Optokobler: dens typer og forskjellige anvendelser i likestrøm / vekselstrømskretser

Optokobler er en elektronisk komponent som overfører elektriske signaler mellom to isolerte kretser. Optokobler også kalt Opto-isolator, fotokobling eller optisk isolator.

Ofte i kretser, spesielt lavspente eller svært støysensitive kretser, brukes Optocoupler til å isolere kretser for å forhindre elektrisk kollisjonssjanse eller for å utelukke uønskede lyder. I det nåværende kommersielle markedet kan vi kjøpe Opto-kobling med 10 kV til 20 kV inngang for å motstå spenningskapasitet, med en spesifikasjon på 25 kV / us spenningstransienter.

Intern struktur av optokobler

Dette er den interne strukturen til optokoblingen. På venstre side er pinne 1 og pinne 2 utsatt, det er en LED (lysemitterende diode), LED-en avgir infrarødt lys til den lysfølsomme transistorenpå høyre side. Fototransistoren kobler utgangskretsene av samleren og emitteren, det samme som typiske BJT-transistorer. Lysstyrken på LED-en styrer direkte fototransistoren. Siden LED kan styres av en annen krets, og fototransistoren kan kontrollere forskjellige kretser, slik at to uavhengige kretser kan styres av Optocoupler. Mellom fototransistoren og den infrarøde LED-en er rommet også gjennomsiktig og ikke-ledende materiale. den isolerer to forskjellige kretser elektrisk. Det uthulede rommet mellom LED og fototransistor kan lages ved hjelp av glass, luft eller en gjennomsiktig plast, den elektriske isolasjonen er mye høyere, vanligvis 10 kV eller høyere.

Typer optokoblinger

Det er mange forskjellige typer optokoblinger tilgjengelig kommersielt basert på deres behov og bytteegenskaper. Avhengig av bruken er det hovedsakelig fire typer optokoblinger tilgjengelig.

Optokobler som bruker Photo Transistor.
Optokobling som bruker Photo Darlington Transistor.
Optokobling som bruker Photo TRIAC.
Optokobler som bruker Photo SCR.

Photo-Transistor Optocoupler

På det øvre bildet vises den interne konstruksjonen inne i en optokobler for fototransistor. Transistortypen kan være hva som helst, enten PNP eller NPN.

Photo-Transistor kan være ytterligere av to typer, avhengig av tilgjengeligheten for utgangsstiften. På det andre bildet til venstre er det en ekstra pin ut som er internt koblet til transistorens base. Denne pinnen 6 brukes til å kontrollere følsomheten til fototransistoren. Ofte brukes pinnen til å koble til jord eller negativ ved hjelp av en motstand med høy verdi. I denne konfigurasjonen kan falske utløsere på grunn av støy eller elektriske transienter styres effektivt.

Også før bruker Photo-transistor basert optocoupler, må brukeren vite maksimal vurdering av transistoren. PC816, PC817, LTV817, K847PH er få brukte fototransistorbaserte optokoblinger. Foto - Transistorbasert optokobler brukes i likestrømsrelatert isolasjon.

Photo-Darlington Transistor Optocoupler

I det øvre bildet er det to typer symboler, intern konstruksjon av Photo-Darlington- basert optokobling vises.

Darlington Transistor er to transistorpar, hvor en transistor styrer annen transistorbase. I denne konfigurasjonen gir Darlington Transistor høy forsterkningsevne. Som vanlig sender LED-en ut infrarød LED og styrer basen til par-transistoren.

Denne typen optokobler brukes også i DC-kretsrelatert område for isolasjon. Den sjette pinnen som er internt koblet til transistorens base, brukes til å kontrollere transistorens følsomhet som diskutert tidligere i fototransistorbeskrivelsen. 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, H21B3 er få eksempler på foto-Darlington-basert optokobling.

Photo-TRIAC optokobler

På det øvre bildet vises den interne konstruksjonen eller den TRIAC- baserte optokoblingen.

TRIAC brukes hovedsakelig der AC-basert kontroll eller bytte er nødvendig. Ledet kan styres ved hjelp av DC, og TRIAC brukes til å kontrollere AC. Optokoblingen gir også utmerket isolasjon. Her er en Triac-applikasjon. De foto-TRIAC-baserte optokoblingseksemplene er IL420 , 4N35 osv. Er eksempler på TRIAC-basert optokobler.

Foto-SCR-basert optokobler

SCR-stativ for silisiumstyrt likeretter, SCR også referert til som Thyristor. På det øvre bildet vises en Photo-SCR-basert optokoblerens interne konstruksjon. Samme som andre optokoblinger, lysdioden avgir infrarød. SCR styres av intensiteten til LED-en. Photo-SCR-basert optokobler brukt i vekselstrøm relatert kretsløp. Lær mer om Thyristor her.

