Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Vorwiderstand Optokoppler


von Max M. (sysadmin4444)


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Habe eine kurze Frage:

Wo finde ich im Datenblatt dieses Optokopplers die Durchlassspannung der 
IR LED, um den Vorwiderstand zu berechnen?
https://docs.rs-online.com/bad6/0900766b80028883.pdf

Des Weiteren: Es wird als maximaler Werte für I_F 60mA gegeben und unter 
Testbedingungen wird I_F immer mit 10mA angegeben.

Welchen Wert für I_F sollte ich zur Berechnung des Vorwiderstandes 
nutzen? Angeschlossen wird ein Arduino Mega mit 5V und ca 20mA Strom aus 
den Pins.

Danke!

von MaWin (Gast)


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Max M. schrieb:
> Welchen Wert für I_F sollte ich zur Berechnung des Vorwiderstandes
> nutzen

10mA bei maximaler forward voltage

Max M. schrieb:
> Wo finde ich im Datenblatt dieses Optokopplers die Durchlassspannung der
> IR LED,

Forward voltage IF = 10 mA VF 1 1.15 1.3 V

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Max M. schrieb:
> Wo finde ich im Datenblatt dieses Optokopplers die Durchlassspannung der
> IR LED, um den Vorwiderstand zu berechnen?

Electrical Characteristics -> INput -> Forward Voltage (Seite 3 unten)

Max M. schrieb:
> Welchen Wert für I_F sollte ich zur Berechnung des Vorwiderstandes
> nutzen?

Dein I_F sollte groß genug sein, dass am Ausgang genug Strom für deine 
Anwendung fließen kann (Stichwort Current transfer ratio)

von Max M. (sysadmin4444)


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MaWin schrieb:
> Max M. schrieb:
>> Welchen Wert für I_F sollte ich zur Berechnung des Vorwiderstandes
>> nutzen
>
> 10mA bei maximaler forward voltage
>
> Max M. schrieb:
>> Wo finde ich im Datenblatt dieses Optokopplers die Durchlassspannung der
>> IR LED,
>
> Forward voltage IF = 10 mA VF 1 1.15 1.3 V

Vielen Dank, da war ich wohl gerade sehr blind!

von HildeK (Gast)


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Max M. schrieb:
> Welchen Wert für I_F sollte ich zur Berechnung des Vorwiderstandes
> nutzen?

Das hängt doch davon ab, was du auf der Transistorseite an Strom fließen 
lassen willst und welcher minimale Wert beim CTR, dem ebenfalls im DB 
definerten Stromübertragungsverhältnis, angegeben ist.

Wenn du jetzt auf der Transistorseite z.B. 10mA benötigst und der CTR 
ist mit minimal 150 angegeben, dann musst du für die LED mindestens 
10mA/1.5 spendieren.
Und jetzt kannst du zusammen mit der genannten Forward Voltage deinen 
Vorwiderstand berechnen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Max M. schrieb:
> Welchen Wert für I_F sollte ich zur Berechnung des Vorwiderstandes nutzen?
Den, den deine konkrete Schaltung mindestens braucht.
Das Schlüsselwort CTR wurde schon genannt.

Mal mit Werten:
wenn dein OK-Transistor einen 10k Pullup von 5V nach Masse (oder einen 
10k Pulldown nach 5V) ziehen muss, musst du nur 0,5mA schalten.
Bei einem CTR von 100% musst du also durch deine LED ebenfalls nur 0,5mA 
schicken, bei einem CTR von 50% müsste da 1mA durch die LED.

Und damit du auf der sicheren Seite bist, verdoppelst oder verdreifachst 
du diesen Strom und kommst auf Werte weit unterhalb der 10mA.

: Bearbeitet durch Moderator
von Max M. (sysadmin4444)


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Lothar M. schrieb:
> Max M. schrieb:
>> Welchen Wert für I_F sollte ich zur Berechnung des Vorwiderstandes nutzen?
> Den, den deine konkrete Schaltung mindestens braucht.
> Das Schlüsselwort CTR wurde schon genannt.
>
> Mal mit Werten:
> wenn dein OK-Transistor einen 10k Pullup von 5V nach Masse (oder einen
> 10k Pulldown nach 5V) ziehen muss, musst du nur 0,5mA schalten.
> Bei einem CTR von 100% musst du also durch deine LED ebenfalls nur 0,5mA
> schicken, bei einem CTR von 50% müsste da 1mA durch die LED.
>
> Und damit du auf der sicheren Seite bist, verdoppelst oder verdreifachst
> du diesen Strom und kommst auf Werte weit unterhalb der 10mA.

