Frage zu Optokopplern

#6801456
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Hi

Ich finde in Datenblättern von Optokopplern den max. Strom der Led,
aber mich würde viel mehr intressieren, bei welchem (minimalem) 
Led-Strom der Transistor voll aufsteuert.
Darüber finde ich aber nichts, oder versteckt sich dieser Wert unter 
irgendwelchen anderen Daten?

2. Frage:
Wozu sind in manchen Optokopplern Darlington-Transistoren?
Um den Led-Strom zu senken?
Gast #6801461
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Peter N. schrieb:
> Ich finde in Datenblättern von Optokopplern den max. Strom der Led,
> aber mich würde viel mehr intressieren, bei welchem (minimalem)
> Led-Strom der Transistor voll aufsteuert.
> Darüber finde ich aber nichts, oder versteckt sich dieser Wert unter
> irgendwelchen anderen Daten?

Eine solche Angabe gibts nur bei Digitalkopplern. Die anderen sind 
analoge Bauelemente, und da gibts das CTR, das von verschiedenen 
Faktoren abhängt.


> 2. Frage:
> Wozu sind in manchen Optokopplern Darlington-Transistoren?
> Um den Led-Strom zu senken?

Ja.
#6801476
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Firlefanz schrieb:
> H. H. schrieb:
>>> 2. Frage:
>>> Wozu sind in manchen Optokopplern Darlington-Transistoren?
>>> Um den Led-Strom zu senken?
>>
>> Ja.
>
> Mit Darlington senkt man nicht den LED Strom, sondern er steuert besser,
> sicherer durch.

Was im Resultat aufs Selbe hinausläuft.


Firlefanz schrieb:
> Der LED Strom bleibt bei gleicher Leistung gleich.

Hä? Das erkläre mal verständlich, ganz ohne Firlefanz.
Gast #6801482
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Peter N. schrieb:
> bei welchem (minimalem)
> Led-Strom der Transistor voll aufsteuert.

Die Frage ist: Was genau verstehst du unter "voll aufsteuert"? Diesen 
Zustand gibt es bei Bipolaren Transistoren (aus denen Optokoppler 
bestehen) nicht. Das sind keine Schalter.

Ein Optokoppler mit einem Übertragungsverhältnis von 50% lässt am 
Ausgang 10mA fließen, wenn die LED mit 20mA angetrieben wird. Oder er 
lässt 0,1mA fließen wenn du ihn mit 0,2mA ansteuerst.
#6801508
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H. H. schrieb:
> Stefan ⛄ F. schrieb:
>> Ein Optokoppler mit einem Übertragungsverhältnis von 50% lässt am
>> Ausgang 10mA fließen, wenn die LED mit 20mA angetrieben wird. Oder er
>> lässt 0,1mA fließen wenn du ihn mit 0,2mA ansteuerst.
>
> Vorsicht, Falle! Das CTR ist deutlich vom Strom abhängig.

Hier mal ein DB eines wohl sehr oft verwendeten OK, den CNY17:

https://www.vishay.com/docs/83606/cny17.pdf

Damit es eine Grundlage gibt über die diskutiert werden kann;-)
#6801613
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schau dir mal im oben genannten Datenblatt auf Seite 3 das CURRENT 
TRANSFER RATIO an.

Wenn du einen CNY17-4 hernimmst und 1mA durch die LED lässt dann sind 
das auf der Transistorseite min. 0,56mA typ 0,9mA

Hast du einen Anwendung mit sehr wenig möglichen Strom? Man könnte ja 
nen FET dahinter setzen, der ist spannungsgesteuert, er braucht nur zum 
Umladen der Gatekapazität etwas Strom, was in diesem Fall keine 
schnelles Schalten oder ne PWM ermöglichen wird aber man könnte dann 
schon höheren Ströme schalten.
Gast #6801641
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Stefan ⛄ F. schrieb:
>> bei welchem (minimalem)
>> Led-Strom der Transistor voll aufsteuert.
>
> Die Frage ist: Was genau verstehst du unter "voll aufsteuert"? Diesen
> Zustand gibt es bei Bipolaren Transistoren (aus denen Optokoppler
> bestehen) nicht. Das sind keine Schalter.

