Optocuplator: tipurile sale și diverse aplicații în circuite de curent continuu / c.a.

Opto-cuplatorul este o componentă electronică care transferă semnale electrice între două circuite izolate. Optocuplor numit și Optoizolator, cuplaj foto sau izolator optic.

Adesea în circuite, în special circuite de joasă tensiune sau foarte sensibile la zgomot, optocuplatorul este utilizat pentru a izola circuitele pentru a preveni șansele de coliziune electrică sau pentru a exclude zgomotele nedorite. Pe piața comercială actuală, putem cumpăra opto-cuplare cu intrare de 10 kV la 20 kV pentru a rezista la capacitatea de tensiune, cu o specificație a tranzitorilor de tensiune de 25 kV / uS.

Structura internă a optocuplatorului

Aceasta este structura internă a opto-cuplajului. Pe partea stângă pinul 1 și pinul 2 sunt expuse, este un LED (diodă emițătoare de lumină), LED-ul emite lumină infraroșie către tranzistorul fotosensibilpe drumul cel bun. Foto-tranzistorul comută circuitele de ieșire prin colector și emițător, la fel ca tranzistoarele tipice BJT. Intensitatea LED-ului controlează direct foto-tranzistorul. Deoarece LED-ul poate fi controlat de un circuit diferit, iar tranzistorul foto poate controla circuite diferite, astfel încât două circuite independente pot fi controlate de Optocoupler. De asemenea, între foto-tranzistor și LED-ul cu infraroșu, spațiul este material transparent și neconductiv; izolează electric două circuite diferite. Spațiul gol între LED și foto-tranzistor poate fi realizat folosind sticlă, aer sau un plastic transparent, izolarea electrică este mult mai mare, de obicei 10 kV sau mai mare.

Tipuri de optocuploare

Există multe tipuri diferite de optocuploare disponibile în comerț în funcție de nevoile și capacitățile lor de comutare. În funcție de utilizare, sunt disponibile în principal patru tipuri de optocuploare.

Opto-cuplare care utilizează tranzistor foto.
Opto-cuplare care utilizează Photo Darlington Transistor.
Opto-cuplare care utilizează Photo TRIAC.
Opto-cuplare care utilizează Photo SCR.

Optocuplor foto-tranzistor

În imaginea superioară, construcția internă este prezentată în interiorul unui optocuplor foto-tranzistor. Tipul tranzistorului poate fi orice, indiferent dacă este PNP sau NPN.

Photo-Transistorul poate fi suplimentar de două tipuri, în funcție de disponibilitatea pinului de ieșire. În a doua imagine din stânga, există un pin suplimentar care este conectat intern cu baza tranzistorului. Acest pin 6 este utilizat pentru a controla sensibilitatea foto-tranzistorului. Adesea pinul este utilizat pentru a se conecta la sol sau negativ folosind un rezistor de mare valoare. În această configurație, declanșarea falsă datorată zgomotului sau tranzitorilor electrici poate fi controlată eficient.

De asemenea, înainte de a utiliza optocuplorul bazat pe Photo-tranzistor, utilizatorul trebuie să cunoască valoarea maximă a tranzistorului. PC816, PC817, LTV817, K847PH sunt puține optocuploare pe bază de foto-tranzistor. Foto - Opto-cuplajul bazat pe tranzistor este utilizat în izolarea legată de circuitul continuu.

Optocuplor cu tranzistor foto-Darlington

În imaginea superioară există două tipuri de simboluri, este prezentată construcția internă a opto-cuplajului bazat pe Photo-Darlington.

Darlington Transistor este două perechi de tranzistori, unde un tranzistor controlează altă bază de tranzistori. În această configurație, tranzistorul Darlington oferă o capacitate mare de câștig. Ca de obicei, LED-ul emite led în infraroșu și controlează baza tranzistorului pereche.

Acest tip de opto-cuplare este, de asemenea, utilizat în zona legată de circuitul continuu pentru izolare. Al șaselea pin care este conectat intern la baza tranzistorului, utilizat pentru a controla sensibilitatea tranzistorului așa cum sa discutat anterior în descrierea foto-tranzistorului. 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, H21B3 sunt câteva exemple de opto-cuplaje bazate pe foto-Darlington.

Optocuplor foto-TRIAC

În imaginea superioară este afișată construcția internă sau opto-cuplajul bazat pe TRIAC.

TRIAC este utilizat în principal acolo unde este nevoie de control sau comutare pe bază de curent alternativ. Ledul poate fi controlat folosind DC, iar TRIAC este utilizat pentru controlul AC. Opto-cuplajul oferă o izolare excelentă și în acest caz. Iată o aplicație Triac. Exemplele de opto-cuplare pe bază de foto-TRIAC sunt IL420 , 4N35 etc. sunt exemple de opto-cuplare pe bază de TRIAC.

Optocuploare bazată pe Photo-SCR

Stand SCR pentru redresor controlat cu siliciu, SCR denumit și Tiristor. În imaginea superioară este prezentată o construcție internă a opto-cuplajului bazată pe Photo-SCR. La fel ca la alte opto-cuplaje, LED-ul emite infraroșu. SCR este controlat de intensitatea LED-ului. Opto-cuplator bazat pe Photo-SCR utilizat în circuitele de curent alternativ. Aflați mai multe despre Tiristor aici.

