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     Optokoppler

 

   Grundlegendes

 

 

Mit einem Optokoppler kann man ein Signal, galvanisch getrennt (elektrisch isoliert) zwischen zwei Stromkreisen übertragen. Die Übertragung erfolgt mittels Infrarotlichtwellen. Man kann sich das in etwa wie ein Mix zwischen einer Infrarotlichtschranke und einem Transistor vorstellen, wobei das Licht die Basis des Transistors beanschlagt.
Optokoppler können verschiedene Gehäuseformen haben, in der Regel besitzen sie jedoch die typische IC-Form (siehe Bild links) mit 4 oder 6 Anschlussbeinchen. Jedoch werden immer nur 4 benötigt. Beim 6'er bleiben zwei ungenutzt, wobei am Rande bemerkt, nur einer davon tatsächlich keine Funktion hat. Praktisch betrachtet, gestaltet sich 

das Ganze so: Ich beziehe mich hier mal auf den Optokoppler CNY17 [Datenblatt - Achtung: Im Datenblatt hat der Kollektor die Nr. 5 und der Emitter die Nr. 4]. Legt man, an der Diodenseite eine Plusspannung an die Anode [1] und Masse an die Kathode [2], so wird der Emitteranschluss [3] und der Kollektoranschluss [4] durchgeschaltet (niederohmig). Ein Optokoppler kann in der Regel nur sehr geringe Ströme schalten. Daher sollte man beim Ansteuern eines Relais gegebenenfalls einen Transistor als "Verstärker" dazwischen schalten (Bild 2). Desweiteren ist zu beachten, dass der Emitter [3] direkt oder über einen Verbraucher gegen Masse geschaltet wird und der Kollektor [4] direkt oder über einen Verbraucher gegen Plus. Dem Eingangssignal, welches die Infrarot-Diode speist, muss ein Vorwiderstand verpassen werden. Egal ob man nun ein Relais (Induktive Kapazität) direkt, oder über ein Transistor schaltet, so benötigt man zum Schutz der Elektronik eine Freilaufdiode (D1). Mehr zum Thema Freilaufdiode findet man hier.
 

Bild 1

Bild 2

   Vorwiderstand berechnen

Für die Auslegung des Vorwiderstands gilt die gleiche Rechnung wie wie bei einer LED, wobei der Spannungsabfall bei 1,3 V und der Strom bei ~10 mA liegt. Angenommen die Netzspannung liegt bei 13,8 V, so berechnet sich der Widerstand gemäß Ohmschen Gesetz wie folgt:

Einen 1250 Ohm Widerstand gibt es nicht, der nächste Standardwert wäre hier 1,2 kOhm
Der nächstgelegene Standardwert ist kann hier mit dem hier verlinktem Onlinetool ermittelt werden.

   Verbraucher Berechnen

Möchte man mit dem Ausgang direkt einen kleinen Verbraucher, z.B. ein Kleinrelais schalten, so sollte man vorher sicherstellen dass dies nicht den Optokopplerausgang überlastet. Bei einem 12 V Relais mit einem Spulenwiderstand von 330 Ohm würde die Rechnung wie folgt aussehen:

Der CNY17 ist laut Datenblatt, am Ausgang mit bis zu 60 mA belastbar, also wäre das noch ohne Verstärkung mittels Transistor OK. Hier dann bitte nicht die obligatorische Freilaufdiode vergessen!

'Kennt man vom Verbraucher nur die Leistung in Watt, dann sieht die Rechnung wie folgt aus. Im Beispiel eine 12V, 5 Watt Glühbirne:

Wir würden demnach deutlich über dem CNY17 max. Wert 60 mA liegen und ihn somit direkt ins Jenseits befördern. Hier empfiehlt sich der Einsatz einer Transistorschaltstufe - siehe Transistor als Schalter.

Hier

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[letzte Aktualisierung 04.12.2007]