Das hast Du deutlich mißverständlich formuliert! Jeder bipolare 
Transistor wird in Digitalanwendungen als Schalter benutzt, man gibt ihm 
so viel Steuerstrom, dass seine Restspannung ihr Minimum erreicht.

Die typische Anwendung von Optokopplern ist Schalten, deren sehr große 
Toleranzen machen einen Analogbetrieb extrem schwierig.

> Ein Optokoppler mit einem Übertragungsverhältnis von 50% lässt am
> Ausgang 10mA fließen, wenn die LED mit 20mA angetrieben wird. Oder er
> lässt 0,1mA fließen wenn du ihn mit 0,2mA ansteuerst.

Wenn er denn etwas wärmer oder etwas älter wird, lässt er bei 10mA-LED 
nur noch 16mA fließen ... man schaut sich den minimalen Koppelfaktor 
(CTR) an und gibt genug Strom auf die LED.

Genau so verstehe ich Peters Frage. Er muß wissen, wieviel Strom er am 
Ausgang benötigt und mit dem minimalen CTR gemäß Datenblatt umrechnen. 
Daraus errechnet sich der LED-Steuerstrom, ich würde mindestens den 
doppelten auslegen.

Firlefanz schrieb:
>> Wozu sind in manchen Optokopplern Darlington-Transistoren?
>> Um den Led-Strom zu senken?
> Ich verstehe dass so:
> Er will mit geringeren Strom mit Hilfe des Darlington den Opto genauso
> weit aufsteueren. Mit weniger Strom krigt auch die LED weniger Power.

Du hast es tölpelig formuliert, aber richtig gemeint: Wenn der 
Optokoppler einen Darlington-Ausgang hat, kann man mit weniger LED-Strom 
die gleiche Last schalten. Störend kann dabei sein, dass der 
Darlington-Ausgang eine höhere Sättigungsspannung U(CE) als der 
Standardausgang hat.

Eine Sonderform der Optokoppler sind "Photo-MOS" wie z.B. Panasonic 
AQVxxx mit einem FET-Ausgang, da ist der Ausgang unabhängig vom LEDstrom 
entweder auf oder zu.
Gast #6801929
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Manfred schrieb:
> man schaut sich den minimalen Koppelfaktor
> (CTR) an und gibt genug Strom auf die LED.
> Genau so verstehe ich Peters Frage. Er muß wissen, wieviel Strom er am
> Ausgang benötigt und mit dem minimalen CTR gemäß Datenblatt umrechnen.
> Daraus errechnet sich der LED-Steuerstrom, ich würde mindestens den
> doppelten auslegen.

Ja, würde ich auch so empfehlen.
Beitrag #6801940 wurde von einem Moderator gelöscht.
#6802107
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Ich hätte die Frage wohl besser im Digital-Forum stellen sollen...

Ich möchte Optokoppler als Schalter/Pegelwandler einsetzen, weil ich mir 
dadurch einige Transistoren und die dazugehörigen Widerstände einspare.

Der CTR-Wert (den Begriff kannte ich bisher nicht) entspricht also dem 
Stromverstärkungsfaktor von Transistoren.

Mich verwundert nur, daß dieser bei Optokopplern so klein ist.
Früher wurden Leds mit 30-50mA betrieben, heutzutage leuchten die Dinger 
bei <10mA bereits ultrahell. Ist das bei den IR-Leds in Optokopplern 
nicht so?
Gast #6802246
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Peter N. schrieb:
>Ich hätte die Frage wohl besser im Digital-Forum stellen sollen...

Punkt 1:
Ein Optokoppler ist ein Analogbauteil. Der Ausgang verhält sich 
prinzipiell wie der in ihm verwendete Empfänger. Ist ein Transistor 
drin. verhält er sich auch wie ein Transistor. Nur die 
"Stromverstärkung" (CTR) ist meist kleiner 1.
Das liegt nach meinem Halbwissen daran, dass zum Erreichen einer 
vernünftigen Spannungsfestigkeit die LED und der Transistor einen 
gewissen Abstand haben müssen. Dadurch verpufft einfach der größte Teil 
der Lichtenergie und nur ein kleiner Teil gelangt zum Transistor. Ein 
Halbleiterphysiker könnte sicher mehr dazu sagen, ich bin aber keiner.

