Optocoupler: njegove vrste i razna primjena u istosmjernim / izmjeničnim krugovima

Opto-spojnica je elektronička komponenta koja prenosi električne signale između dva izolirana kruga. Optocoupler se naziva i Optoizolator, foto spojnica ili optički izolator.

Često se u krugovima, posebno u krugovima niskog napona ili visoko osjetljivim na buku, Optocoupler koristi za izolaciju sklopova kako bi se spriječile šanse električnog sudara ili isključili neželjeni zvukovi. Na sadašnjem komercijalnom tržištu možemo kupiti opto-spojnicu s ulazom od 10 kV do 20 kV za izlazni naponski kapacitet, sa specifikacijom prijelaznih napona od 25 kV / uS.

Unutarnja struktura optoparnika

To je unutarnja struktura opto-spojnice. Na lijevoj strani izloženi su pin 1 i pin 2, to je LED ( dioda koja emitira svjetlost), LED emitira infracrveno svjetlo na fotoosjetljivi tranzistors desne strane. Foto-tranzistor prebacuje izlazni sklop svojim kolektorom i odašiljačem, isto kao i tipični BJT tranzistori. Intenzitet LED diode izravno kontrolira foto-tranzistor. Budući da se LED-om može upravljati različitim sklopom, a foto tranzistor može upravljati različitim sklopovima, tako da Optocouplerom mogu upravljati dva neovisna kruga. Također, između foto-tranzistora i infracrvene LED diode je prostor proziran i neprovodljiv materijal; električno izolira dva različita kruga. Izdubljeni prostor između LED-a i foto-tranzistora može se napraviti staklom, zrakom ili prozirnom plastikom, električna izolacija je mnogo veća, obično 10 kV ili više.

Vrste optoparnika

Postoji mnogo različitih vrsta optoparnika koji su komercijalno dostupni na temelju njihovih potreba i mogućnosti prebacivanja. Ovisno o upotrebi, dostupne su uglavnom četiri vrste optičkih sprežnika.

1. Opto-spojnica koja koristi Photo Transistor.
2. Opto-spojnica koja koristi Photo Darlington tranzistor.
3. Opto-spojnica koja koristi Photo TRIAC.
4. Opto-spojnica koja koristi Photo SCR.

Foto-tranzistorski optički sprežnik

Na gornjoj slici prikazana je unutarnja konstrukcija unutar foto-tranzistora Optocoupler. Tip tranzistora može biti bilo što, bilo PNP ili NPN.

Foto-tranzistor može biti dvije vrste, ovisno o dostupnosti izlaznog pina. Na drugoj slici s lijeve strane nalazi se dodatni pin koji je iznutra povezan s bazom tranzistora. Ovaj pin 6 koristi se za kontrolu osjetljivosti foto-tranzistora. Često se pin koristi za spajanje sa masom ili negativom pomoću otpora velike vrijednosti. U ovoj se konfiguraciji lažnim aktiviranjem zbog buke ili električnih prijelaznih pojava može učinkovito kontrolirati.

Također, prije upotrebe optičkog sprežnika na bazi foto-tranzistora, korisnik mora znati maksimalnu ocjenu tranzistora. PC816, PC817, LTV817, K847PH su malobrojni optički sprežnici na bazi foto-tranzistora. Fotografija - Optička spojnica zasnovana na tranzistoru koristi se u izolaciji povezanoj s istosmjernim krugom.

Optički sprežnik Photo-Darlington Transistor

Na gornjoj slici postoje dvije vrste simbola, prikazana je unutarnja konstrukcija optičke spojnice temeljene na Photo-Darlingtonu.

Darlington tranzistor je dva para tranzistora, pri čemu jedan tranzistor kontrolira drugu bazu tranzistora. U ovoj konfiguraciji Darlingtonski tranzistor pruža visoku sposobnost pojačanja. Kao i obično, LED emitira infracrvenu led diodu i kontrolira bazu parnog tranzistora.

Ova vrsta optičke sprege također se koristi u području istosmjernog kruga za izolaciju. Šesti pin koji je iznutra povezan s bazom tranzistora, koristi se za kontrolu osjetljivosti tranzistora, kao što je prethodno objašnjeno u opisu foto-tranzistora. 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, H21B3 nekoliko su primjera optičkih spojnica temeljenih na foto-Darlingtonu.

Optički sprežnik Photo-TRIAC

Na gornjoj slici prikazana je unutarnja konstrukcija ili optička spojnica zasnovana na TRIAC -u.

TRIAC se uglavnom koristi tamo gdje je potrebno upravljanje ili prebacivanje na bazi izmjeničnog napona. LED se može kontrolirati pomoću istosmjerne struje, a TRIAC koji se koristi za kontrolu izmjeničnog napajanja. Opto-spojnica i u ovom slučaju pruža izvrsnu izolaciju. Evo jedne aplikacije Triac. Primjeri optičke spojnice na osnovi foto-TRIAC-a su IL420 , 4N35 itd. Primjer su optičke spojnice temeljene na TRIAC-u.

