Optocouplers, vragen over de toepassing

[wimk]

Beste mensen,

Ik ben me aan het oriënteren, om op mijn baan (misschien) optocouplers te gaan toepassen in het electrisch circuit. Maar al lezende komen er bij mij steeds meer vragen, die ik in dit draadje maar allemaal neerleg. De encyclopedie geeft wel wat summiere informatie, maar voor mij nog niet genoeg.

Wat wil ik
Ik wil met een arduino een bepaald stroomcircuit schakelen. Aan-uit. Uiteraard kan dat met een relais of transistor, maar volgens mij kan het ook met een optocoupler. Daarbij kom ik termen tegen als foto-transistor, foto-darlington, triac, PC814, PC817. Met 4 pootjes, met 6 pootjes, met 8 pootjes. Door al deze zaken ben ik het overzicht een beetje kwijt.

Algemeen

• Wat is het verschil tussen de hierboven genoemde soorten optocouplers? (PC814=wisselspanning, PC817=gelijkspanning staat in de encyclopedie, maar wat zijn die andere?)
• Waarom zijn er met 6 of 8 pootjes? Je hebt toch alleen maar een primair circuit (2 pootjes) en een secundair circuit (2 pootjes)? Wat mis ik hierbij?

Primaire circuit. Deze moet door de Arduino worden geschakeld, en volgens mij zal bij een stroom door dit circuit het secundaire circuit geleidend worden. Vraagen daarbij:

• Welke spanning moet ik op het primaire circuit zetten? Is 5 volt mogelijk?
• Welke stroom gaat er lopen? Minder dan 40 mA (het maximum voor een poort van de Arduino)?
• Moet ik een voorschakelweerstand plaatsen? Zo ja, welke waarde?
• Wat is de minimum waarde (en wat is de maximum waarde) voor de spanning en/of stroom waarmee ik het secundaire circuit kan schakelen?

Te schakelen circuit. Vragen daarbij:

• Welke spanning kan ik schakelen? Is 12 Volt mogelijk?
• Welke stroom kan er door het secundaire circuit? Ik wil enkele honderden mA tot een halve Ampere.
• Zijn er beperkingen in de schakelsnelheid? Kan ik b.v. pulsen van 1 mSec (door de Arduino te genereren) schakelen?
• Maakt de polariteit van het secundaire circuit nog uit? M.a.w. is het mogelijk zowel heengaande stroom als teruggaande stroom te schakelen?

Andere vragen
Misschien zijn er nog wel meer vragen die ik had moeten stellen, maar waarbij ik de vraag niet weet. Ook daar mag antwoord op worden gegeven.
Graag meer informatie over de optocoupler.

Met dank,
Wim K

[peterzoetermeer]

als je al een typenummer kunt vinden van een opto coupler kun je het beste de data sheet opzoeken, effe googlelen, dat kun je te weten komen waar deze voor bedoeld is en wat hij allemaal kan

[HansQ]

Een optocoupler is meestal gewoon een combinatie van een LED en een foto-transistor in een samengesteld huisjes.
Een fototransistor heeft geen basis aansturing nodig, dus in totaal dan 2+2=4 pootjes, zoals de 817.
Als er meer pootjes zijn, zijn dat meestal samenstellingen van meerdere optocouplers, bijvoorbeeld de 847 (4 stuks) en de 827 (2 stuks, de naam zegt het al).
Een gewone optocoupler heeft 1 LED, dus daar moet de stroom in 1 richting doorheen (daarom niet geschikt voor DCC signalen in alle situaties).
Een "wisselstroom" optocoupler heeft 2 tegengekoppelde LEDs, dus daar  maakt het niet, de ILQ620 bijvoorbeeld.
Aansturing van het primaire deel als een LED, dus meestal tussen de 5 en 20 mA met een voorschakelweerstand.
Het secundaire deel hangt sterk van het type optocoupler af, maar een typische 817 is "gewoon" een transistor die maximaal 50 mA kan schakelen...

En inderdaad, pak gewoon de datasheet erbij, die is voor een 817 of 847 echt niet zo ingewikkeld!

[Fritsprt]

Beste Wim,

Met alle respect, maar als ik je vragen zo lees ben je geen electronica-hobbyist. Dat is helemaal niet erg want de één is beter in modelbouw en de ander beter in electronica. Gezien je vragen wil ik je aanraden om gewoon bestaande schakelingen van anderen te gebruiken. Bekijk de schema's en bouw ze eens na. Soms zal er iets stuk gaan maar daar leer je juist van. Experimenteren kan heel leuk zijn. Is dat juist niet wat je wil koop dan gewoon bestaande besturingselectronica. Dat is een stuk makkelijker aan de praat te krijgen en ook daar zit voor menige hobbyist voldoende uitdaging.

Toch nog even in vogelvlucht antwoord op je vragen. De arduino uitgang is 0V of 5V. Met deze 5V kan je een 5V relais rechtstreeks aansturen mits (zoals je zelf al gezien hebt) de stroom niet hoger is dan 40mA. Omdat een relais vaak meer verbruikt wordt dit eigenlijk nooit gedaan. Er wordt dan een transistor voor het relais gezet.