Punkt 2:
Den Minimalstrom in der LED zum "Durchschalten" gibt es meines Wissens 
nicht. Selbst wenn kein Strom durch die LED fliesst, gibt es durch den 
Transistor noch den Leckstrom. Wenn nur der Arbeitswiderstand groß genug 
ist, ist der Transistor immer "durchgeschaltet". Das verhindert man 
entweder durch einen niederohmigen Arbeitswiderstand oder durch einen 
Widerstand zwischen Basis und Emitter. Damit erzwingt man den benötigten 
Minimalstrom im Eingang, so wie beim Transistor auch.

Punkt 3:
Alle LEDs altern. Mein Daumenwert: 50% nach 10 Jahren ununterbrochenen 
Betriebs, solange man die LED nicht gerade mit dem Maximalstrom 
"befeuert".
Danach richte ich meine Schaltschwellen für den Digitalbetrieb ein.

Gruß
Klaus

P.S. Es gibt unter den Artikeln hier im Forum auch einen über 
Optokoppler.
Man findet ihn aber nur über die Suchfunktion, nicht in der Übersicht.
Er ist m.E. richtig gut und (eventuell zu) ausführlich. Um den 
TLDR-Effekt zu vermeiden, scheint es mir sinnvoll, eine Kurzform dazu 
anzubieten, die auch ein Gelegenheitsbastler versteht. Macht man für 
diese Frage einen neuen Thread auf?
Gast #6802294
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> schon als früher. Die früheren OK hatten CTR von 5-20% bei 20mA, jetzt
> eher so 30-300%.

Aber kacke sind sie leider immer noch. Wenn im Datenblatt ein CTR von 
100-400 steht dann kannst du erstmal nur 100 annehmen weil du ja nicht 
genau weisst welchen Optokoppler du morgen kaufst. Dann kuckst du dir 
das Derating ueber die Temperatur und teilst erstmal durch zwei. Wenn du 
dann noch moechtest das die Schaltung 10-20Jahre laeuft dann teilst du 
nochmal durch zwei.

Deshalb sind in den letzten Jahren die Digital Isolatoren von Analog, TI 
oder Silabs schwer im kommen und wenn es nicht wirklich ernste Gruende 
dagegen gibt dann wuerde auch dringend dazu raten.

Olaf
#6802340
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Olaf schrieb:
> Aber kacke sind sie leider immer noch. Wenn im Datenblatt ein CTR von
> 100-400 steht dann kannst du erstmal nur 100 annehmen weil du ja nicht
> genau weisst welchen Optokoppler du morgen kaufst. Dann kuckst du dir
> das Derating ueber die Temperatur und teilst erstmal durch zwei. Wenn du
> dann noch moechtest das die Schaltung 10-20Jahre laeuft dann teilst du
> nochmal durch zwei.

Wo wäre das Problem? Das Teil braucht eben ein paar mA, die 10mA vom 
7805 oder LM317 stören doch auch keinen. Und Datenblatt lesen gehört 
immer dazu.

> Deshalb sind in den letzten Jahren die Digital Isolatoren von Analog, TI
> oder Silabs schwer im kommen

die brauchen auch nicht weniger als ein guter Optokoppler, aber dafür 
auf beiden Seiten. Und du musst nicht nur das Datenblatt sondern 
mindestens 2 AppNotes lesen, zumindest die ADuM sind ja echte 
Dreckdschleudern, sowas 1MHz-Lattenzaun bis ins 23cm-Band und darüber 
hinaus. Die Alternativen von NVE sind ruhiger, zum Ausgleich ist der 
Ausgangspegel nach dem Einschalten zufällig :)

Also, solange ich weniger als 10MHz Datenrate trennen muss, bleibe ich 
beim Optokoppler. Billiger ist der auch noch.
#6802417
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kseege schrieb:
>>Ich hätte die Frage wohl besser im Digital-Forum stellen sollen...
>
> Punkt 1:
> Ein Optokoppler ist ein Analogbauteil. Der Ausgang verhält sich
> prinzipiell wie der in ihm verwendete Empfänger. Ist ein Transistor
> drin. verhält er sich auch wie ein Transistor.

