat das nichts zu tun. Hier ist zu beachten, welche Werte der Ausgang 
maximal verkraftet. In diesem Fall für 12V also mehr als ausreichend.

2. Das ist grundsätzlich richtig, allerdings hängt diese auch stark von 
Parametern wie Eingangsstrom, Temperatur und Last ab. Wenn der 
Optokoppler nur als Schalter betrieben wird und nicht zur digitalen 
Übertragung, sollte man diesen Wert außer Acht lassen können.

3. Das ist die Vorwärtsspannung, welche über die Eingangs-LED abfällt. 
Auch das hat mit dem Ausgang nichts zu tun. Einen Spannungsabfall hat 
man bei Optokopplern am Eingang immer. Auch dieser Wert ist abhängig von 
Strom und Temperatur. Den Eingang muss man immer mit Vorwiderstand oder 
besser noch mit einer Konstantstromquelle betreiben, dann kann man den 
Strom durch die LED und damit das Verhalten des Optokopplers ziemlich 
genau einstellen.

4. Siehe 3. Am einfachsten mit Vorwiderstand am Eingang (der µC muss den 
Strom natürlich direkt treiben können) und die Last am Ausgang, am 
besten auch noch mit einem Widerstand zur Maximalstrombegrenzung. Die 
einfachste Variante der Beschaltung findet sich auch im 
Wikipedia-Eintrag über Optokoppler.

Viel Erfolg!

Guidelines for Reading an Optocoupler Datasheet:
https://www.vishay.com/docs/84256/useoptocouplerdatasheet.pdf

Application Examples:
https://www.vishay.com/docs/83741/83741.pdf

Wenn du so viele Eingänge hast würde ich vor die LED des Optokopplers in 
Reihe noch eine LED schalten. Hilft bei der Kontrolle der Schaltung 
enorm.

Hannes schrieb:
> Meine Konkreten 4 Fragen:
> - "Current Transfer Ratio" Also "Gleichstrom-Übertragungsverhältnis"
> wird hier mit mindestens 50% angegeben. Bedeutet dies dass ich mit
> meinen 12 V Input nur minimal 6 V Output schalten kann?

Das Wort "Current" kommt aus dem Englischen und bedeutet "Strom".
https://en.wikipedia.org/wiki/Electric_current
V ist die Einheit für die Spannung.

Wow. Vielen Dank für die reichlichen Antworten.
Ich bin total beeindruckt von Hilfsbereitschaft hier.

Sorry habe wohl tatsächlich current und voltage durcheinander geworfen. 
War ein Verhaspler.

Zu Rückfragen:
>>Den hiesigen Artikel Optokoppler hast du gelesen?

Ja, den habe ich gelesen jedoch leider nicht völlig verstanden.
Z.B. kann ich mit der Gleichung zu R_A nix anfangen.
Dort wird durch CTR dividiert was wiederum ein Prozentwert ist welcher 
wiederum von 50% bis 500% schwanken kann. Setze ich hier also 0,5 bis 5 
als Wert ein oder tatsächlich nummerisch 50 bzw 500?
In der Gleichung steht außerdem I(LED). Ist das meine "Forward Current"?

Also die Gleichung mal mit konkreten Werten aus einem beliebigen 
Datenblatt eingesetzt wäre für Anfänger extrem hilfreich.

>>Je nachdem, was gegeben ist. Aber ja, am Ende ist das die
>>Schaltgeschwindigkeit. Für deine Verwendung vollkommen egal.
OK, ich das Frage nur, weil ich später in der Zukunft evtl. die Schalter 
mal durch intelligenteres austauschen möchte. Also will mir da nicht 
verbauen die OK auch für minimale Datentransfers nutzen zu können.