Få eksempler på foto-SCR-baserte optokoblinger er: - MOC3071, IL400, MOC3072 etc.

Bruk av optokobler

Som diskutert før, er det få optokoblinger som brukes i likestrømskrets, og få optokoblere som brukes i vekselstrømrelaterte operasjoner. Ettersom Optocoupler ikke tillater direkte elektrisk forbindelse mellom to sider, er Optocouplerens viktigste anvendelse å isolere to kretser.

Fra å bytte annen applikasjon, samme som når transistor kan brukes til å bytte applikasjon, kan Optocoupler brukes. Den kan brukes i forskjellige mikrokontroller-relaterte operasjoner der digitale pulser eller analog informasjon som trengs fra høyspenningskrets, Optocoupler kan brukes for utmerket isolasjon mellom disse to.

Optokobling kan brukes til vekselstrømsdeteksjon, likestrømskontrollrelatert drift. La oss se få anvendelser av Opto-transistorer.

Optokobler for å bytte DC-krets:

I den øvre kretsen brukes en Photo-Transistor-basert optokoblingskrets. Det vil fungere som en typisk transistorbryter. I skjemaet brukes en billig fototransistorbasert optokobler PC817. Den infrarøde ledningen vil bli styrt av S1-bryteren. Når bryteren vil være på, vil 9V batterikilde gi strøm til LED-en via strømbegrensningsmotstanden 10k. Intensiteten styres av R1-motstanden. Hvis vi endrer verdien og gjør motstanden lavere, vil intensiteten på ledningen være høy, slik at transistoren blir høy.

På den andre siden er transistoren en fototransistor som styres av den interne infrarøde ledningen, når ledet avgir infrarødt lys vil fototransistoren komme i kontakt, og VOUT vil være 0 og slå av belastningen som er koblet over den. Det er nødvendig å huske at i henhold til databladet er transistorens samlerstrøm 50mA. R2 gir VOUT 5v. R2 er en opptrekksmotstand.

Du kan se byttingen av en LED ved hjelp av optokoblingen i videoen nedenfor…

I denne konfigurasjonen kan den fototransistorbaserte optokoblingen brukes med mikrokontrolleren for å oppdage pulser eller avbryte.

Optokobler for å oppdage vekselstrøm:

Her vises en annen krets for å oppdage vekselstrømmen. Den infrarøde ledningen styres ved hjelp av to 100k motstand. De to 100k motstanden som brukes i stedet for en 200k motstand er for ekstra sikkerhet for kortslutningsrelatert tilstand. LED-en er koblet på tvers av vegguttaket Line (L) & Neutral line (N). Når du trykker på S1, begynner LED å avgi infrarødt lys. Fototransistoren reagerer og konverterer VOUT fra 5V til 0V.

I denne konfigurasjonen kan optokoblingen kobles over lavspenningskrets, for eksempel mikrokontrollerenhet der det kreves vekselspenningsdeteksjon. Utgangen vil produsere kvadratisk høy til lav puls.

Fra nå av brukes den første kretsen til å kontrollere eller bytte DC-kretsen, og den andre er å oppdage AC-kretsen og kontrollere eller bytte DC-krets. Deretter vil vi se styring av vekselstrømkrets ved hjelp av likestrømskrets.

Optokobler for styring av vekselstrømkrets ved bruk av likestrøm:

I den øvre kretsen styres lysdioden igjen av 9V batteri gjennom 10k motstand og bryterens tilstand. På den andre siden brukes en foto-TRIAC-basert optokobler som styrer AC-LAMPEN fra 220V-stikkontakten. 68R-motstanden brukes til å kontrollere BT136 TRIAC som styres av foto-TRIAC inne i optokoblingsenheten.

Denne typen konfigurasjon brukes til å kontrollere elektriske apparater ved hjelp av lavspenningskretser. IL420 brukes i det øvre skjemaet, som er en foto-TRIAC-basert optokobler.

Annet enn denne typen kretser kan en optokobler brukes i SMPS for å sende kortslutnings- eller overstrømsinformasjon til primærsiden.

Hvis du vil se Optocoupler IC i reell handling, sjekk kretsene nedenfor:

Introduksjon til oktokobler og grensesnitt med ATmega8
Forhåndsbetalt energimåler ved bruk av GSM og Arduino
IR-fjernkontrollert TRIAC-dimmerkrets
Raspberry Pi Nødlys med mørke og vekselstrømav-detektor
IR fjernstyrt hjemmeautomatisering ved hjelp av PIC Microcontroller