Frage zu Optokoppler Schaltung

[A. B. (sfalbuer)]

Hallo!

Ich habe diese Optokoppler Schaltung gefunden:

http://stefanfrings.de/optokoppler_230v/index.html

Dazu habe ich zwei Fragen:

Welche Funktion hat die zweite Diode? Soll sie die hohe Spannung in 
Sperrrichtung vermeiden?

Die LED im Optokoppler wird mit sehr wenig Strom betrieben. Im 
Datenblatt des Bauteils steht was von 50mA.

"Kommerzielle" Module wie dieses hier:

https://funduinoshop.com/bauelemente/taster-und-schalter/optokoppler/220v-optokoppler-ttl-ac-220v-isolation-modul-scm-test-board

Verwenden scheinbar einen großen Lastwiderstand um die LED zu treiben.

Hat das irgendwelche Vorteile?

Lg

A.B

[Luca E. (derlucae98)]

A. B. schrieb:
> Welche Funktion hat die zweite Diode? Soll sie die hohe Spannung in
> Sperrrichtung vermeiden?

Ja, die Diode im Optokoppler hält nur 6V in Sperrrichtung aus.

A. B. schrieb:
> Die LED im Optokoppler wird mit sehr wenig Strom betrieben. Im
> Datenblatt des Bauteils steht was von 50mA.

Als absolutes Maximum! Ab 50mA kann die LED geschädigt werden.
Entscheidend ist der Übertragungsfaktor CTR. Das was an Strom reinkommt, 
kommt multipliziert mit dem CTR wieder raus.

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Luca E. schrieb:
> die Diode im Optokoppler hält nur 6V in Sperrrichtung aus.

Und sie sorgt dafür, dass der Kondensator sich wieder entladen kann. 
Sonst blitzt die LED nur einmal kurz auf und der Kondensator ist dann 
schon randvoll. 🍹

[Max M. (jens2001)]

A. B. schrieb:
> Die LED im Optokoppler wird mit sehr wenig Strom betrieben. Im

Woran siehst du das?

[Michael B. (laberkopp)]

A. B. schrieb:
> Soll sie die hohe Spannung in Sperrrichtung vermeiden?

Ja.

Wenn Strom durch nur die Leuchtdiode nur 'vorwärts' durch den 
Kondensator fliessen könnte, würde der sich aufladen und das wars dann, 
kein weiterer Strom mehr.
Besser sind Wechselstromoptokoppler PC814, spart die Diode.

> Die LED im Optokoppler wird mit sehr wenig Strom betrieben. Im
> Datenblatt des Bauteils steht was von 50mA.

Als ABSOLUTES MAXIMUM.

Du fährst mit deinem Auto auch mit 200km/h durch die Stadt ?

Stefan verwendet den Kondensator als Strombegrenzung, 22nF macht bei 
50Hz 1.5mA, und auf Lastseite 5V/(ungewöhnliche)35k macht 150uA, das 
reicht sogar noch bei einer CTR von 10%.

Die 2x2k2 sind die Strombegrenzung wenn man zufällig im Spannungsmaximum 
den Stecker reinsteckt, auf 52mA.

[Harald W. (wilhelms)]

Michael B. schrieb:

> spart die Diode.

Ja, durch den Kauf einer Diode für 3 Cent müsste man sich
ja auch auf Jahre verschulden. :-)

[Axel S. (a-za-z0-9)]

A. B. schrieb:

> Die LED im Optokoppler wird mit sehr wenig Strom betrieben. Im
> Datenblatt des Bauteils steht was von 50mA.

Als absolutes Maximum. Betreibst du Bauteile immer am Maximum?

> "Kommerzielle" Module wie dieses hier:
>
> 
https://funduinoshop.com/bauelemente/taster-und-schalter/optokoppler/220v-optokoppler-ttl-ac-220v-isolation-modul-scm-test-board
>
> Verwenden scheinbar einen großen Lastwiderstand um die LED zu treiben.

Zum einen ist das kein "Lastwiderstand", sondern der Vorwiderstand der 
LED. Und mit "groß" meinst du wohl die Bauform? Alle anderen außer dir 
nennen einen Widerstand dann "groß", wenn er einen großen 
Widerstandswert hat.

> Hat das irgendwelche Vorteile?

Nein. Eigentlich nur Nachteile. Der Widerstand muß so eine große Bauform 
haben, weil in ihm viel Leistung in Wärme umgesetzt wird. Und eine 
kleinere Bauform hält auch die 325V Spitzenspannung nicht aus.

Stefan verwendet statt eines Widerstands zur Strombegrenzung einen 
Kondensator von 22nF. Das klappt offensichtlich nur für Wechselspannung 
und auch nur in einem bestimmten Frequenzbereich.

Aber auch der Kondensator muß die nötige Spannungsfestigkeit mitbringen. 
In diesem Fall mit etwas Sicherheitsaufschlag mindestens 630V. Wenn du 
jetzt mal in einen Katalog schaust, wirst du merken daß 22nF/630V auch 
nicht kleiner sind (eher größer) als der Widerstand auf dem Bild. 
Immerhin wird der Kondensator nicht warm.