Wenn man einen Transisor als Digitalelektroniker betrachtet, kommt 
keiner auf die Idee, sich Gedanken über das Analogverhalten zu machen. 
Der Transistor macht auf oder zu, mehr nicht.

Wolfgang schrieb:
> Warum fragst du dann nach Optokopplern und nicht nach einer Lösung für
> dein eigentliches Problem?

Ok, ein Beispiel: Wie schalte ich mit +5V +36V mit max. einem 
Transistor?
Beitrag #6802435 wurde von einem Moderator gelöscht.
Gast #6802464
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Peter N. schrieb:
> Helge schrieb:
>> Mein erster OK war ein aufgesägter BC107
> Mein erster war noch klassischer: Eine rote Led mit schwarzem
> Isolierband mit einem LDR zusammengeklebt. Das war ein elektrisch
> verstellbarer Widerstand für Wechselstrom - echt analog!
> Das ist jetzt 43 Jahre her...

LDR wurde lange Zeit gern genommen, auch in Verbindung mit Glühlampe, 
insbesondere für NF-Anwendungen und war nicht handelsüblich.
LED auf BC107 dürfte eher 50 Jahre zurück liegen... Später hätte man 
einfach einen fertigen Optokoppler gekauft.
Gast #6802479
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Peter N. schrieb:
> Wenn man einen Transisor als Digitalelektroniker betrachtet, kommt
> keiner auf die Idee, sich Gedanken über das Analogverhalten zu machen.

Na dann bist du ein schlechter Digitalelektroniker. Denn die digitale 
Elektronik besteht überwiegend aus analogen Bauteilen und unterliegt 
analogen Naturgesetzen.

Oder glaubst du daran, dass eine Speicherzelle nur 0 und 1 kennt? Dann 
informiere dich mal über Flash bzw. SSD Speicher.

Oder glaubst du, wir übertragen unsere Daten digital? Dann informiere 
dich mal, warum wir heute im Vergleich zu den 90er Jahren auf unseren 
Netzwerkkabeln die 100 fache Übertragungsrate fahren und auf 
Telefonleitungen sogar noch mehr.

Glaubst du, dass es analoge versus digitale Transistoren gibt?
#6802601
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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Glaubst du, dass es analoge versus digitale Transistoren gibt?

Also es gibt doch Transistoren, die sind erst ganz, und dann ganz 
kaputt. Ist doch digital, oder? ;-)

Peter N. schrieb:
> Ok, ein Beispiel: Wie schalte ich mit +5V +36V mit max. einem
> Transistor?

Da auch ein OK zwei Widerstände braucht, um sinnvoll arbeiten zu können, 
wäre ein Transistor in simpler npn-Emitterschaltung von der Anzahl der 
Teile her gleichwertig. Sogar die invertierende Eigenschaft ist bei 
beiden vorhanden.
Daß die geschalteten 36V irgendwelchen sonstigen Eigenschaften genügen 
sollen, davon war ja nicht die Rede.
Die Schakltung von Elliot wäre sogar recht lastfest (für H-Pegel), 
braucht aber eben ein Bauteil mehr. Meine npn-Emitterschaltung wäre 
dagegen bei L-Pegel lastfest gegen +.
Gast #6802881
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Thomas O. schrieb:
> ... da dürfte das derating kaum eine Rolle spielen wenn einem
> ein paar 100% reichen.

Bei einem vernünftigen Schaltungsdesign muss die Sache auch noch mit den 
garantierten Mindestwerten funktionieren. Ohne Einschränkung der 
Randbedingungen oder Exemplarselektion kann man beim PS2506-1 mit einem 
CTR von 200% rechnen - nix 2000%.
#6802913
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Thomas O. schrieb:
> ...irgendein billiger AC-Darlington-Optokoppler...

naja, das schafft der SFH628x mit einem normalen Transistor-Ausgang, 
aber mit Vce 0.5V statt 2.0V beim Darlington. Na gut, beinahe, 160% 
statt 200%.

