- Notranja zgradba optičnega sklopnika
- Vrste optičnih sklopnikov
- Foto-tranzistorski optični sklopnik
- Foto-darlingtonski tranzistorski optični sklopnik
- Optični sklopnik Photo-TRIAC
- Optični sklopnik na osnovi foto-SCR
- Uporabe Optocouplerja
- Optični sklopnik za preklapljanje enosmernega tokokroga:
- Optični sklopnik za zaznavanje izmenične napetosti:
- Optični sklopnik za krmiljenje izmeničnega tokokroga z enosmerno napetostjo:
Opto-sklopka je elektronska komponenta, ki prenaša električne signale med dvema izoliranima vezjema. Optocoupler se imenuje tudi Optoizolator, foto spojnik ali optični izolator.
Optocoupler se pogosto uporablja v vezjih, zlasti v nizkonapetostnih ali zelo občutljivih na hrup, za izolacijo vezja, da se preprečijo možnosti električnega trčenja ali izključijo neželeni zvoki. Na sedanjem komercialnem trgu lahko kupimo opto sklopko z vhodom od 10 kV do 20 kV za izhodno vzdržljivo napetost s specifikacijami napetosti 25 kV / uS.
Notranja zgradba optičnega sklopnika
To je notranja zgradba optičnega sklopnika. Na levi strani sta izpostavljena nožica 1 in nožica 2, to je LED (svetleča dioda), LED oddaja infrardečo svetlobo na fotoobčutljivi tranzistorna desni strani. Foto-tranzistor preklopi izhodno vezje s svojim zbiralnikom in oddajnikom, enako kot tipični BJT tranzistorji. Intenzivnost LED diode neposredno nadzoruje foto-tranzistor. Ker je LED mogoče krmiliti z drugačnim vezjem, foto tranzistor pa lahko upravlja različna vezja, tako da lahko dva neodvisna vezja krmili Optocoupler. Tudi med fototranzistorjem in infrardečo LED je prostor prozoren in neprevoden material; gre za električno izolacijo dveh različnih vezij. Votli prostor med LED in foto-tranzistorjem je mogoče narediti s steklom, zrakom ali prozorno plastiko, električna izolacija je veliko večja, običajno 10 kV ali več.
Vrste optičnih sklopnikov
Obstaja veliko različnih vrst optičnih sklopnikov, ki so na voljo na trgu glede na njihove potrebe in preklopne zmožnosti. Glede na uporabo so na voljo večinoma štiri vrste optičnih sklopnikov.
- Opto-spojnik, ki uporablja Photo Transistor.
- Opto-spojnik, ki uporablja Photo Darlington tranzistor.
- Opto sklopka, ki uporablja Photo TRIAC.
- Opto sklopka, ki uporablja Photo SCR.
Foto-tranzistorski optični sklopnik
Na zgornji sliki je prikazana notranja konstrukcija znotraj foto-tranzistorskega optičnega sklopnika. Tip tranzistorja je lahko karkoli, bodisi PNP ali NPN.
Foto-tranzistor je lahko dveh vrst, odvisno od razpoložljivosti izhodnega zatiča. Na drugi sliki na levi strani je dodatni zatič, ki je notranje povezan z osnovo tranzistorja. Ta pin 6 se uporablja za nadzor občutljivosti foto-tranzistorja. Pogosto se zatič uporablja za povezavo z ozemljitvijo ali negativom z uporom visoke vrednosti. V tej konfiguraciji je mogoče učinkovito nadzorovati lažno proženje zaradi hrupa ali električnih prehodov.
Pred uporabo optičnega sklopnika, ki temelji na foto-tranzistorju, mora uporabnik poznati največjo oceno tranzistorja. PC816, PC817, LTV817, K847PH je malo široko uporabljenih optičnih sklopnikov na osnovi foto-tranzistorjev. Fotografija - Optična spojka na osnovi tranzistorja se uporablja pri izolaciji, povezani z enosmernim tokom.
Foto-darlingtonski tranzistorski optični sklopnik
Na zgornji sliki sta dve vrsti simbolov, prikazana je notranja konstrukcija optičnega sklopnika na osnovi Photo-Darlingtona.
Darlingtonski tranzistor je dva tranzistorska para, pri čemer en tranzistor nadzira drugo tranzistorsko bazo. V tej konfiguraciji Darlingtonski tranzistor zagotavlja visoko ojačitveno sposobnost. Kot ponavadi LED oddaja infrardeči led in nadzoruje dno parnega tranzistorja.
Ta vrsta optičnega sklopnika se uporablja tudi na območju enosmernega tokokroga za izolacijo. 6. zatič, ki je notranje povezan z dnom tranzistorja, se uporablja za nadzor občutljivosti tranzistorja, kot je bilo opisano prej v opisu foto-tranzistorja. 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, H21B3 je nekaj optičnih spojnikov, ki temeljijo na Darlingtonu.
Optični sklopnik Photo-TRIAC
Na zgornji sliki je prikazana notranja konstrukcija ali optična spojka na osnovi TRIAC.
TRIAC se uporablja predvsem tam, kjer je potrebno krmiljenje ali preklapljanje na osnovi izmeničnega toka. LED lahko nadzorujete z enosmernim tokom, TRIAC pa za nadzor izmeničnega toka. Opto-spenjača tudi v tem primeru zagotavlja odlično izolacijo. Tu je ena aplikacija Triac. Primeri optičnih sklopk na osnovi foto-TRIAC so IL420 , 4N35 itd., Primer optičnih sklopk na osnovi TRIAC.