@Jack
die "Application Examples" sehen sehr Verständnisfördernd aus. Vielen 
Dank für den Link

@Harald
>>Vielleicht sind Deine OKs ja auch völlig überflüssig
Aktuell habe ich alle Lichtschalter mit 12V DC direkt an Stromstoßrelais 
angeschlossen und schalte damit meine Licht/Hauselektrik. Meine Frage 
zielt darauf ab zwischen den Stromstoßrelais und den Schaltern noch eine 
"Schaltzentrale" zwischen zu schalten die eine Dynamische Beschaltung 
der Stromstoßrelais ermöglicht (z.B. auch aus anderen Quellen als nur 
die Schalter). Da die MC nur 3.3 bis 5V vertragen und da auch sonst über 
die längeren Leitungswege der Schalter Störsignale einkoppeln könnten 
möchte ich hier eine Trennung. Theoretisch ginge das sicher auch via 
Kondensatoren und Wiederständen. Aber OK erscheinen mir 
eleganter/sicherer.

@karadur, ok werd ich machen. Danke für den TIP. (Auch wenn das wieder 
die Berechnung der Widerständer verkompliziert ;-)

@Karl, die Schaltung erscheint mir sehr komplex. Besonders wenn man 
bedenkt, dass ich die 50 mal brauche. Evtl. reicht auch eine etwas 
simplere? Weiter oben beschreibe ich ja nochmal genauer das Szenario.
Es geht um eine Ergänzung meiner Hausinstallation. Die Lasten werden 
(bereits) über Stromstoßrelais geschaltet. In meiner Anfrage habe ich 
erstmal nur die Eingänge für die "Schaltzentrale" im Kopf gehabt.
An den Ausgängen zu den SSRs müssen dann natürlich auch wieder 
Optokoppler umd die 5V wieder auf 12V sauber zu ziehen...

Ich beles mich auf basis eurer Anregungen mal noch weiter.
Vielen Dank soweit.

Joachim B. schrieb:
> Karl B. schrieb:
>> Dann müssten die wie LEDs funktionierenden Eingänge der 50 Stück
>> Optokoppler so beschaltet werden
>
> boah ey, Hosenträger & Gürtel sowie knöchellanger Mantel falls die Hose
> doch rutscht.
>
> Das 50x? man kanns ja auch mal echt übertreiben

Sehe ich genauso. 2 Widerstände pro Optokoppler hätten gereicht. Denn 
die Eingangsspannung ist konstant und die Grenzfrequenz bei Lampen 
uninteressant.

Hannes schrieb:
> Dort wird durch CTR dividiert

Beispiel: CTR 50%, der Ausgangstransistor soll 5mA schalten.
5mA durch 50% - also brauchen wir 10mA durch die LED.

> außerdem I(LED). Ist das meine "Forward Current"?
Die Strom, der Strom, das Strom ... mein Strom!

Ja, das ist der Strom durch die LED. Außerdem hat sie noch eine Foward 
Voltage, Flußspannung.

Also: Die LED soll 10mA bekommen, ihre Flußspannung sei 1,4 Volt:  12V - 
1,4 = 10,6 Volt, welche am Vorwiderstand verschwinden müssen. 10,6 / 10 
mA = 1,06 kOhm, Normwert 1k.

Ok, ich seh schon ich muss lernen mich korrekter und konkreter 
auszudrücken.
@Jobst Quis, Ja natürlich. Es sind Taster und keine Schalter.

Ein gemeinsamer ground muss ja nicht sein.
Wenn sinnvoll könnte ich die MC-Anlage auch mit separaten Netzteil 
versorgen.