Aber immerhin haben die Japaner ein Leckstrom-Diagramm im Datenblatt. 
Wer seine Optokoppler auch mal bei mehr als 25°C betreibt, sollte das 
ausdrucken und unter das Kopfkissen legen. Da sieht man, dass mehr als 5 
bis 10k Pull-Up-Widerstand nicht drin sind.

Wer wirklich Strom sparen will nimmt den HCPL4731. Dem reichen 40µA für 
800%, Minimum, für 0.4V Vce. Und das bei 70°C, die meisten Optokoppler 
sind nur bei 25°C spezifiziert.

Wenn 70°C nicht reichen, hilft z.B. der FODM8801C. Der schafft zwar nur 
min. 75% bei 1mA, aber das auch noch bei 125°C. Und er verträgt trotzdem 
einen 10k Pull-Up.
#6802988
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Olaf schrieb:
>> Wer wirklich Strom sparen will nimmt den HCPL4731.
>
> Noe, der nimmt einen ISO7041

Er nun wieder... Aber gut, du hast gewonnen! Das Teil ist eine 
Alternative zu Optokopplern, ganz im Gegensatz zu den beliebten ADuM. 
Nur das Gehäuse, 0.635mm ist doch sowas von letztes Jahrtausend... Aber 
es gibt ja auch die 2-Kanal Version ISO7021 im klassischen SO-8. Nein, 
kleiner muss der nicht sein, er soll ja isolieren.

Andererseits ist es äußerst verdächtig, dass ich in über einer Stunde 
keinen Pferdefuß gefunden habe. Was stimmt mit dem ISO7041 nicht?
#6802989
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Elliot schrieb:
> Peter N. schrieb:
>> Ok, ein Beispiel: Wie schalte ich mit +5V +36V mit max. einem
>> Transistor?
>
> Kein Problem.

Nur das Teil invertiert, das soll es nicht!
Also +5V am Eingang = 36V ein, keine Spannung am Eingang (auch offen) = 
36V unterbrochen.

Ich bin nur auf folgende Lösungen geommen:
NPN = 3 Transistoren (+ 3 Widerstände)
PNP = 2 Transistoren (+ 3 Widerstände)
oder 1 Optokoppler (mit nur noch dem Ledvorwiderstand als weiteres 
Bauteil).
Gast #6803001
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> keinen Pferdefuß gefunden habe. Was stimmt mit dem ISO7041 nicht?

Hehe, ich kenne den aktuellen Status nicht so genau, aber vor 1-2Jahren
stand bei den ganzen Zulassungen nur beantragt und nicht erteilt. Aber 
das kann Bastlern ja eher egal sein.
Aber genaues weiss man natuerlich erst in 5-10Jahre, ist ja bei 
Optokopplern auch nicht anders.

Olaf
#6803009
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Peter N. schrieb:
> Ich möchte Optokoppler als Schalter/Pegelwandler einsetzen, weil ich mir
> dadurch einige Transistoren und die dazugehörigen Widerstände einspare.
Peter N. schrieb:
> Ich bin nur auf folgende Lösungen geommen:
> NPN = 3 Transistoren (+ 3 Widerstände)
> PNP = 2 Transistoren (+ 3 Widerstände)
> oder 1 Optokoppler (mit nur noch dem Ledvorwiderstand als weiteres
> Bauteil).

oder ein IC und ein Abblock-C statt dem Widerstand:
FPF2700, BTT6200, L6377D, oder...
Bonus: Kurzschlußfest, Strombegrenzung, Übertemperaturschutz, eingebaute 
Freilaufdiode, CMOS-Eingang, beliebig hoher Ausgangsstrom
Oder TPS4H000: 4 Kanäle pro Gehäuse und mit zwei weiteren Widerständen 
einstellbare Strombegrenzung und ein Ausgang für Strommessung (0-3V).
#6803016
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Peter N. schrieb:
> Elliot schrieb:
>> Peter N. schrieb:
>>> Ok, ein Beispiel: Wie schalte ich mit +5V +36V mit max. einem
>>> Transistor?
>>
>> Kein Problem.
>
> Nur das Teil invertiert, das soll es nicht!