Optični sklopnik na osnovi foto-SCR
SCR stojalo za silicijev usmernik, SCR se imenuje tudi tiristor. Na zgornji sliki je prikazana notranja konstrukcija optične sklopke na osnovi Photo-SCR. Tako kot drugi optični sklopniki LED oddaja infrardeči. SCR nadzoruje jakost LED. Opto-spojnik na osnovi foto-SCR, ki se uporablja v vezjih, povezanih z izmeničnim tokom. Več o tiristorju preberite tukaj.
Nekaj primerov optičnih spojnic na osnovi foto-SCR je: - MOC3071, IL400, MOC3072 itd.
Uporabe Optocouplerja
Kot je bilo že omenjeno, je bilo nekaj optičnih sklopnikov, ki se uporabljajo v enosmernem tokokrogu, in nekaj optičnih sklopnikov, ki se uporabljajo pri operacijah, povezanih z izmeničnim tokom. Ker Optocoupler ne omogoča neposredne električne povezave med obema stranema, je glavna uporaba Optocouplera izolacija dveh vezij.
Od preklopa druge aplikacije, tako kot pri tranzistorju za preklapljanje med aplikacijami, lahko uporabimo Optocoupler. Uporablja se lahko pri različnih operacijah, povezanih z mikrokrmilnikom, kjer lahko digitalne impulze ali analogne informacije, potrebne iz visokonapetostnega vezja, uporabimo za odlično izolacijo med njima.
Opto sklopka se lahko uporablja za odkrivanje izmeničnega toka in operacije, povezane z enosmernim tokom. Oglejmo si nekaj aplikacij opto-tranzistorjev.
Optični sklopnik za preklapljanje enosmernega tokokroga:
V zgornjem vezju se uporablja optični sklop na osnovi foto-tranzistorja. Deloval bo kot tipično tranzistorsko stikalo. V shemi je uporabljen nizkocenovni optični sklopnik na osnovi foto-tranzistorja PC817. Infra-rdeče LED bo pod nadzorom stikala S1. Ko bo stikalo vklopljeno, bo vir 9V akumulatorja zagotavljal tok LED prek trenutnega omejevalnega upora 10k. Intenzivnost nadzoruje upor R1. Če spremenimo vrednost in zmanjšamo upor, bo intenzivnost led diode visoka, zaradi česar bo tranzistor dobil veliko več.
Na drugi strani je tranzistor fototranzistor, ki ga nadzoruje notranji infrardeči led, ko led oddaja infrardečo svetlobo, se bo foto tranzistor dotaknil in VOUT bo 0 izklopil tovor, povezan preko njega. Treba si je zapomniti, da je v tehničnem listu kolektorski tok tranzistorja 50 mA. R2 zagotavlja VOUT 5v. R2 je vlečni upor.
V spodnjem videu si lahko ogledate preklop LED z optično spojko…
V tej konfiguraciji se optični sklopnik na osnovi foto-tranzistorja lahko uporablja z mikrokrmilnikom za zaznavanje impulzov ali prekinitev.
Optični sklopnik za zaznavanje izmenične napetosti:
Tu je prikazano drugo vezje za zaznavanje izmenične napetosti. Infrardeči LED se krmili z dvema 100k uporoma. Dva upora 100k, uporabljena namesto enega upora 200k, sta za dodatno varnost v zvezi s kratkim stikom. LED je priključen preko vtičnice (L) in nevtralne črte (N). Ko pritisnete S1, led začne oddajati infrardečo svetlobo. Foto tranzistor se odzove in pretvori VOUT iz 5V v 0V.
V tej konfiguraciji je opto sklopko mogoče priključiti preko nizkonapetostnega vezja, kot je mikrokrmilna enota, kjer je potrebno zaznavanje izmenične napetosti. Izhod bo dal kvadratni impulz od visokega do nizkega.
Zdaj se prvo vezje uporablja za krmiljenje ali preklapljanje enosmernega tokokroga, drugo pa za zaznavanje izmeničnega tokokroga in krmiljenje ali preklapljanje enosmernega tokokroga. Nato bomo videli krmiljenje izmeničnega tokokroga z enosmernim vezjem.
Optični sklopnik za krmiljenje izmeničnega tokokroga z enosmerno napetostjo:
V zgornjem vezju LED spet krmili 9V baterija skozi 10k upor in stanje stikala. Na drugi strani je uporabljen optični sklopnik na osnovi foto-TRIAC, ki krmili AC LAMP iz 220V AC vtičnice. Upor 68R se uporablja za nadzor BT136 TRIAC, ki ga krmili foto-TRIAC znotraj enote optičnega sklopnika.
Ta vrsta konfiguracije se uporablja za nadzor električnih naprav z uporabo nizkonapetostnih vezij. IL420 je uporabljen v zgornji shemi, ki je optična spojka na osnovi foto-TRIAC.
Razen te vrste vezij lahko optični sklopnik v SMPS uporabimo za pošiljanje informacij o kratkem stiku sekundarne strani ali nad trenutnim stanjem na primarno stran.
Če želite videti optocoupler IC v resnici, preverite spodnja vezja:
- Uvod v Octocoupler in povezovanje z ATmega8
- Predplačniški merilnik energije z uporabo GSM in Arduino
- IR daljinski upravljalnik TRIAC Dimmer Circuit
- Zasilna lučka Raspberry Pi z detektorjem teme in izmeničnega toka
- IR daljinsko vodena avtomatizacija doma z uporabo mikrokrmilnika PIC