Optocoupler: türleri ve dc / ac devrelerindeki çeşitli uygulamaları

Opto-coupler, iki izole devre arasında elektrik sinyallerini aktaran elektronik bir bileşendir. Optocoupler ayrıca Opto-izolatör, foto coupler veya optik izolatör olarak da adlandırılır.

Optocoupler, devrelerde, özellikle düşük voltajlı veya yüksek düzeyde gürültüye duyarlı devrelerde, elektrik çarpışma olasılıklarını önlemek veya istenmeyen gürültüleri önlemek için devreyi izole etmek için kullanılır. Mevcut ticari pazarda, 25 kV / uS gerilim geçişleri spesifikasyonuna sahip, gerilim kapasitesine dayanmak için 10 kV ila 20 kV girişli Opto-coupler satın alabiliriz .

Optocoupler'ın İç Yapısı

Bu, opto-kuplörün iç yapısıdır. İğne 1 ve iğne 2 maruz kalan sol tarafta, bir olan LED (Light Emitting Diode), LED yayan kızılötesi ışık için ışığa transistörüsağ tarafta. Foto-transistör, tipik BJT transistörlerinde olduğu gibi, çıkış devresini toplayıcı ve yayıcı ile anahtarlar. LED'in yoğunluğu doğrudan foto-transistörü kontrol eder. LED farklı bir devre tarafından kontrol edilebildiğinden ve foto transistör farklı devreleri kontrol edebildiğinden, iki bağımsız devre Optocoupler tarafından kontrol edilebilir. Ayrıca, foto-transistör ve Kızılötesi LED arasındaki boşluk şeffaf ve iletken olmayan bir malzemedir; iki farklı devreyi elektriksel olarak izole ediyor. LED ve foto transistör arasındaki boşluk, Cam, hava veya şeffaf bir plastik kullanılarak yapılabilir, elektriksel izolasyon çok daha yüksektir, tipik olarak 10 kV veya daha yüksektir.

Optokuplör Türleri

İhtiyaçlarına ve anahtarlama yeteneklerine bağlı olarak ticari olarak temin edilebilen birçok farklı Optocoupler türü vardır. Kullanıma bağlı olarak, başlıca dört tip optokuplör mevcuttur.

Photo Transistor kullanan opto-coupler.
Photo Darlington Transistör kullanan opto-bağlayıcı.
Photo TRIAC kullanan opto-coupler.
Photo SCR kullanan opto-coupler.

Foto-Transistörlü Optocoupler

Üstteki resimde iç yapı bir Foto-transistörlü Optocoupler içinde gösterilmektedir. Transistör tipi, PNP veya NPN herhangi bir şey olabilir.

Foto-Transistör, çıkış pini mevcudiyetine bağlı olarak iki tipte olabilir. Soldaki ikinci görüntüde, transistörün tabanına dahili olarak bağlanan ek pin çıkışı var. Bu pim 6, foto transistörün hassasiyetini kontrol etmek için kullanılır. Genellikle pim, yüksek değerli bir direnç kullanarak toprağa veya negatife bağlanmak için kullanılır. Bu konfigürasyonda, gürültü veya elektriksel geçişlerden kaynaklanan yanlış tetikleme etkili bir şekilde kontrol edilebilir.

Ayrıca, Foto-transistör tabanlı optokuplörü kullanmadan önce, kullanıcının transistörün maksimum derecelendirmesini bilmesi gerekir. PC816, PC817, LTV817, K847PH birkaç yaygın olarak kullanılan foto-transistör tabanlı optocoupler'dır. Foto - Transistör bazlı opto-coupler, DC devresiyle ilgili izolasyonda kullanılır.

Fotoğraf Darlington Transistör Optocoupler

Üstteki resimde iki tür sembol vardır, Photo-Darlington bazlı opto-kuplörün iç yapısı gösterilmektedir.

Darlington Transistör, bir transistörün diğer transistör tabanını kontrol ettiği iki transistör çiftidir. Bu konfigürasyonda Darlington Transistör yüksek kazanç yeteneği sağlar. Her zamanki gibi LED kızılötesi ışık yayar ve çift transistörün tabanını kontrol eder.

Bu tip opto-kuplör, izolasyon için DC devresiyle ilgili alanda da kullanılır. Transistörün tabanına dahili olarak bağlanan 6. pim, daha önce foto-transistör açıklamasında tartışıldığı gibi transistörün hassasiyetini kontrol etmek için kullanılır. 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, H21B3 birkaç foto-Darlington bazlı opto-bağlayıcı örneğidir.

Photo-TRIAC Optocoupler

Üstteki resimde dahili yapı veya TRIAC bazlı opto-bağlayıcı gösterilmektedir.

TRIAC, esas olarak AC tabanlı kontrol veya anahtarlamanın gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Led, DC kullanılarak kontrol edilebilir ve AC'yi kontrol etmek için TRIAC kullanılabilir. Opto-kuplör bu durumda da mükemmel izolasyon sağlar. İşte bir Triac Uygulaması. Foto-TRIAC bazlı opto-kuplör örnekleri, IL420 , 4N35 vb., TRIAC bazlı opto-coupler örneğidir.

Photo-SCR tabanlı Optocoupler

Silikon kontrollü doğrultucu için SCR standı, SCR ayrıca Tristör olarak da adlandırılır. Üstteki resimde bir Photo-SCR bazlı opto-kuplörün iç yapısı gösterilmektedir. Diğer opto-kuplörlerde olduğu gibi, LED Kızılötesi yayar. SCR, LED'in yoğunluğuyla kontrol edilir. AC ile ilgili devrelerde kullanılan foto-SCR tabanlı Opto-bağlayıcı. Tristör hakkında daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz.

