Optokobler: dens typer og forskellige anvendelser i jævn- / vekselstrømskredsløb

Optokobler er en elektronisk komponent, der overfører elektriske signaler mellem to isolerede kredsløb. Optokobler også kaldet Opto-isolator, fotokobling eller optisk isolator.

Ofte i kredsløb, især lavspændings- eller meget støjfølsomme kredsløb, bruges Optocoupler til at isolere kredsløb for at forhindre elektrisk kollisionschance eller for at udelukke uønskede lyde. På det nuværende kommercielle marked kan vi købe Opto-kobling med 10 kV til 20 kV input til output modstå spændingskapacitet med en specifikation på 25 kV / us spændingstransienter.

Intern struktur af optokobleren

Dette er optokoblingens interne struktur. På venstre side er pin 1 og pin 2 eksponeret, det er en LED (lysemitterende diode), LED'en udsender infrarødt lys til den lysfølsomme transistorpå den højre side. Fototransistoren skifter udgangskredsløbet med sin samler og emitter, det samme som typiske BJT-transistorer. Lysstyrken på LED'en styrer direkte fototransistoren. Da LED'en kan styres af et andet kredsløb, og fototransistoren kan styre forskellige kredsløb, så to uafhængige kredsløb kan styres af Optocoupler. Mellem fototransistoren og den infrarøde LED er rummet også gennemsigtigt og ikke-ledende materiale; det isolerer elektrisk to forskellige kredsløb elektrisk. Det udhulede rum mellem LED og fototransistor kan laves ved hjælp af glas, luft eller en gennemsigtig plast, den elektriske isolation er meget højere, typisk 10 kV eller højere.

Typer af optokoblere

Der er mange forskellige typer optokoblere fås kommercielt baseret på deres behov og skiftemuligheder. Afhængig af brugen er der hovedsagelig fire typer optokoblere til rådighed.

Optokobler, der bruger Photo Transistor.
Optokobler, der bruger Photo Darlington Transistor.
Optokobler, der bruger Photo TRIAC.
Optokobler, der bruger Photo SCR.

Fototransistor-optokobler

På det øverste billede vises den interne konstruktion inde i en Photo-transistor Optocoupler. Transistortypen kan være hvad enten det er PNP eller NPN.

Fototransistor kan være yderligere af to typer afhængigt af tilgængeligheden af udgangsstiften. På det andet billede til venstre er der en ekstra pin out, der er internt forbundet med transistorens base. Denne pin 6 bruges til at kontrollere følsomheden af fototransistoren. Ofte bruges stiften til at forbinde med jord eller negativ ved hjælp af en modstand med høj værdi. I denne konfiguration kan falsk udløsning på grund af støj eller elektriske transienter styres effektivt.

Før brugeren bruger Photo-transistor-baseret optokobler, skal brugeren også kende transistorens maksimale rating. PC816, PC817, LTV817, K847PH er få udbredte fototransistorbaserede optokoblere. Foto - Transistorbaseret optokobler bruges i DC-kredsløbsrelateret isolation.

Photo-Darlington Transistor Optocoupler

I det øverste billede er der to typer symboler, intern konstruktion af Photo-Darlington- baseret optokobler vises.

Darlington Transistor er to transistorpar, hvor en transistor styrer anden transistorbase. I denne konfiguration giver Darlington Transistor høj forstærkningsevne. Som sædvanlig udsender LED en infrarød LED og styrer basen af par-transistoren.

Denne type optokobler bruges også i jævnstrømsrelateret område til isolering. Den sjette stift, der er internt forbundet til transistorens bund, bruges til at kontrollere transistorens følsomhed som beskrevet tidligere i fototransistorbeskrivelsen. 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, H21B3 er få eksempler på foto-Darlington-baseret optokobler.

Foto-TRIAC optokobler

I det øverste billede vises den interne konstruktion eller den TRIAC- baserede optokobler.

TRIAC bruges hovedsageligt hvor AC-baseret styring eller omskiftning er nødvendig. LED'en kan styres ved hjælp af DC, og TRIAC bruges til at kontrollere AC. Optokobling giver også fremragende isolering i dette tilfælde. Her er en Triac-applikation. De foto-TRIAC-baserede optokoblereksempler er IL420 , 4N35 osv. Er eksempler på TRIAC-baseret optokobler.

Foto-SCR-baseret optokobler

SCR-stativ til siliciumstyret ensretter, SCR kaldes også Thyristor. På det øverste billede vises en Photo-SCR-baseret optokoblerens interne konstruktion. Samme som med andre optokoblinger udsender LED-en infrarød. SCR styres af LED-intensiteten. Foto-SCR-baseret optokobler, der bruges i vekselstrømsrelaterede kredsløb. Lær mere om Thyristor her.