Okay, das habe ich glaube ich verstanden.

Ich habe den ILQ615-3 mit einem CTR von 60%. In meinem Stromkreis auf 
Transistorseite sollen maximal 220mA an Spulenstrom durch ein Ventil 
fließen.
Heißt das, dass der Vorwiderstand der LED für 366mA ausgegelgt werden 
muss? (220mA/60*100)

von Christoph M. (maije)


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Theoretisch ja, aber dein Optokoppler verträgt nur einen Strom von 
maximal 60mA, und das auch nur als absolute maximum rating (2.Seite). 
Man muss also drunter bleiben.

: Bearbeitet durch User
von Max M. (sysadmin4444)


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Christoph M. schrieb:
> Theoretisch ja, aber dein Optokoppler verträgt nur einen Strom von
> maximal 60mA, und das auch nur als absolute maximum rating (2.Seite).
> Man muss also drunter bleiben.

Könnte ich mir dann Abhilfe schaffen, indem ich auf Transistorseite die 
angehängte Schaltung nochmal dahinterhänge, anstatt den Stromkreis 
direkt über den Optokoppler zu steuern?
So sollte der Strom durch den Optokoppler ja dann wieder deutlich 
geringer ausfallen.

von Nichtverzweifelter (Gast)


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Und das mit dem aus Sicherheitsgründen verdoppeln, verdreifachen 
überlege man sich vorher gründlich, die Alterung der LED (und damit die 
stetig fortschreitende Verringerung der CurrentTransferRatio ) im 
Optokoppler hängt direkt davon ab.

von M. Th. (Gast)


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>Ich habe den ILQ615-3 mit einem CTR von 60%. In meinem Stromkreis auf
Transistorseite sollen maximal 220mA an Spulenstrom durch ein Ventil
fließen.
>Heißt das, dass der Vorwiderstand der LED für 366mA ausgegelgt werden
muss? (220mA/60*100).
Nein, weil der max. Strom des Ausgangstransistors lt. Datenblatt 50mA 
ist bzw. 100mA für 1ms. Du wirst also noch einen 2. Transistor zur 
Stromverstärkung hinter den Optokopler brauchen.
M. Th.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Max M. schrieb:
> Transistorseite sollen maximal 220mA an Spulenstrom durch ein Ventil
> fließen.

Das wäre sonst vielleicht eher eine Anwendung für einen PhotoMOS

von Max M. (sysadmin4444)


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M. Th. schrieb:
> Du wirst also noch einen 2. Transistor zur
> Stromverstärkung hinter den Optokopler brauchen.
> M. Th.

Also so wie oben von mir vorgeschlagen?

: Bearbeitet durch User
von Michael (Gast)


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Was man oft vergisst, solche Optokoppler werden schnell altern.

Der LED-Strom wird nach einiger Jahren im Betrieb nicht das gleiche 
Lichtleistung wie heute haben, aber weniger.

Aus der Erfahrung spricht man hier :-)

von Joachim B. (jar)


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Max M. schrieb:
> Ich habe den ILQ615-3 mit einem CTR von 60%.

genauer sollte es heissen:
"ich habe den ILQ615-3 mit einem typischen CTR von 60%"
den CTR gibt es nicht, abhängig von Temperatur und Exemplarstreuung!

denn es gibt ja Streuwerte von bis sollte man immer mit dem minimalen 
CTR rechnen um sicher zu gehen!

und wenn es keine Angabe von minimal CTR gibt dann rehne mit schlechter!

MaWin schrieb:
> Forward voltage IF = 10 mA VF 1 1.15 1.3 V

Bei 10mA kommt mir die typische VF zu gering vor, ich habe bis jetzt nur 
Optokoppler mit typisch 1,25V gefunden und damit gerechnet!

Die worst case Berechnung sollte man dann nicht mit den typischen Werten 
1,15V machen sondern mit den Schlechtesten.