12V AC wäre technisch wohl besser gewesen aber auch etwas Aufwändiger in 
der Realisierung.
Für meine Zwecke reicht mir DC und ich habe auch überall für ausreichend 
Absicherung gesorgt, bei 12V gibts auch weniger Probleme mit 
"klebenbleibenden" Tastern ;-)

Zur konkreten Situation:
Aktuell ist jeder meiner Taster im Haus mit einem Cat7 Kabel an ein 
zentrales Patchfeld aufgelegt.
Bei einem 4-Fach Taster im Flur, der sowohl das Treppenlicht, das 
Primärlicht, das Sekundärlicht im Flur
und auch das "Windfanglicht" an/aus schaltet werden also 4 Adern des 
Cat7 Kabels genutzt zuzüglich des gemeinsamer Minuspol - alles 12V DC.
Der Port am Patchfeld für dieses Cat7 Kabel geht nun in ein weiteres 
Patchfeld das aktuell eher improvisiert ist und in dem ziemlicher 
Kabelsalat herrscht.
In diesem Patchfeld (hinten drinnen) habe ich die eigentliche / fixe 
Verdrahtung gemacht.
Also auf welches Stromstoßrelais Ader XY letztlich geht/schaltet.
Den aktuellen Schaltzustand des SSR kann ich nebenbei sehr einfach 
ermitteln, da ich extra welche verbaut habe, welche 2 galvanisch 
getrennte Kreise gleichzeitig schalten.
Also den aktuelln Schaltzustand könnte ich ganz einfach messen in dem 
ich gucke ob der Stromkreis 2 geschlossen ist oder nicht.
(ist für mich aktuell aber eher zweitrangig da, wenn alles direkt über 
MC läuft, ich auch den Schaltzustand kenne / das nur nach Stromausfall 
syncen müsste).

Dieses zweite Patchfeld mit der fester Verdrahtung innen zu den 
konkreten SSRs, möchte ich nun austauschen durch eine "MC 
Steuereinheit".
Die Verdrahtung welcher Taster welches Licht(er) schaltet wird also via 
Programm im MC hinterlegt und nicht mehr durch fixe Verdrahtung.
(Diese zuordnung dann letztlich auch noch via Web-Oberfläche über nen 
separaten RaspPi konfigurierbar und was es nicht noch alles für tolle 
Folgemöglichkeiten gibt).
Ziel ist es
- von der fixen Verdrahtung weg zu kommen / aktuell baue ich das Haus 
weiter aus, weshalb sich hier dauernd was ändert und es ist ein Molloch 
dieser Kabelsalat. Nach der MC-Umstellung muss ich an der Verkabelung 
nie
  wieder Hand anlegen wenn ich z.B. mal eine Steckdose geschaltet haben 
will oder was weiß ich (Ja, jede Steckdose hat einen separaten Draht bei 
mir, ja das ist Wahnsinn).
- die Stromstoßrelais zusätzlich auch noch über andere Wege ansteuern zu 
können als nur direkt über die Taster. Z.B. weil Sensoren irgendwas 
gemessen haben / weil das in der Programmlogik hinterlegt wurde etc.

Ich baue auch nicht meine erste MC-Schaltung, habe auch keine 
Programmierprobleme (bin Softwareentwickler).
Einzig wie ich die 12V in mein Steuereinheit sauber rein und wieder raus 
bekomme ist so ein Ding (auch weil es verdammt viele Drähte sind).
50 war ja nur grob überschlagen. Es sind eher 40 Cat7 Kabel a 7 Nutzbare 
Adern also so 280 Inputs.
Die Plattine dafür würde ich auch eher Ätzen oder gleich in China 
zusammenklicken da das verdammt viel Lötarbeit wird...

>>Könntest Du bitte eine kleine Skizze Deines Vorhabens davon
bereitstellen?
Ich hatte erst noch vor mir KiCad zu installieren / da muss ich mich 
noch einarbeiten. Bisher hatte ich nur Zeugs direkt verlötet ohne 
separate Planzeichnungen.

1k passt als Rv wohl eher.

Auch mit einer LED in Reihe

OK, vielen Dank für die vielen Beiträge.
Jetzt bin ich erstmal ausreichend versorgt mit Material und mache mich 
an die Tutorials, Schaltpläne und Datenblätter ran.
Wenn ich dann vorzeigbare Zwischenstände habe, werde ich das dann hier 
posten.
Kann aber wohl noch einige Zeit dauern ;-)