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Michael B. schrieb:
> Die 2x2k2 sind die Strombegrenzung wenn man zufällig im Spannungsmaximum
> den Stecker reinsteckt, auf 52mA.

Sie sind auch gegen Störungen im Netz wichtig, deren Frequenz viel höher 
als 50 Hz ist, weil der Kondensator davon mehr Strom fließen lässt.

Axel S. schrieb:
>> Hat das (großer Widerstand statt Kondensator) irgendwelche Vorteile?
> Nein. Eigentlich nur Nachteile.

Ich habe noch ein Argument für die Variante mit Widerstand: Sie reagiert 
weniger empfindlich auf Überspannung und ist unter Umständen sogar 
billiger, als ein geeigneter Kondensator.

Nachteil: Dessen Verlustwärme bekommt man nicht geschenkt, Strom ist 
teuer geworden.

[Gerald K. (geku)]

Ich würde als Diode in Gegenrichtung statt 1N4148 eine rote Leuchtdiode 
verwenden. Dann sieht man das die Netzspannung angeschaltet ist.

Man könnte statt der Diode auch einen zweiten Optokoppler verwenden und 
den Ausgang parallel schalten dann hätte man:

- eine besser Glättung des Ausgangssignals
- höhere Betriebssicherheit durch Redundanz der Optokoppler

[A. B. (sfalbuer)]

Danke Leute!

Ausnahmsweise mal alle Fragen ohne Shitstorm beantwortet.

Lg

A.B

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Gerald K. schrieb:
> Man könnte statt der Diode auch einen zweiten Optokoppler verwenden und
> den Ausgang parallel schalten

Es gibt sogar Optokoppler mit zwei LEDs am Eingang, die genau dafür 
gedacht sind.

[Gerald K. (geku)]

Steve van de Grens schrieb:
> Nachteil: Dessen Verlustwärme bekommt man nicht geschenkt, Strom ist
> teuer geworden.

Die Frage ist, was die restliche Schaltung dahinter für einen Strom 
verbraucht. Wahrscheinlich dann der Strom im 220V Bereich zu 
vernachlässigen.

[Gerald K. (geku)]

Steve van de Grens schrieb:
> Es gibt sogar Optokoppler mit zwei LEDs am Eingang, die genau dafür
> gedacht sind.

Wenn sie preiswerter sind warum nicht?

[A. B. (sfalbuer)]

Eine Frage noch:

https://jlcpcb.com/partdetail/EverlightElec-EL357N_C_TA_G/C29981

Ginge dieser auch?
Kurzer Vergleich zeigt dass hier die Current Transfer Ratio bei 50% 
liegt und bei dem PC817 bei 80%

Sollte aber für den Pegel am uC nicht relevant sein?

[Steve van de Grens (roehrmond)]

A. B. schrieb:
> Ginge dieser auch?

Ja.

Achte bei SMD Widerständen auf die Spannungsfestigkeit.

[Carsten-Peter C. (carsten-p)]

Moin,
ich finde Stefans Schaltung schon gut gelungen, wenn Du nur die 230V 
detektieren willst. Die 1,5 mA sind gut gewählt. Auch die Kombination 
R1,2 und C1. Stell Dir vor, Du schaltest die Netzspannung beim Max-Wert 
ein. Dann verhindern die Widerstände eine hohe Stromspitze. Willst Du 
die Phasenlage oder den Nulldurchgang erkennen, brauchst Du eine andere 
Schaltung. Alternativ kannst Du ein günstiges 230VAC Relais nehmen.
Gruß
Carsten

[Ingo L. (corrtexx)]

Mich wundert das noch keiner was dazu gesagt hat, dass der Optokoppler 
den Elko knüppelhart kurz schließt! Da sollte vor den Kollektor 
zumindest ein Strombegrenzungwiderstand von 68 Ohm besser 100 Ohm

[H. H. (Gast)]

Ingo L. schrieb:
> dass der Optokoppler
> den Elko knüppelhart kurz schließt!

Unsinn, der kommt nicht mal annähernd in die Sättigung.

[Michael B. (laberkopp)]

Ingo L. schrieb:
> Mich wundert das noch keiner was dazu gesagt hat, dass der Optokoppler
> den Elko knüppelhart kurz schließt

Tut er ja nicht.

Dank CTR, maximal 400% kann man wohl ansetzen, entlädt er mit maximal 
6mA.

[Carsten-Peter C. (carsten-p)]

Ingo L. schrieb:
> Mich wundert das noch keiner was dazu gesagt hat, dass der Optokoppler
> den Elko knüppelhart kurz schließt!

Hallo, ein Blick ins Datenblatt wird es zeigen. Es stellt sich ein 
Konstantstrom ein, der den C langsam entlädt.
Gruß
Carsten

[Ingo L. (corrtexx)]

Oh ja, ich hatte überlesen dass der Fotostrom und CTR so gering sind :(

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Man kann das auch an der Simulations-Grafik auf der Webseite sehen.

[Jobst Q. (joquis)]

Eine Schaltung mit antiparallelen Optokopplern PC814 habe ich hier:
Beitrag "Re: Optokoppler für 230V"
Es lohnt sich den ganzen Thread zu lesen.