Das CTR 60% ist typisch, die VF 1,15V ist typisch, also worst case 
Berechnung ist das nicht, wer sicher gehen will muss immer den 
schlechtesten Fall annehmen.
Es wird vermutlich funktionieren und wenn nicht messen und neu rechnen!

Michael schrieb:
> Der LED-Strom wird nach einiger Jahren im Betrieb nicht das gleiche
> Lichtleistung wie heute haben, aber weniger.

das kommt noch hinzu und dann wundert man sich wer auf Kante gerechnet 
hat!

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Max M. schrieb:
> In meinem Stromkreis auf Transistorseite sollen maximal 220mA an
> Spulenstrom durch ein Ventil fließen

Vergiss es.

60mA max x 0.6 sind 36mA die der Optokoppler maximal schalten kann.
Und du bekommst keine 60mA aus einem Arduinoausgang, da müsste man schon 
3 parallel nutzen.
Du brauchst mindestens einen nachverstärkenden Transistor, und der 
sollte mit 6mA Basisstrom auskommen.

von Christoph M. (maije)


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Max M. schrieb:
> Christoph M. schrieb:
>> Theoretisch ja, aber dein Optokoppler verträgt nur einen Strom von
>> maximal 60mA, und das auch nur als absolute maximum rating (2.Seite).
>> Man muss also drunter bleiben.
>
> Könnte ich mir dann Abhilfe schaffen, indem ich auf Transistorseite die
> angehängte Schaltung nochmal dahinterhänge, anstatt den Stromkreis
> direkt über den Optokoppler zu steuern?
> So sollte der Strom durch den Optokoppler ja dann wieder deutlich
> geringer ausfallen.

Wenn dann so wie im Anhang. Der Ausgang des OK kann keinen Strom 
liefern. Den Transistor kann man auch mit einem Darlingtontransistor 
realisieren, oder einem NMOS.

: Bearbeitet durch User
von Max M. (sysadmin4444)


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Christoph M. schrieb:
> Max M. schrieb:
>> Christoph M. schrieb:
>>> Theoretisch ja, aber dein Optokoppler verträgt nur einen Strom von
>>> maximal 60mA, und das auch nur als absolute maximum rating (2.Seite).
>>> Man muss also drunter bleiben.
>>
>> Könnte ich mir dann Abhilfe schaffen, indem ich auf Transistorseite die
>> angehängte Schaltung nochmal dahinterhänge, anstatt den Stromkreis
>> direkt über den Optokoppler zu steuern?
>> So sollte der Strom durch den Optokoppler ja dann wieder deutlich
>> geringer ausfallen.
>
> Wenn dann so wie im Anhang. Der Ausgang des OK kann keinen Strom
> liefern. Den Transistor kann man auch mit einem Darlingtontransistor
> realisieren, oder einem NMOS.

Ja  klar, danke. Macht so mehr Sinn!

von HildeK (Gast)


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Ich frage mich, ob an der Stelle überhaupt ein Optokoppler notwendig 
ist. Ein kleiner LL-MOSFET oder ein NPN täte es doch evtl. auch ...
Mit welcher Spannung wird denn das Ventil versorgt?

von Elliot (Gast)


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Christoph M. schrieb:
> Der Ausgang des OK kann keinen Strom liefern.

Natürlich kann der das, man kann den mit dem zusätzlichen npn als 
Darlington verschalten, dann liefert der Strom.

Ich würde auf das zusätzliche Relais verzichten und einen PNP vom OK 
steuern lassen. Damit schaltet man die Last auch +seitig, was meist 
gewünscht ist.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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HildeK schrieb:
> Mit welcher Spannung wird denn das Ventil versorgt?
Und woraus?
Kann bzw. darf die Masse dieser Versorgung mit der Masse der des 
Arduinos verbunden werden? Oder ist das soweiso die selbe Masse bzw. 
Versorgung?

Denn einen Optokoppler oder ein Relais nimmt man nur, wenn man eine 
Potenatialtrennung unbedingt braucht.

: Bearbeitet durch Moderator
von Joachim B. (jar)


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Lothar M. schrieb:
> Denn einen Optokoppler oder ein Relais nimmt man nur, wenn man eine
> Potenatialtrennung unbedingt braucht.

oder wer als Bastler sicher sein will das z.b. 24V oder Unachtsamkeit 
nicht auf den Port kommen sollen!

