GPIO -> Optokoppler / Optokoppler -> GPIO

  • Hallo Zusammen,

    ich suche nun schon eine Weile nach den Informationen zur Lösung eines Problems, welches scheinbar des öfteren vorkommt.

    Es geht darum, eine höhere Spannung / Wechselstrom über einen Optokoppler als Eingang an einen GPIO anzuschließen und in anderer Richtung mit einem Optokoppler über einen GPIO Ausgang eine höhere Spannung / Wechselstrom zu schalten.

    In meinem aktuellen Problem geht es im Detail darum, ein Raspberry in eine Türgegensprechanlage einzubauen.
    Im ersten Schritt soll der Raspberry das Klingeltastersignal (8 Volt AC) erkennen, im zweiten Schritt soll der Raspberry die elektromechanische Klingel auslösen (8 Volt AC).

    Eine zusätzliche Schwierigkeit bei Schritt 1 ist, dass der Klingeltaster über eine LED Beleuchtung verfügt, welche quasi immer eine geringe Stromstärke auf den Tasterausgang legt, der Optokoppler soll aber nur schalten, wenn die Klingel gedrückt wird, also der volle Strom fließt. :s

    Das Grundprinzip eines Optokopplers habe ich verstanden, aber inwieweit ich bei AC etwas berücksichtigen bzw. die Eingangs-/Ausgangsspannung anpassen muss, verstehe ich nicht.

    Wird beispielsweiße der zu schaltende Stromkreis bei einem Optokoppler geschlossen wie bei einem Relais? Oder braucht der Optokoppler auch für den "Lichtempfänger" eine Stromzufuhr?

    Vielleicht kann ein (Hobby-)Elektroniker von euch für uns Anfängerhobbyelektroniker erklären, wie man ein Optokoppler in Verbindung mit einem GPIO als Eingang bzw Ausgang anschließt und wie man aus der Vielzahl der verschiedenen Optokoppler den richtigen für seinen Zweck findet. :bravo2:

    Vielen Dank vorab!

    Grüße

    Daniel


  • Es geht darum, eine höhere Spannung / Wechselstrom über einen Optokoppler als Eingang an einen GPIO anzuschließen und in anderer Richtung mit einem Optokoppler über einen GPIO Ausgang eine höhere Spannung / Wechselstrom zu schalten.

    In meinem aktuellen Problem geht es im Detail darum, ein Raspberry in eine Türgegensprechanlage einzubauen.
    Im ersten Schritt soll der Raspberry das Klingeltastersignal (8 Volt AC) erkennen, im zweiten Schritt soll der Raspberry die elektromechanische Klingel auslösen (8 Volt AC).

    bleiben wir erst mal bei diesem Fall

    AC (Wechselspannung) schalten unterhalb 230V in diesem Fall 8V

    dort nimmt man Photo MOS AQV252G oder MOC 30xx

    eine Leuchtdiode die entsprechende Spannung und Strom braucht beleuchtet entweder im Photo MOS eingebaut 2 Transistoren für die AC Wechselspannung (mit den könnte man auch DC Gleichspannung schalten) oder im MOC den Triac (die brauchen AC weil sie sonst immer an blieben).

    Für größeres nehme ich S202S02 bis 1000V und 8A je nach Type



    Es geht darum, eine höhere Spannung / Wechselstrom über einen Optokoppler als Eingang an einen GPIO anzuschließen

    AC mit einer Diode oder Brücke gleichrichten, Vorwiderstand berechnen:

    U schalt - U gleichrichter - Uf der eingebauten IR LED meist um 1,2V, siehe Datenblatt, hier sagen wir 8Veff - Gleichricher Diode oder Brücke - 1V ( Mittelwert aus 0,7V bis 1,4 V) - 1,2V (IR Diode) = 5,8V / sagen wir 10mA (richtet sich nach dem LED Strom des Optokopplers) gibt 560 Ohm (gerundet zur E12 Reihe)

    bei 8V geht das (bei 230V müssen wir uns was anderes einfallen lassen die Leistung im Vorwiderstand wird zu groß, sagen über 200V * 10 mA sind schon locker über 2W das wird warm und ausserdem ist 230V Verdrahtung und Prüfung den Elektrofachkräften vorbehalten)

