Optocoupler: ประเภทและการใช้งานที่หลากหลายในวงจร dc / ac

Opto-couplerเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ถ่ายโอนสัญญาณไฟฟ้าระหว่างวงจรแยกสองวงจร Optocoupler เรียกอีกอย่างว่า Opto-isolator, photo coupler หรือ optical isolator

บ่อยครั้งในวงจรโดยเฉพาะอย่างยิ่งวงจรไฟฟ้าแรงต่ำหรือไวต่อสัญญาณรบกวนสูง Optocoupler ถูกใช้เพื่อแยกวงจรเพื่อป้องกันโอกาสในการชนกันของไฟฟ้าหรือเพื่อแยกเสียงที่ไม่ต้องการออกไป ในตลาดการค้าปัจจุบันเราสามารถซื้อ Opto-coupler ที่มีอินพุต10 kV ถึง 20 kVเพื่อเอาท์พุทที่ทนต่อแรงดันไฟฟ้าได้โดยมีข้อกำหนดของแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว 25 kV / uS

โครงสร้างภายในของ Optocoupler

นี่คือโครงสร้างภายในของ opto-coupler ที่ด้านซ้ายของพิน 1 และพิน 2 จะเปิดออกเป็นLED (Light Emitting Diode) LED จะปล่อยแสงอินฟราเรดไปยังทรานซิสเตอร์ไวแสงอยู่ทางขวา. โฟโต้ทรานซิสเตอร์สลับวงจรเอาท์พุตโดยตัวสะสมและตัวปล่อยเช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์ BJT ทั่วไป ความเข้มของ LED ควบคุมโฟโตทรานซิสเตอร์โดยตรง เนื่องจาก LED สามารถควบคุมได้โดยวงจรที่แตกต่างกันและโฟโต้ทรานซิสเตอร์สามารถควบคุมวงจรที่แตกต่างกันได้ดังนั้นจึงสามารถควบคุมวงจรอิสระสองวงจรโดย Optocoupler นอกจากนี้ระหว่างโฟโต้ทรานซิสเตอร์กับ LED อินฟราเรดพื้นที่โปร่งใสและไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า เป็นการแยกวงจรไฟฟ้าสองวงจรที่แตกต่างกัน ช่องว่างระหว่าง LED และโฟโตทรานซิสเตอร์สามารถทำได้โดยใช้แก้วอากาศหรือพลาสติกใสการแยกไฟฟ้าจะสูงกว่ามากโดยทั่วไปคือ10 kVหรือสูงกว่า

ประเภทของ Optocouplers

มีOptocouplersหลายประเภทที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ตามความต้องการและความสามารถในการเปลี่ยน ออปโตคัปเปลอร์มีให้เลือกสี่ประเภททั้งนี้ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

ออปโต Coupler ซึ่งใช้ภาพถ่ายทรานซิสเตอร์
ออปโต Coupler ซึ่งใช้ภาพดาร์ลิงตันทรานซิสเตอร์
ออปโต Coupler ซึ่งใช้ภาพ TRIAC
ออปโต Coupler ซึ่งใช้ภาพ SCR

โฟโต้ทรานซิสเตอร์ออปโตคัปเปลอร์

ในภาพด้านบนโครงสร้างภายในจะแสดงภายในออปโตคัปเปลอร์โฟโตทรานซิสเตอร์ ประเภททรานซิสเตอร์สามารถเป็นอะไรก็ได้ไม่ว่าจะเป็นPNP หรือ NPN

โฟโต้ทรานซิสเตอร์สามารถเป็นได้อีกสองประเภทขึ้นอยู่กับความพร้อมใช้งานของขาเอาต์พุต ในภาพที่สองทางด้านซ้ายมีพินเพิ่มเติมซึ่งเชื่อมต่อภายในกับฐานของทรานซิสเตอร์ นี้ขา 6 ใช้ในการควบคุมความไวของภาพทรานซิสเตอร์ บ่อยครั้งที่พินถูกใช้เพื่อเชื่อมต่อกับกราวด์หรือลบโดยใช้ตัวต้านทานที่มีค่าสูง ในการกำหนดค่านี้การทริกเกอร์ที่ผิดพลาดเนื่องจากสัญญาณรบกวนหรือช่วงเวลาทางไฟฟ้าสามารถควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

