Optocoupler - özellikler, cihaz, uygulama

optokuplör nedir

Optocoupler, ana fonksiyonel parçaları bir ışık kaynağı ve bir fotodetektör olan, birbirine galvanik olarak bağlı olmayan, ancak ortak bir sızdırmaz mahfazaya yerleştirilmiş bir optoelektronik cihazdır. Bir optokuplörün çalışma prensibi, kendisine uygulanan bir elektrik sinyalinin verici tarafta bir parlamaya neden olmasına ve zaten ışık şeklinde olan sinyalin fotodetektör tarafından alınmasına ve alıcıda bir elektrik sinyali başlatmasına dayanır. taraf. Yani, elektronik bileşen içinde optik iletişim yoluyla bir sinyal iletilir ve alınır.

Bir optokuplör, en basit optokuplör türüdür. Sadece verici ve alıcı parçalardan oluşur. Daha karmaşık bir optokuplör türü, bir veya daha fazla eşleşen veya yükseltici cihaza bağlı birkaç optokuplör içeren bir optoelektronik çiptir.

Bu nedenle, bir optokuplör, fotonların elektriksel olarak nötr olduğu bilindiğinden, sinyal kaynağı ile alıcısı arasında galvanik bağlantı olmaksızın bir devrede optik bir sinyalin iletimini sağlayan elektronik bir bileşendir.

Optokuplörlerin yapısı ve özellikleri

Spektrumun bu kısmı soğumadan fotodedektörler olarak çalışabilen yoğun radyasyon kaynakları ile karakterize edildiğinden, optokuplörler yakın kızılötesi ve görünür bölgelerde hassas olan fotodedektörler kullanır. Silikon bazlı pn bağlantılı (diyotlar ve transistörler) fotodetektörler evrenseldir, maksimum spektral hassasiyet bölgeleri 0,8 μm'ye yakındır.

Optokuplör öncelikle akım iletim oranı (CTR), yani giriş ve çıkış akımlarının oranı ile karakterize edilir. Bir sonraki parametre, sinyal iletim hızıdır, gerçekte iletilen darbeler için yükselme süresi tr ve kesme tf ile ilgili optokuplör çalışmasının kesme frekansı fc'dir. Son olarak, optokuplörü galvanik izolasyon açısından karakterize eden parametreler: izolasyon direnci Riso, maksimum voltaj Viso ve verim Cf.

Optokuplör yapısının bir parçası olan giriş cihazı, vericinin (LED) çalışma noktasını I - V karakteristiğinin doğrusal bölgesine kaydırması için en uygun çalışma koşullarını yaratmak üzere tasarlanmıştır.

Giriş cihazı, düşük (eşik) akımda bile bilgi iletiminin güvenilirliğini sağlayan yeterli hıza ve geniş bir giriş akımı aralığına sahiptir. Optik ortam, ışığın yayıcıdan fotodetektöre iletildiği mahfazanın içinde bulunur.

Kontrollü bir optik kanala sahip optokuplörlerde, elektriksel veya manyetik araçlar kullanılarak optik ortamın özelliklerini etkilemenin mümkün olduğu ek bir kontrol cihazı vardır.Fotodetektör tarafında, sinyal yüksek bir optik-elektrik dönüşüm oranında geri kazanılır.

Fotodedektörün yan tarafındaki çıkış cihazı (örneğin, devrede bulunan bir fototransistör), sinyali optokuplörü takip eden bloklarda daha fazla işlemeye uygun standart bir elektriksel forma dönüştürmek için tasarlanmıştır. Bir optokuplör genellikle giriş ve çıkış cihazları içermez, bu nedenle belirli bir cihazın devresinde normal çalışmayı sağlamak için harici devrelere ihtiyaç duyar.

optokuplör uygulaması

Optik konektörler yaygın olarak kullanılmaktadır. galvanik izolasyon devrelerinde alçak ve yüksek voltaj için devrelerin bulunduğu çeşitli ekipman blokları, kontrol devreleri güç devrelerinden ayrılır: güçlü triyak ve tristörlerin kontrolü, röle devreleri vb.

Diyot, transistör ve direnç optokuplörleri, radyo mühendisliği modülasyonunda ve otomatik kazanç kontrol devrelerinde kullanılır. Optik kanalı açığa çıkararak devre temassız olarak kontrol edilir ve optimum çalışma moduna getirilir.

Optik konektörler o kadar çok yönlüdür ki, o kadar çeşitli endüstrilerde ve o kadar çok benzersiz işlevde kullanılırlar ki, sadece galvanik izolasyon ve temassız kontrol elemanları olarak bile hepsini listelemek imkansızdır.

İşte bunlardan sadece birkaçı: bilgisayarlar, iletişim teknolojisi, otomasyon, radyo ekipmanları, otomatik kontrol sistemleri, ölçü aletleri, kontrol ve düzenleme sistemleri, tıbbi teknoloji, görsel görüntüleme cihazları ve daha birçokları.

Optokuplörlerin Avantajları

Baskılı devre kartlarında optokuplörlerin kullanılması, yüksek ve alçak gerilim, giriş ve çıkış devrelerinin direnç açısından izolasyon gereksinimleri son derece yüksek olduğunda ideal galvanik izolasyon elde etmenizi sağlar. Popüler PC817 optokuplörün verici ve alıcı devreleri arasındaki voltaj, örneğin 5000 V'tur. Ek olarak, optik izolasyon ile yaklaşık 1 pF'lik son derece düşük bir bant genişliği elde edilir.

Doğrudan kontrol devreleri açısından benzersiz tasarım çözümlerine yer bırakırken, optokuplörler kullanılarak temassız kontrolün uygulanması çok kolaydır. Burada ayrıca alıcının kaynağa kesinlikle tepki vermemesi, yani bilginin tek yönlü iletilmesi de önemlidir.

Optokuplörün en geniş bant genişliği, düşük frekansların getirdiği sınırlamaları ortadan kaldırır: ışığın yardımıyla, en azından sabit bir sinyali, hatta bir darbeyi ve darbe transformatörleri kullanarak uygulanması temelde imkansız olan çok dik kenarlarla iletebilirsiniz. Optokuplörün içindeki iletişim kanalı, elektromanyetik alanların etkilerine karşı kesinlikle bağışıktır, bu nedenle sinyal, parazit ve yakalamaya karşı korunur. Son olarak, optokuplörler diğer elektronik bileşenlerle tamamen uyumludur.