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Einmal editiert, zuletzt von jar (9. Januar 2014 um 16:17)


  • In diesem Beitrag von jar stehen da ein paar ganz nette Infos, die dir evtl. helfen:
    GPIO/ Max länge der Jumper Wire

    ist aber ohne galvanische Trennung und deswegen ist der PI bei Fehlern (Verdrahtungs oder Bauteile Fehler) immer mit den Tode bedroht.

    optische Isolierung ist natürlich für den PI sicherer muss aber eben genau gerechnet werden.

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    Einmal editiert, zuletzt von jar (9. Januar 2014 um 16:29)

  • Zitat


    U schalt - U gleichrichter - Uf der eingebauten IR LED meist um 1,2V, siehe Datenblatt, hier sagen wir 8Veff - Gleichricher Diode oder Brücke - 1V ( Mittelwert aus 0,7V bis 1,4 V) - 1,2V (IR Diode) = 5,8V / sagen wir 10mA (richtet sich nach dem LED Strom des Optokopplers) gibt 560 Ohm (gerundet zur E12 Reihe)

    Wenn ich das korrekt verstehe, gehe ich von meiner Ausgangsspannung 8V AC zuerst auf DC, wobei ca. 1V reduziert wird. Um von den übrigen 7V DC auf die benötigten (und für die IR Diode im Optokoppler gesunden) 1,2 Volt zu kommen reduziere ich über einen 560 Ohm Widerstand um weitere 5,8V?

    Muss man für einen Optokoppler immer von AC auf DC richten?


  • Wenn ich das korrekt verstehe, gehe ich von meiner Ausgangsspannung 8V AC zuerst auf DC, wobei ca. 1V reduziert wird. Um von den übrigen 7V DC auf die benötigten (und für die IR Diode im Optokoppler gesunden) 1,2 Volt zu kommen reduziere ich über einen 560 Ohm Widerstand um weitere 5,8V?

    Muss man für einen Optokoppler immer von AC auf DC richten?


    gut mitgedacht und verstanden, ob man das immer gleichrichten muss richtet sich nach der Leuchtdiode im Optokoppler, manche mögen nicht viel Sperrspannung und 8V eff heisst immerhin 25Vpp ist schon ziemlich viel (bei 230V~ haben wir über 690Vpp -> Vpp = Veff x 2 x SQR(2) )

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  • Den PC817 hat er sich ausgelesen, ich hab einfach weiter mit dem gezeichnet.
    Der Optokoppler ist aber sicher kein kritischer Teil, da muessten fast alle passen.

    Jetzt habe ich es nochmals gecheckt: 560 Ohm ist besser als 390. Ich bin von einer zu
    hohen Flussspannug ausgegangen.

    Den 10k vielleicht besser auf 4k7 reduzieren, damit auch ein bisschen Strom fliesst.

    Die Diode ist ebenfalls unkritisch. Ich wuerde einen Standardtyp nehmen z. B 1N4007.

    Und dran denken: die Schaltung wird 50 mal pro Sekunde ein melden und wieder auf
    aus gehen, denn sie wird mit Wechselstrom betrieben.

    Damit muesste die Software umgehen koennen.


  • ....Und dran denken: die Schaltung wird 50 mal pro Sekunde ein melden und wieder auf
    aus gehen, denn sie wird mit Wechselstrom betrieben.

    ne es ist schon Gleichstrom nach der (den) Diode(n) nur pulsiert der

    man könnte ja nach der Diode noch einen Glättungskondensator setzen, Faustformel 1000µF / 1 A also 10-100 µF reichen dicke, dann muss man natürlich mit der Scheitelspannung Ueff = Uac x 1,4 rechnen, hier ca. 8 x 1,4 = ca 11V , dann meldet der Optokoppler nicht jede Halbwelle

    http://de.wikipedia.org/wiki/Gleichrichter#Gl.C3.A4ttung

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  • Hallo zusammen,

    Habe nun endlich auf Basis der Informationen aus diesem thread meine Schaltungen mit optokopplern aufgebaut. Bisher nur mit 3,3 Volt DC getestet. Da funktioniert alles wie es soll :)