Plaatje van Arduino.nu

Als je naar het schema kijkt zie je een voorschakelweerstand R1. Dat is dan gelijk het antwoord op een vraag. Verder zie je parallel over het relais een diode D1. Deze is altijd nodig om de inductiestroom van het relais kort te sluiten. Anders zal je transistor sterven.

Jij vraagt naar het gebruik van de optocoupler. De optocoupler wordt gebruikt om een galvanische scheiding te maken tussen het ene circuit en het andere. Theoretisch kan je voor de transistor nog een optocoupler zetten. Normaal gesproken zal dat niet echt nodig zijn omdat het relais ook reeds voor een galvanische scheiding zorgt. Mocht je echter zonder relais werken dan is het wel handig om een optocoupler toe te passen om te voorkomen dat bijvoorbeeld de hoge baanspanning op de Arduino komt te staan.



In dit schema is het relais vervallen en is er een optocoupler toegevoegd (met voorschakelweerstand anders gaat de fotodiode in de optocoupler stuk!) De optocoupler stuurt de transistor en de transistor (in dit voorbeeld) een motor.

Ik hoop dat dit je een beetje op weg helpt.

Succes Frits

[Klaas Zondervan]

Bij een optocoupler moet je altijd letten op de current transfer ratio, meestal afgekort tot CTR. Dat is de verhouding tussen de stroom die je door de led stuurt en de stroom die je uit de fototransistor kan verwachten.
Voorbeeld: als de CTR 50% is, en je stuurt 10mA door de led, dan kan de transistor 5mA leveren.
De CTR is meestal kleiner dan 1 (=100%). Dus als je iets "groots" wil schakelen dan moet er een transistor achter om dat voor elkaar te krijgen.

[Menno]

Wat wil ik
Ik wil met een arduino een bepaald stroomcircuit schakelen. Aan-uit. Uiteraard kan dat met een relais of transistor, maar volgens mij kan het ook met een optocoupler.

Dat kan, maar een optocoupler is niet 1 op 1 te vergelijken met een relais of transistor. Een relais of transistor schakelt eigenlijk alleen maar aan of uit, een optocouplers scheidt de stuurelektronica van de vermogens-elektronica ook nog eens galvanisch. Daarbij komt wel dat je een optocoupler vaak niet zomaar in kan zetten zoals je een transistor of relais inzet. Optocouplers zijn niet gemaakt om grote stromen te schakelen.

Algemeen

• Waarom zijn er met 6 of 8 pootjes? Je hebt toch alleen maar een primair circuit (2 pootjes) en een secundair circuit (2 pootjes)? Wat mis ik hierbij?

Zoveel elektronica, zoveel optocouplers. Je hebt meerdere optocouplers in 1 huisje, optocouplers die aan de 'sterkstroomkant' extra pinnen hebben om de fototransistor als het ware 'in te stellen' (vaak onnodig) en zo kan er ook nog nuldoorgangsdetectie aangeboden worden bij sommige typen.

Primaire circuit. Deze moet door de Arduino worden geschakeld, en volgens mij zal bij een stroom door dit circuit het secundaire circuit geleidend worden. Vraagen daarbij:

• Welke spanning moet ik op het primaire circuit zetten? Is 5 volt mogelijk?

De LED in een optocoupler is, net zoals een gewone LED, stroomgestuurd. De spanning is dan ook van minder belang, het draait om de stroom, die begrenst moet worden door een voorschakelweerstand. Dat beantwoord tegelijk vraag 3.

• Welke stroom gaat er lopen? Minder dan 40 mA (het maximum voor een poort van de Arduino)?

Dat is afhankelijk van de optocoupler, maar al zou je 35 mA gaan trekken uit een pin van de Arduino (ÉÉN PIN IS GEEN POORT! Een poort is een verzameling in- en uitgangspinnen!) raad ik dat niet aan. Vaak mag een microcontroller maar een beperkte gezamenlijke stroom door (bijvoorbeeld) de massa-pin laten stromen. Van 2 of 3 pinnen 35 mA trekken kan best in het einde van je controller resulteren.

• Moet ik een voorschakelweerstand plaatsen? Zo ja, welke waarde?

Zie boven.

• Wat is de minimum waarde (en wat is de maximum waarde) voor de spanning en/of stroom waarmee ik het secundaire circuit kan schakelen?
• Welke spanning kan ik schakelen? Is 12 Volt mogelijk?
• Welke stroom kan er door het secundaire circuit? Ik wil enkele honderden mA tot een halve Ampere.
• Zijn er beperkingen in de schakelsnelheid? Kan ik b.v. pulsen van 1 mSec (door de Arduino te genereren) schakelen?
• Maakt de polariteit van het secundaire circuit nog uit? M.a.w. is het mogelijk zowel heengaande stroom als teruggaande stroom te schakelen?

Dit zijn vrijwel allemaal vragen die afhankelijk zijn van het type dat je kiest. Een puls van 1 mSec, waarbij ik vermoed dat je 1 milliseconde bedoelt (ms), zal voor de meeste optocouplers een peuleschil zijn. 1 microseconde komt al meer in de richting van 'uitdaging' .