Klar echten Profis passieren NIE Fehler und Bastler die gerade anfangen 
natürlich auch nicht! (scnr)

von Max M. (sysadmin4444)


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Joachim B. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Denn einen Optokoppler oder ein Relais nimmt man nur, wenn man eine
>> Potenatialtrennung unbedingt braucht.
>
> oder wer als Bastler sicher sein will das z.b. 24V oder Unachtsamkeit
> nicht auf den Port kommen sollen!
>
> Klar echten Profis passieren NIE Fehler und Bastler die gerade anfangen
> natürlich auch nicht! (scnr)

Ja genau, ich will vermeiden, dass die Masse vom 24V Kreis mit der Masse 
des Arduinos in Verbindung kommen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Joachim B. schrieb:
> oder wer als Bastler sicher sein will das z.b. 24V oder Unachtsamkeit
> nicht auf den Port kommen sollen!
Ja, und das macht man dann mangsls Lernfortschritts gleich die nächsten 
paar Jahre auch so.

> Klar echten Profis passieren NIE Fehler und Bastler die gerade anfangen
> natürlich auch nicht! (scnr)
Die gute Nachricht: man stirbt nicht bei so einem Fehler.

Und wenn man tatsächlich Angst um den Portpin seines zwofuffzich-µCs 
hat, dann schaltet man einfach gleich mal einen 2k2 Widerstand daran, 
vor es auf "die Schaltung" rausgeht. Dann hält der auch mal 
fälschlicherweise angelegte 24V aus.

Max M. schrieb:
> Ja genau, ich will vermeiden, dass die Masse vom 24V Kreis mit der Masse
> des Arduinos in Verbindung kommen.
Meine Frage läuft in etwa darauf hinaus:
willst du das vermeiden, oder musst du das vermeiden?
Deshalb meine Frage: woraus werden die 5V für den Andruiden erzeugt?

: Bearbeitet durch Moderator
von Max M. (sysadmin4444)


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Lothar M. schrieb:
> Meine Frage läuft in etwa darauf hinaus:
> willst du das vermeiden, oder musst du das vermeiden?
> Deshalb meine Frage: woraus werden die 5V für den Andruiden erzeugt?

Ich muss nicht, ziehe es aber vor. Der Arduino Mega wird von einem PC 
mit Spannung versorgt, da Messdaten erfasst und ausgewertet werden an 
anderer Stelle.

von Max M. (sysadmin4444)


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Ich werde dann solche eine angesprochene Darlington-Schaltung nutzen, 
siehe Anhang

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Max M. schrieb:
> Ich werde dann solche eine angesprochene Darlington-Schaltung nutzen,
> siehe Anhang
Dazu 2 anmerkungen:
1. zeichne links und rechts ein unterschiedliches Massesymbol hin. Denn 
in exakt dieser Schaltung ist der OK das unnötigste Bauteil, weil 
diese Schlatung eben keine Potentialtrennung hat.

2. zeichne noch einen 100k Widerstand zwischen die Basis und den Emitter 
des Transistors. Denn sonst reicht ein billiger ESD/EMV-Impuls oder ein 
klitzekleiner Leckstrom (Verschnutzung und/oder Feuchtigkeit) aus, um 
den Transistor "ein wenig" durchzusteuern.

: Bearbeitet durch Moderator
von H. H. (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> 2. zeichne noch einen 100k Widerstand zwischen die Basis und den Emitter
> des Transistors.

Hat der TIP120 schon drin.

von HildeK (Gast)


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Max M. schrieb:
> Ich werde dann solche eine angesprochene Darlington-Schaltung nutzen,
> siehe Anhang

Ja, so wird es was werden; es fehlt nur noch die Freilaufdiode an der 
Ventilspule. Eine 1N4148 ist evtl. ein wenig zu klein, nimm eine 1N400x.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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H. H. schrieb:
> Hat der TIP120 schon drin.
In der Tat. Und sogar noch wesentlich niederohmiger...  ;-)

von Max M. (sysadmin4444)


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Ja vielen Dank, der Plan oben war nur ein Besipiel. Die genaue 
Bauteildimensionierung überlege ich mir gerade. Und ja der TIP hat schon 
den angesprochenen Widerstand integriert. Eine Freilaufdiode gibts 
natürlich auch ;)

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