Lo que sucede con la salida del voltaje de entrada del optoacoplador es negativo

Como se mencionó en los comentarios, lo que dijo en realidad es lo contrario al resultado.

Cuando tiene una entrada de 5 V, el LED está apagado, lo que significa que no hay fotones para encender el fototransistor, por lo que el transistor está apagado. Si el transistor está apagado, entonces su salida es 3.3V

Cuando aplica 0V a su entrada, tiene un flujo de corriente a través del LED y los fotones encienden el transistor, que básicamente lo lleva a tierra, por lo que su salida es de 0V. '

Para que el optoacoplador se comporte de la manera que especificó en su descripción, necesita cambiar dónde se aplica la entrada. Si convierte el ánodo del LED en su nodo de entrada y conecta a tierra el lado derecho de R1, puede hacer que el circuito funcione como se describe en el texto.

Entonces, ¿qué sucede cuando tienes -5V como entrada? Lo que hay que saber es que cuando se enciende el LED, es cuando se enciende el transistor, y para que se encienda el LED, es necesario que haya un flujo de corriente a través del LED. En este caso, lo hace porque la entrada tiene un potencial más bajo que el ánodo.

Sin embargo, ahora también tienes más corriente en esa rama y, si la resistencia no tiene el tamaño adecuado, apagarás el LED y se apagará el optoacoplador.

¿Pero qué sucede si usas el esquema de cableado alternativo donde la entrada se aplica al ánodo en su lugar?

Cuando la entrada pasa a -5V, el LED está polarizado a la inversa, ya que el ánodo está a -5V y el cátodo a 0V. Si el LED puede soportar una tensión inversa de -5V, está bien. De lo contrario, corre el riesgo de romper el LED y ahora tiene un optoacoplador muerto (otra vez).

Mirando la hoja de datos, el voltaje inverso máximo absoluto es de 5 V, por lo que realmente estás empujando los límites, por lo que tu circuito puede funcionar siempre, funciona hasta que muera repentinamente, o simplemente muere de inmediato.