Verder ga ik met Fritsprt mee: het is niet erg om te vragen, maar gezien de vragen lijkt het me beter wat basiskennis extra op te doen.

[NTeering]

Hallo Wim,

Als je met een Arduino relais wilt schakelen kun je daarvoor kant en klare modules krijgen.



Deze zijn al voorzien van een optocoupler en een indicatieled.
Ze maken daardoor iedere technische discussie overbodig.
Je kunt ze krijgen met 1, 2, 4 of 8 relais per module.
De Arduinopin kun je direct verbinden met een ingangspin van de module.

De voeding kun je van de Arduino halen of uit een externe voeding (aanbevolen).

Je kunt ze heel goedkoop bestellen op o.a Aliexpress

mvg
Nico

[Klaas Zondervan]

Een relais of transistor schakelt eigenlijk alleen maar aan of uit, een optocouplers scheidt de stuurelektronica van de vermogens-elektronica ook nog eens galvanisch.

Euh, een relais geeft toch ook een galvanische scheiding?
Het belangrijkste verschil is dat je bij een relais meerdere wisselcontacten kunt hebben, terwijl een opto maar 1 "maakcontact" heeft.
En zoals gezegd, dat bij een opto de uitgaande stroom meestal kleiner is dan de sturende stroom. Bij een relais is dat vrijwel altijd andersom.

[Menno]

En eens te meer wordt bewezen dat ik dat soort zaken niet met een migraine-kop moet schrijven

[Fransx]

Hoi

Citaat van Hans Q
Een gewone optocoupler heeft 1 LED, dus daar moet de stroom in 1 richting doorheen (daarom niet geschikt voor DCC signalen in alle situaties).
Een "wisselstroom" optocoupler heeft 2 tegengekoppelde LEDs, dus daar  maakt het niet, de ILQ620 bijvoorbeeld.

Een gewone optocoupler kan wel degelijk gebruikt worden voor DCC signalen, ik gebruik dit om DCC voor aansturen wisselspoelen, servo's en seinen gescheiden aan te bieden zodat de rijspanning alleen voor het rollend materiaal wordt gebruikt. Heb hierbij een voorbeeld schema voor aansturing van 2 spoelwissels (2x2 uitgangen), werkt perfect zonder problemen. Wel heeft deze optocoupler die ik gebruik een voedingsbron nodig daar dan meer vermogen door de coupler wordt afgegeven.
Schema :



Groeten Frans

[peterzoetermeer]

Leuk voorbeeld van een toepassing bij wisselstroom:
het eerste onderdeel in het schema is een gelijkrichter!

[Fransx]

Denk dat je nog steeds schema moet leren lezen, die wisselstroom wordt gelijkgericht voor voeding van de PIC en wissel aansturing.
De opto coupler is een geheel ander onderdeel, het DCC signaal, wordt hier ingegeven, zie X4-1 en X4-2.
Je kan ook gelijkspanning gebruiken en die gelijkrichter vergeten, zo doe ik het ook, maar alsnog, ergens wordt er van wisselstroom gelijkstroom van gemaakt om je overige elektronica te kunnen aansturen.

Ter informatie, de gebruikte 6N137 is niet meer verkrijgbaar, ter vervanging nu de 6N139.

Verder heb ik geen commentaar maar reageer als je weet waar je het over hebt.

Groeten Frans

PS, vraag me steeds af warom ik nog op zaken hier op Beneluxspoor reageer.

[NTeering]

Ter informatie, de gebruikte 6N137 is niet meer verkrijgbaar, ter vervanging nu de 6N139.

Hoeveel had je er gehad willen hebben:
http://nl.aliexpress.com/wholesale?SearchText=6n137&catId=&initiative_id=SB_20160313020038

Nico

[Remunj]

Nou Frans,

Beetje kort door de bocht.
Ook gewoon leverbaar bij Conrad, RS, Farnell, Reichelt 
En ongetwijfeld nog heel wat meer (online) elektronicawinkels.

[peterzoetermeer]

Denk dat je nog steeds schema moet leren lezen, die wisselstroom wordt gelijkgericht voor voeding van de PIC en wissel aansturing.
De opto coupler is een geheel ander onderdeel, het DCC signaal, wordt hier ingegeven, zie X4-1 en X4-2.
enz.

Schema lezen en schema begrijpen is moeilijk.
Waar ik op doelde is D1, die er voor zorgt dat de ingebouwde LED in de opto coupler een positieve stroompuls krijgt waar die wat mee kan, namelijk aan de + kant, en tevens beschermd wordt tegen positieve stoompulsen aan de - kant, en die via de weerstand R3 afvoert.
Dat dat LED-je daardoor tig keer per seconde aan- en uitgaat is blijkbaar door de hoge frequentie van de DCC stroom (toch wel minstens 20.000 Hz heb ik ergens gelezen) geen probleem.
Het is dan wel niet de juiste benaming, gelijkrichter voor diode D1, maar in combinatie met de Light Emitting Diode in de opto coupler is het effect wel hetzelfde, van wisselstroom gelijkstroom maken.