Câteva exemple de opto-cuplaje bazate pe foto-SCR sunt: - MOC3071, IL400, MOC3072 etc.

Aplicații ale optocuplatorului

Așa cum s-a discutat înainte, puține optocuploare utilizate în circuitul de curent continuu și puține optocuploare utilizate în operațiuni legate de curent alternativ. Deoarece Optocuploarea nu permite conexiunea electrică directă între două părți, principala aplicație a Optocuploare este izolarea a două circuite.

De la comutarea altei aplicații, la fel ca în cazul în care tranzistorul poate fi folosit pentru a comuta aplicația, poate fi utilizat Optocuplatorul. Poate fi utilizat în diverse operațiuni legate de microcontroler, unde impulsurile digitale sau informațiile analogice necesare dintr-un circuit de înaltă tensiune, optocuplatorul poate fi utilizat pentru o izolare excelentă între aceste două.

Opto-cuplatorul poate fi utilizat pentru detecția de curent alternativ, operațiuni legate de controlul continuu. Să vedem câteva aplicații ale opto-tranzistoarelor.

Optocuplator pentru comutarea circuitului de curent continuu:

În circuitul superior este utilizat un circuit optocuplator pe bază de foto-tranzistor. Va acționa ca un comutator tipic de tranzistor. În schemă este utilizat un opto-cuplaj PC817 bazat pe foto-tranzistor cu cost redus. Ledul infrarosu va fi controlat de comutatorul S1. Când comutatorul va fi pornit, sursa bateriei de 9V va furniza curent LED-ului prin rezistorul de limitare a curentului 10k. Intensitatea este controlată de rezistorul R1. Dacă schimbăm valoarea și reducem rezistența, intensitatea led-ului va fi mare, făcând tranzistorul să câștige mare.

Pe de altă parte, tranzistorul este un foto-tranzistor controlat de ledul cu infraroșu intern, când ledul emite lumină cu infraroșu, tranzistorul foto va intra în contact, iar VOUT va fi 0, oprind sarcina conectată pe el. Este necesar să ne amintim că, conform fișei tehnice, curentul colector al tranzistorului este de 50mA. R2 oferă VOUT 5v. R2 este un rezistor pull-up.

Puteți vedea comutarea unui LED folosind opto-cuplare în videoclipul de mai jos…

În această configurație, opto-cuplajul pe bază de foto-tranzistor poate fi utilizat cu microcontrolerul pentru detectarea impulsurilor sau a întreruperii.

Optocuplator pentru detectarea tensiunii AC:

Aici este prezentat un alt circuit pentru a detecta tensiunea de curent alternativ. Ledul infraroșu este controlat folosind două rezistențe de 100k. Cele două rezistențe de 100k utilizate în locul unui rezistor de 200k sunt pentru siguranță suplimentară pentru condițiile legate de scurtcircuit. LED-ul este conectat la priza de perete Linia (L) și linia neutră (N). Când S1 este apăsat, ledul începe să emită lumină infraroșie. Tranzistorul foto dă un răspuns și convertește VOUT-ul de la 5V la 0V.

În această configurație, opto-cuplajul poate fi conectat pe un circuit de joasă tensiune, cum ar fi unitatea de microcontroler, unde este necesară detectarea tensiunii de curent alternativ. Ieșirea va produce impulsuri pătrate de înaltă până la joasă.

Începând de acum, primul circuit este utilizat pentru a controla sau comuta circuitul de curent continuu, iar al doilea este pentru a detecta circuitul de curent alternativ și pentru a controla sau comuta circuitul de curent continuu. În continuare vom vedea controlul circuitului de curent alternativ folosind circuitul de curent continuu.

Optocuplator pentru controlul circuitului de curent alternativ utilizând tensiunea continuă:

În circuitul superior LED-ul este controlat din nou de bateria de 9V prin rezistor de 10k și starea comutatorului. Pe cealaltă parte se utilizează un opto-cuplaj pe bază de foto-TRIAC, care controlează LAMPA AC de la priza de 220V AC. Rezistorul 68R este utilizat pentru a controla BT136 TRIAC care este controlat de foto-TRIAC în interiorul unității de opto-cuplare.

Acest tip de configurație este utilizat pentru a controla aparatele electrice folosind circuite de joasă tensiune. IL420 este utilizat în schema superioară, care este un opto-cuplaj bazat pe foto-TRIAC.

În afară de acest tip de circuite, un opto-cuplaj poate fi utilizat în SMPS pentru a trimite scurtcircuit secundar sau informații despre starea curentului către partea primară.

Dacă doriți să vedeți Optocoupler IC în acțiune reală, verificați circuitele de mai jos:

Introducere în Octocoupler și interfațare cu ATmega8
Contor de energie preplătit folosind GSM și Arduino
Circuit de reglare TRIAC controlat de la distanță IR
Lumina de urgență Raspberry Pi cu întuneric și detector de curent alternativ
Automatizare la domiciliu controlată de la distanță IR folosind microcontrolerul PIC