Foto-SCR bazlı opto-kuplörlere birkaç örnek: - MOC3071, IL400, MOC3072 vb.

Optocoupler Uygulamaları

Daha önce tartışıldığı gibi DC devresinde birkaç Optocoupler ve AC ile ilgili işlemlerde birkaç Optocoupler kullanılmıştır. Optocoupler iki taraf arasında doğrudan elektrik bağlantısına izin vermediğinden, Optocoupler'ın ana uygulaması iki devreyi izole etmektir.

Transistörün uygulamayı değiştirmek için kullanılabileceği yerde olduğu gibi Optocoupler kullanılabilir. Yüksek voltajlı bir devreden dijital darbeler veya analog bilgilerin gerekli olduğu çeşitli mikro denetleyici ile ilgili işlemlerde kullanılabilir, Optocoupler bu ikisi arasında mükemmel izolasyon için kullanılabilir.

Opto-coupler, AC algılama, DC kontrolü ile ilgili işlemler için kullanılabilir. Opto-transistörlerin birkaç uygulamasını görelim.

DC Devresini Anahtarlamak için Optokuplör:

Üst devrede, Foto-Transistör bazlı bir optokuplör devresi kullanılır. Tipik bir Transistör anahtarı gibi davranacaktır. Şematikte, düşük maliyetli bir foto-transistör bazlı opto-bağlayıcı PC817 kullanılmıştır. Kızıl ötesi lamba S1 anahtarı tarafından kontrol edilecektir. Anahtar açıldığında, 9V pil kaynağı LED'e akım sınırlama direnci 10k üzerinden akım sağlayacaktır. Yoğunluk R1 direnci tarafından kontrol edilir. Değeri değiştirirsek direnci düşürürsek ledin şiddeti yüksek olur ve transistör kazancı yüksek olur.

Diğer tarafta transistör, dahili kızılötesi led tarafından kontrol edilen bir foto-transistördür, led kızılötesi ışık yaydığında foto transistör temas edecek ve VOUT, ona bağlı yükü kapatacak şekilde 0 olacaktır. Transistörün veri sayfasına göre toplayıcı akımının 50mA olduğunu hatırlamak gerekir. R2, VOUT 5v'yi sağlar. R2 bir çekme direncidir.

Aşağıdaki videoda opto-coupler kullanarak bir LED'in değiştirildiğini görebilirsiniz…

Bu konfigürasyonda, foto-transistör bazlı opto-kuplör, darbeleri veya kesintileri tespit etmek için mikro kontrolör ile birlikte kullanılabilir.

AC Voltajını Algılamak için Optokuplör:

Burada AC voltajını tespit etmek için başka bir devre gösterilmiştir. Kızılötesi led, iki 100k direnç kullanılarak kontrol edilir. Bir 200k direnç yerine kullanılan iki 100k direnç, kısa devre ile ilgili koşullar için ekstra güvenlik içindir. LED, duvar prizi Hattı (L) ve Nötr hatta (N) bağlanır. S1'e basıldığında led kızılötesi ışık vermeye başlar. Foto transistör bir yanıt verir ve VOUT'u 5V'den 0V'a dönüştürür.

Bu konfigürasyonda opto-kuplör, AC voltaj tespitinin gerekli olduğu mikro kontrol birimi gibi alçak gerilim devresine bağlanabilir. Çıktı kare Yüksek ila Düşük darbe üretecektir.

Şu andan itibaren, birinci devre DC devresini kontrol etmek veya anahtarlamak için kullanılır ve ikincisi, AC devresini tespit etmek ve DC devresini kontrol etmek veya anahtarlamaktır. Daha sonra DC devresini kullanarak AC devresini kontrol etmeyi göreceğiz.

DC voltaj kullanarak AC Devresini Kontrol Etmek için Optokuplör:

Üst devrede LED yine 10k direnç ve anahtarın durumu aracılığıyla 9V pil ile kontrol edilir. Diğer tarafta, AC LAMP'ı 220V AC çıkışından kontrol eden bir foto-TRIAC tabanlı opto-bağlayıcı kullanılır. 68R direnci, opto-coupler ünitesinin içindeki foto-TRIAC tarafından kontrol edilen BT136 TRIAC'ı kontrol etmek için kullanılır.

Bu tip konfigürasyon, düşük voltajlı devre kullanarak elektrikli cihazları kontrol etmek için kullanılır. IL420, foto-TRIAC bazlı bir Opto-bağlayıcı olan üst şemada kullanılır.

Bu tip devre dışında bir opto-kuplör, SMPS'de ikincil taraf kısa devre veya aşırı akım durumu bilgisini birincil tarafa göndermek için kullanılabilir.

Optocoupler IC'yi gerçek eylemde görmek istiyorsanız, aşağıdaki devreleri kontrol edin:

Octocoupler'a Giriş ve ATmega8 ile Arayüz Oluşturma
GSM ve Arduino kullanarak Ön Ödemeli Enerji Ölçer
IR Uzaktan Kumandalı TRIAC Dimmer Devresi
Raspberry Pi Karanlık ve AC Güç Hattı Kapalı Dedektörlü Acil Durum Işığı
PIC Mikrodenetleyiciyi kullanarak IR Uzaktan Kontrollü Ev Otomasyonu