Få eksempler på foto-SCR-baserede optokoblinger er: - MOC3071, IL400, MOC3072 osv.

Anvendelser af optokobler

Som tidligere omtalt, anvendte få optokoblere i jævnstrømskredsløb, og få optokoblere anvendt i vekselstrømsrelaterede operationer. Da Optocoupler ikke tillader direkte elektrisk forbindelse mellem to sider, er Optocouplerens primære anvendelse at isolere to kredsløb.

Fra at skifte anden applikation, samme som hvor transistor kan bruges til at skifte applikation, kan optokobleren bruges. Det kan bruges i forskellige mikrocontroller-relaterede operationer, hvor digitale impulser eller analog information er nødvendig fra et højspændingskredsløb, Optocoupler kan bruges til fremragende isolering mellem disse to.

Optokobling kan bruges til vekselstrømsregistrering, jævnstrømsrelaterede operationer. Lad os se få anvendelser af Opto-transistorer.

Optokobler til at skifte DC-kredsløb:

I det øverste kredsløb anvendes et Photo-Transistor-baseret optokoblingskredsløb. Det fungerer som en typisk transistorafbryder. I skemaet anvendes en billigt fototransistorbaseret optokobler PC817. Den infrarøde led styres af S1-kontakten. Når kontakten er tændt, vil 9V-batterikilden levere strøm til LED'en via den strømbegrænsende modstand 10k. Intensiteten styres af R1-modstanden. Hvis vi ændrer værdien og gør modstanden lavere, vil ledets intensitet være høj, hvilket får transistoren til at blive høj.

På den anden side er transistoren en fototransistor, der styres af den interne infrarøde led, når ledet udsender infrarødt lys, vil fototransistoren kontakte og VOUT vil være 0 og slukke for den belastning, der er forbundet over den. Det er nødvendigt at huske, at i henhold til databladet er transistorens kollektorstrøm 50mA. R2 giver VOUT 5v. R2 er en pull-up modstand.

Du kan se skiftet mellem en LED ved hjælp af en optokobler i nedenstående video…

I denne konfiguration kan den fototransistorbaserede optokobler bruges med mikrocontrolleren til detektering af impulser eller afbrydelse.

Optokobler til detektering af vekselstrøm:

Her vises et andet kredsløb til at detektere AC-spændingen. Den infrarøde LED styres ved hjælp af to 100k modstand. De to 100k modstand, der bruges i stedet for en 200k modstand, er til ekstra sikkerhed for kortslutningsrelateret tilstand. LED'en er forbundet over stikkontakten Line (L) & Neutral line (N). Når du trykker på S1, begynder ledet at udsende infrarødt lys. Fototransistoren reagerer og konverterer VOUT fra 5V til 0V.

I denne konfiguration kan optokoblingen tilsluttes på tværs af lavspændingskredsløb, såsom en mikrocontrollerenhed, hvor det kræves, at der er detekteret vekselstrøm. Outputtet producerer kvadratisk høj til lav puls.

Fra nu af bruges det første kredsløb til at styre eller skifte DC-kredsløbet, og det andet er at detektere AC-kredsløbet og styre eller skifte DC-kredsløbet. Dernæst ser vi styring af vekselstrømskredsløb ved hjælp af jævnstrømskredsløb.

Optokobler til styring af AC-kredsløb ved hjælp af jævnstrømsspænding:

I det øverste kredsløb styres LED'en igen af 9V batteri gennem 10k modstand og afbryderens tilstand. På den anden side anvendes en foto-TRIAC-baseret optokobler, som styrer AC-LAMPEN fra 220V-stikkontakten. 68R-modstanden bruges til at styre BT136 TRIAC, som styres af foto-TRIAC inde i optokoblingsenheden.

Denne type konfiguration bruges til at styre elektriske apparater ved hjælp af lavspændingskredsløb. IL420 bruges i det øverste skema, som er en foto-TRIAC-baseret optokobler.

Bortset fra denne type kredsløb kan en optokobler bruges i SMPS til at sende kortslutnings- eller overstrømsoplysninger til den primære side.

Hvis du vil se Optocoupler IC i reel handling, skal du kontrollere nedenstående kredsløb:

Introduktion til Octocoupler og interfacing med ATmega8
Forudbetalt energimåler ved hjælp af GSM og Arduino
IR fjernstyret TRIAC lysdæmper kredsløb
Raspberry Pi-nødlys med mørke og vekselstrømsafbryder-detektor
IR-fjernstyret hjemmeautomatisering ved hjælp af PIC Microcontroller