Optički sprežnik zasnovan na foto-SCR-u

SCR postolje za silicijski kontrolirani ispravljač, SCR se naziva i tiristor. Na gornjoj slici prikazana je unutarnja konstrukcija optičke spojnice zasnovane na Photo-SCR-u. Jednako kao i drugi optički spojnici, LED zrače infracrveno. SCR se kontrolira intenzitetom LED-a. Opto-spojnica na bazi Photo-SCR-a koja se koristi u strujnim krugovima povezanim s izmjeničnom strujom. Ovdje saznajte više o tiristoru.

Nekoliko primjera optičkih spojnica temeljenih na foto-SCR-u su: - MOC3071, IL400, MOC3072 itd.

Primjene Optocouplera

Kao što je prethodno spomenuto, nekoliko Optocouplera koji se koriste u istosmjernom krugu i malo Optocouplera koji se koristi u operacijama povezanim s izmjeničnom strujom. Kako Optocoupler ne dopušta izravnu električnu vezu između dvije strane, glavna primjena Optocouplera je izolacija dvaju krugova.

Od prebacivanja druge aplikacije, isto kao kad se tranzistor može koristiti za prebacivanje aplikacije, može se koristiti Optocoupler. Može se koristiti u raznim operacijama povezanim s mikrokontrolerom gdje se digitalni impulsi ili analogne informacije potrebne iz visokonaponskog kruga, Optocoupler mogu koristiti za izvrsnu izolaciju između ove dvije.

Opto-spojnica se može koristiti za otkrivanje izmjenične struje, radnje povezane s DC kontrolom. Pogledajmo nekoliko primjena opto-tranzistora.

Optički sprežnik za prebacivanje istosmjernog kruga:

U gornjem krugu koristi se optički sprežnik zasnovan na foto-tranzistoru. Djelovat će poput tipičnog tranzistorskog prekidača. U shemi se koristi optički sprežnik PC817 koji se temelji na foto-tranzistoru. Infra-crveni LED će biti pod kontrolom prekidač S1. Kad je prekidač uključen, izvor napajanja od 9 V napajat će LED diodu putem otpornika za ograničavanje struje 10 k. Intenzitet kontrolira otpornik R1. Ako promijenimo vrijednost i umanjimo otpor, intenzitet LED-a bit će velik što će povećati pojačanje tranzistora.

S druge strane tranzistor je foto-tranzistor kojim upravlja interni infracrveni led, kada LED emitira infracrveno svjetlo, foto tranzistor će kontaktirati i VOUT će biti 0 isključujući preko njega povezan teret. Potrebno je imati na umu da je prema tehničkom listu kolektorska struja tranzistora 50mA. R2 pruža VOUT 5v. R2 je pull-up otpornik.

Prebacivanje LED diode pomoću optičke spojnice možete vidjeti u donjem videu…

U ovoj konfiguraciji optički sprežnik zasnovan na foto-tranzistoru može se koristiti s mikrokontrolerom za otkrivanje impulsa ili prekida.

Optički sprežnik za otkrivanje izmjeničnog napona:

Ovdje je prikazan drugi krug za otkrivanje izmjeničnog napona. Infracrveni LED se kontrolira pomoću dva 100k otpornika. Dva otpornika od 100 k, koja se koriste umjesto jednog otpora od 200 k, su za dodatnu sigurnost u uvjetima kratkog spoja. LED je povezan preko zidne utičnice (L) i neutralne linije (N). Kada se pritisne S1, vodio led počinje emitirati infracrveno svjetlo. Foto tranzistor daje odgovor i pretvara VOUT iz 5V u 0V.

U ovoj konfiguraciji optički spojnik može se povezati preko niskonaponskog kruga, poput mikrokontrolera, gdje je potrebna detekcija izmjeničnog napona. Izlaz će proizvesti kvadratni visoki do niski puls.

Od sada se prvi krug koristi za upravljanje ili prebacivanje istosmjernog kruga, a drugi je za otkrivanje izmjeničnog kruga i upravljanje ili prebacivanje istosmjernog kruga. Dalje ćemo vidjeti upravljanje izmjeničnim krugom pomoću istosmjernog kruga.

Optoparnik za upravljanje izmjeničnim krugom pomoću istosmjernog napona:

U gornjem krugu LED se opet kontrolira pomoću 9V baterije kroz 10k otpornik i stanje prekidača. S druge strane koristi se optički spojnik zasnovan na foto-TRIAC-u, koji upravlja AC SVJETLOM iz utičnice 220V AC. Otpornik 68R koristi se za upravljanje BT136 TRIAC kojim upravlja foto-TRIAC unutar jedinice opto-spojnice.

Ova vrsta konfiguracije koristi se za upravljanje električnim uređajima pomoću niskonaponskih sklopova. IL420 se koristi u gornjoj shemi, koja je opto-spojnica zasnovana na foto-TRIAC-u.

Osim ove vrste sklopova, optički sprežnik može se koristiti u SMPS za slanje informacija o kratkom spoju ili prekomjernom stanju sekundarne strane na primarnu stranu.

Ako želite vidjeti IC optocoupler u stvarnosti, provjerite donje krugove:

• Uvod u Octocoupler i povezivanje s ATmega8
• Predplaćeno mjerilo energije pomoću GSM-a i Arduina
• IC daljinski upravljani TRIAC krug zatamnjivanja
• Hitno svjetlo Raspberry Pi s detektorom zatamnjenosti i izmjeničnog napajanja
• IR daljinska kontrola kućne automatizacije pomoću PIC mikrokontrolera