    Mir ist allerdings etwas merkwürdiges aufgefallen. Ich habe zwei optokoppler die über den raspberry geschaltet werden. Zum testen habe ich einen einfachen Stromkreis mit 3,3 Volt, widerstand und einer LED aufgebaut.
    Zwischen die LED und Ground habe ich den optokoppler angeschlossen.
    Schalte ich den optokoppler mit dem raspberry, wird der Stromkreis geschlossen und die LED leuchtet.

    Vertausche ich aber die beiden Adern (1.zu LED, 2. zu ground) am optokoppler Ausgang, leuchtet die LED beim schalten des optokopplers nicht.

    Meine erste Vermutung, der optokoppler hat im Ausgang eine Diode, die den Strom nur in eine Richtung fließen lässt. Davon kann ich aber im Datenblatt nichts finden... (Bin aber auch kein Experte und tu mir sehr schwer das Datenblatt zu entziffern...)

    Ich habe bei Conrad die Sharp PC817 optokoppler gekauft...

    http://www.conrad.de/ce/de/product/…ef=searchDetail

    Wäre Super, wenn jemand mit Ahnung mal ins Datenblatt schauen könnte :)
    Wenn der eine Diode drin hat, wird es vermutlich schwer damit Wechselspannung zu schalten!?

    Grüße

    Bigdane


  • Verstehe ich also richtig, dass ich mit den PC817 keine 9V AC schalten kann, sondern dafür die AQV252 benötige?

    ja das verstehst du richtig, weil fast jeder "normale" Optokoppler nur mit Gleichspannung arbeiten kann weil ein bipolarer Transistor drin steckt, meist NPN.

    Natürlich gibt es Schaltungstricks um die doch benutzen zu können, man legt den "Transistor" vom Optokoppler in eine Greatzbrücke -> Brückengleichrichter z.B. B40C1000 o.ä.

    http://www.voelkner.de/products/36361…0c1500b40r.html

    100-m.jpg


    Kollektor an + und Emitter an - und die beiden ~ sind dann die Schalterkontakte für Wechselspannung.

    hier besser zu sehen:

    501166_BB_00_FB.EPS_1000.jpg

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
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    Einmal editiert, zuletzt von jar (21. Februar 2014 um 13:51)

  • Hallo jar,

    Vielen Dank für die Antwort.
    Das mit dem Brückengleichrichter klingt für mich Laie Super :)

    Ansonsten hätte ich jetzt auf eine 2 Relaiskarte zurück gegriffen. Was aber für den Zweck eher unschön wäre...


  • Das mit dem Brückengleichrichter klingt für mich Laie Super :)

    aha und das heisst ? verstanden oder nicht ?

    Es mag ja Gründe geben warum man keinen MOC will,

    1. hat der Händler um die Ecke nicht
    2. Versand zu teuer
    3. es sollen nicht verschiedene OptoKoppler verbaut werden
    4. man hat am 2 bis 4 - fach OptoKoppler noch was frei
    5. man hat genug normale Optokoppler rumliegen

    dann greift man zur Brückenschaltung

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    Einmal editiert, zuletzt von jar (21. Februar 2014 um 16:55)

  • Zu den Gründen:
    - hab noch ein Haufen PC817 Zuhause und die zwei bereits aufgelötet
    - Händler um die Ecke hat die Brückengleichrichter hoffentlich zu einem annehmbaren Preis da (optokoppler kostet statt 60 Cent 2 Euro...)

