TUTORIAL: DIY Optokoppler / VACTROL

Optokoppler sind ’ne tolle Sache. Insbesondere in Tremolo-, Eurorack- und Channelswitching-Anwendungen werden sie aufgrund der galvanischen Trennung, des bauartbedingten „integrierten Pulldown-Effekts“ und der verhältnismäßig langsamen Schaltdauer von teils bis zu einigen Millisekunden eingesetzt. Durch diese Eigenschaften werden Nebengeräusche (Knacksen, Brummen) ganz ohne Zusatzbauteile direkt vermieden.

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Leider lässt diese Verbreitung und Beliebtheit in der Effekt-(DIY-)Szene in Verbindung mit der Verdrängung von VACTROLS im Industriebereich die Preise, ähnlich wie bei JFETs, in die Höhe schnellen. Für Klassiker wie den VTL5C1 zahlt man teils über 10€.

„Ganz schön viel Kohle für eine LED und einen Fotowiderstand im Plastikgehäuse! Kann man das nicht irgendwie selber basteln?“, wird sich der ein oder andere denken.

„Ja, kann man!“, lautet glücklicherweise die Antwort.

Aber was macht ein Optoisolator/Optokoppler/VACTROL überhaupt? Ganz einfach, der Fotowiderstand stellt einen hohen Widerstand dar, wenn die LED nicht leuchtet. Sobald die LED angeht, sinkt der Widerstand auf einen sehr niedrigen Wert. Also fast wie ein elektrisch gesteuerter Schalter. Hier einmal ein Breadboardaufbau, um die Funktionsweise zu zeigen.

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Wie man sieht ist der Widerstand 4,2KΩ bei ausgeschalteter LED, und sinkt auf 180Ω, wenn die LED leuchtet.

„Aber 4,2KΩ und 180Ω sind nicht gerade weit auseinander, so ist der Aufbau ja fast unbrauchbar!“. Stimmt, es gibt einigen „Optimierungsbedarf“, bis unser DIY-Optokoppler in einer Schaltung einsetzbar ist. Zunächst, was beeinflusst die ON- und OFF-Werte überhaupt?

  1. Die Außenhelligkeit: Nicht nur die LED beleuchtet den Fotowiderstand, sondern auch meine Zimmerlampe, dadurch sinkt der OFF-Wert sehr stark ab. Sobald ich das Licht ausmache sind wir schon bei einigen Megaohm, das ist nur schlecht zu fotografieren 😀
  2. Die Helligkeit der LED: Umso heller die LED ist, umso leitender wird der Widerstand, wenn man also die LED nahe am Maximum (oft 20mA) betreibt, wird der ON-Wert entsprechend sinken. Die steuert man über Versorgungsspannung und Vorwiderstand.
  3. Der Abstand zwischen LED und Fotowiderstand: Umso fokussierter die LED die lichtempfindliche Fläche anstrahlt, umso niedriger ist der ON-Wert.
  4. Die Farbe der LED: Fotowiderstände reagieren auf bestimmte Frequenzbänder des Lichts unterschiedlich. Welche Farbe am besten funktioniert muss man durch Ausprobieren oder einen Blick ins Datenblatt herausfinden, bei mir brachte Weiß fast immer die niedrigsten Ergebnisse.

Wie man den Vorwiderstand einer LED berechnet, und sie somit am hellsten leuchten lässt, beantwortet eine Google-Suche „LED Vorwiderstand“ recht schnell, daher kümmern wir uns nun direkt um den Aufbau und die optischen Trennung zur Außenwelt.

Für mich hat sich bewährt, die LED zunächst bis kurz vor den LED-Kristall und den Leuchttrichter (das silberne Innere einer LED) herunterzuschleifen/-sägen, um sowohl die Baugröße als auch den Abstand zwischen LED und Widerstand möglichst klein zu halten.

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Dann wird das ganze mit Sekundenkleber vereinigt, darauf achten, dass die Füßchen auf einer Ebene zueinander und nicht verdreht sind, sonst gibt später beim auf die Platine löten eventuell Probleme.

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Dieses Gebilde wird nun mit einen Schrumpfschlauch verpackt, mit ein bis zwei Millimetern Überstand auf beiden Seiten

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Um nun eine nahezu 100% Lichtversiegelung und damit optimale Nutzbarkeit des VACTROLS zu gewährleisten, wird auf die beiden offenen Enden etwas Acrylfarbe (oder was ihr gerade Ähnliches im Haus habt. Nagellack? Epoxy? Kaugummi? 🙂 ) gegeben.

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Noch die Farbe trocknen lassen, und ihr habt euren ersten eigenen, nur ein paar Cent teuren Optokoppler fertiggestellt. Jetzt müsst ihr euch nurnoch überlegen, was ihr damit anfangt 😉

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