Nur hattest du das nicht spezifiziert.

> Ich bin nur auf folgende Lösungen geommen:
> NPN = 3 Transistoren (+ 3 Widerstände)
> PNP = 2 Transistoren (+ 3 Widerstände)

Es reichen auch 1x npn, 1x pnp und zwei (vier) Widerstände.
Das gibts auch komplett fertig in einem Package 2x2mm²:

Beitrag "Re: Highside Switch in einem Package?"

> oder 1 Optokoppler

Nur ist das halt nicht "ein Transistor". Genau so kommt das, wenn man 
sich nicht klar ausdrückt. Es geht dir gar nicht um die Anzahl der 
Bauteile, sondern um den Platzbedarf.
#6803387
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Clemens L. schrieb:
> Bauform B. schrieb:
>> Was stimmt mit dem ISO7041 nicht?
> Preis und Verfügbarkeit.
> Seit neuestem hat TI in der Suchfunktion auch eine Spalte "inventory":

Danke für den Link. Der sagt mir allerdings, dass der ISO7021 preislich 
völlig in Ordnung ist. Bei Digikey kostet er weniger als fünf von sieben 
verschiedenen ADuM3xxx und vor allem weniger, als die Optokoppler, die 
er ersetzen könnte.
#6803483
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Z.B. so:

Beitrag "Re: Aus 10V Signal 15V Signal erzeugen"

Emitter ist hier der Eingang. Wenn Eingang offen, dann bedeutet das H 
(auch am Ausgang). Für L muß der Eingang auf L gezogen werden. Also wie 
bei TTL-Eingängen.
Mußt natürlich die Basisspannung via Spannungsteiler auf einen Pegel 
bringen, der zu den L/H-Pegeln am Eingang paßt (unter Berücksichtigung 
der Ube des Transistors), also vielleicht so 3V an der Basis, womit bei 
rund/knapp 2,5V am Emitter die Schaltschwelle liegt (wenn wir mal 
5V-Logik annehmen).
Gast #6803753
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Wolfgang schrieb:
> Ohne Einschränkung der
> Randbedingungen oder Exemplarselektion kann man beim PS2506-1 mit einem
> CTR von 200% rechnen - nix 2000%.

Genau das vermisse ich im Datenblatt: Laut IC-Marking benennt der erste 
Buchstabe den CTR, aber es fehlt die zugehörige Tabelle.

Und, wie ich schon vorher schrieb, man beachte die höhere UCE(SAT) des 
Darlingtons, kann störend sein.
#6803900
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Harald W. schrieb:
> Peter N. schrieb:
>
>> Eine rote Led mit schwarzem Isolierband mit einem LDR zusammengeklebt.
>
> Grüne LED wäre besser gewesen.

Die roten haben ja schon über 3.00DM/Stück gekostet, da träumt er von 
grünen... Außerdem gab's die doch erst viel später?

Trotzdem ist das ein Fall von früher-war-alles-besser. Bau heute mal, 
ohne Cadmium, so einen stufenlos einstellbaren Widerstand, absolut 
potentialfrei, für 24V oder mehr...
#7559952
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Ein Optokoppler mit einem Übertragungsverhältnis von 50% lässt am Ausgang 10mA fließen, wenn die LED mit 20mA angetrieben wird

Die 10 mA am Ausgang sind maximal möglich. Wenn ich dort nur 1 mA habe ist das auch in Ordnung (außer natürlich, dass die LED das nicht bräuchte und auf die Lebensdauer geht). Hab ich das korrekt verstanden?

Vielen Dank

#7560127
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Egon schrieb:

Ein Optokoppler mit einem Übertragungsverhältnis von 50% lässt am Ausgang 10mA fließen, wenn die LED mit 20mA angetrieben wird

Die 10 mA am Ausgang sind maximal möglich. Wenn ich dort nur 1 mA habe ist das auch in Ordnung. Hab ich das korrekt verstanden?

Ja.

Der CTR wird im linearen Betrieb gemessen. Falls du aber digitale Signale überträgst, dann willst du den Fototransistor saturieren, und dann muss der Kollektorstrom sehr viel kleiner als 10 mA sein.

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