    Zum Thema verstanden:
    Mehr oder weniger :)
    Ich klemme den Brückengleichrichter mit + und - korrekt an den PC817 und dann an die anderen beiden Anschlüsse meine zu schaltende Wechselspannung.
    Wenn ich den optokoppler schalte, "schaltet" dieser den Brückengleichrichter und dieser wiederum die Wechselspannung!? ;)

    Muss ich bei dem Brückengleichrichter etwas beachten, außer das ich 9V AC schalten kann? Rufe jetzt gleich noch bei meinem Händler um die Ecke an :)


  • Zu den Gründen:
    - hab noch ein Haufen PC817 Zuhause und die zwei bereits aufgelötet
    - Händler um die Ecke hat die Brückengleichrichter hoffentlich zu einem annehmbaren Preis da (optokoppler kostet statt 60 Cent 2 Euro...)

    sind alles logische Argumente die für Brücke sprechen.


    zum Thema verstanden:
    Mehr oder weniger :)
    Ich klemme den Brückengleichrichter mit + und - korrekt an den PC817 und dann an die anderen beiden Anschlüsse meine zu schaltende Wechselspannung.
    Wenn ich den optokoppler schalte, "schaltet" dieser den Brückengleichrichter und dieser wiederum die Wechselspannung!? ;)

    musste erst mal PC817 kugeln
    also NPN passt, Kollektor ist Pin 4 muss an + von der Brücke (auch Kathode genannt, warum? weil an der Kathode eigentlich minus -> eben + rauskommt -minus müsste reingehen, aber uns interessiert was rauskommt- )

    demzufolge PIN 3 Emitter an - der Brücke


    Wenn ich den optokoppler schalte, "schaltet" dieser den Brückengleichrichter und dieser wiederum die Wechselspannung!? ;)

    ne der Brückengleichricher sorgt nur dafür das für jede Halbwelle oder Polarität der Strom immer in die richtige Richtung durch den Transitor fliesst, man kann das auch benutzen wenn man sich um den Anschluß vom Koppler keinen Kopf machen will, egal wie rum man eine zu schaltene Spannung an die ~ legt, es passt für den Transistor vom Koppler immer -> verpolungsicher (schalten tut immer noch der Transistor im Optokoppler, die Brücke lenkt das nur in die richtige Richtung).


    Muss ich bei dem Brückengleichrichter etwas beachten, außer das ich 9V AC schalten kann?

    fast jede Brücke sollte das können (9V~) , schlimm wirds erst bei 230V~ aber das kann der Transistor im Koppler nicht.

    noch zu beachten wäre der Klingelstrom ! der muss natürlich zum Transistor im Koppler passen

    Collector current mA 50mA -> viel ist das nicht, ob deine Klinel so wenig Strom braucht ? das würde ich erst mal mit einem Amperemeter oder Multimeter in Iac Stellung messen wenns klingelt

    hier im Bild gelbe Taste NICHT drücken für AC ~ Messung
    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/comm…trommessung.JPG

    Multimeter_Strommessung.JPG

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    Einmal editiert, zuletzt von jar (21. Februar 2014 um 17:28)


  • noch zu beachten wäre der Klingelstrom ! der muss natürlich zum Transistor im Koppler passen

    Collector current mA 50mA -> viel ist das nicht, ob deine Klinel so wenig Strom braucht ? das würde ich erst mal mit einem Amperemeter oder Multimeter in Iac Stellung messen wenns klingelt

    Habe leider erst eben den Teil mit dem Klingelstrom gelesen...
    Haben die Brückengleichrichter schon in die Schaltung eingelötet und es an die Klingelanlage angeschlossen.
    Leider ohne Erfolg =(

    Haben dann nochmal den Stromkreis mit der LED angeschlossen, und sie leuchtet wenn der Optokoppler Strom bekommt...
    Wenn ich die beiden Adern aus der Klingel kommend mit der Hand verbinde, klingelt es. Wenn ich die beiden Adern an den Brückengleichrichter anschließe und dem Optokoppler Strom gebe, tut sich leider nichts.

    Spontan kann ich nur auf den oben genannten Klingelstrom tippen.... versuche jetzt mal den Klingelstrom mit dem Multimeter zu messen...

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