นอกจากนี้ก่อนที่จะใช้ออปโตคัปเปลอร์ที่ใช้โฟโต - ทรานซิสเตอร์ผู้ใช้ต้องทราบพิกัดสูงสุดของทรานซิสเตอร์ PC816, PC817, LTV817, K847PHเป็นออปโตคัปเปลอร์โฟโต้ทรานซิสเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ภาพถ่าย - ทรานซิสเตอร์ based Opto-coupler ที่ถูกนำมาใช้ใน DC ที่เกี่ยวข้องกับวงจรการแยก

Photo-Darlington ทรานซิสเตอร์ออปโตคัปเปลอร์

ในภาพด้านบนมีสัญลักษณ์สองประเภทการสร้างโครงสร้างภายในของออปโตคัปเปอร์ที่ใช้ภาพถ่ายดาร์ลิงตันจะแสดงขึ้น

ดาร์ลิงตันทรานซิสเตอร์คือคู่ทรานซิสเตอร์สองคู่โดยที่ทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งควบคุมฐานทรานซิสเตอร์อื่น ๆ ในการกำหนดค่านี้ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันให้ความสามารถในการรับสัญญาณสูง ตามปกติ LED จะเปล่งแสง LED อินฟราเรดและควบคุมฐานของทรานซิสเตอร์คู่

opto-coupler ประเภทนี้ยังใช้ในบริเวณที่เกี่ยวข้องกับวงจร DC สำหรับการแยก พินที่ 6 ซึ่งเชื่อมต่อภายในกับฐานของทรานซิสเตอร์ใช้เพื่อควบคุมความไวของทรานซิสเตอร์ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ในคำอธิบายโฟโต้ทรานซิสเตอร์ 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, H21B3เป็นตัวอย่าง opto-coupler ที่ใช้ภาพถ่ายดาร์ลิงตันเพียงไม่กี่ตัวอย่าง

Photo-TRIAC ออปโตคัปเปลอร์

ในภาพด้านบนจะมีการแสดงโครงสร้างภายในหรือตัวต่อออปโปที่ใช้TRIAC

TRIAC ส่วนใหญ่จะใช้ในกรณีที่จำเป็นต้องมีการควบคุมหรือการสลับ AC LED สามารถควบคุมได้โดยใช้ DC และ TRIAC ใช้ในการควบคุม AC Opto-coupler ให้การแยกที่ยอดเยี่ยมในกรณีนี้ด้วย นี่คือหนึ่งแอปพลิเคชัน Triac ตัวอย่าง opto-coupler ที่ใช้ photo-TRIAC ได้แก่IL420 , 4N35เป็นต้นเป็นตัวอย่างของ opto-coupler ที่ใช้ TRIAC

Optocoupler ที่ใช้ภาพถ่าย SCR

ยืน SCR สำหรับซิลิคอนควบคุม rectifier, SCR เรียกว่าเป็นThyristorในภาพด้านบนจะแสดงโครงสร้างภายในของ Opto-coupler ที่ใช้ Photo-SCR เช่นเดียวกับ opto-coupler อื่น ๆ ที่ LED ปล่อยอินฟราเรด SCR ถูกควบคุมโดยความเข้มของ LED Photo-SCR ที่ใช้ Opto-coupler ที่ใช้ในวงจรที่เกี่ยวข้องกับ AC เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับไทริสเตอร์ที่นี่

ตัวอย่างของตัวต่อออปโตที่ใช้ภาพถ่าย SCR ได้แก่ - MOC3071, IL400, MOC3072เป็นต้น

การใช้งาน Optocoupler

ตามที่กล่าวไว้ก่อนไม่กี่ Optocoupler ใช้ในวงจรดีซีและไม่กี่ Optocoupler ใช้ในการดำเนินงานที่เกี่ยวข้องกับเอซี ในฐานะที่เป็น Optocoupler ไม่อนุญาตให้เชื่อมต่อไฟฟ้าโดยตรงระหว่างทั้งสองฝ่ายที่โปรแกรมหลักของ Optocoupler คือการแยกสองวงจร

จากการสลับแอปพลิเคชันอื่นเช่นเดียวกับที่ทรานซิสเตอร์สามารถใช้เพื่อสลับแอปพลิเคชัน Optocoupler สามารถใช้งานได้ สามารถใช้ในการดำเนินการต่างๆที่เกี่ยวข้องกับไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งพัลส์ดิจิทัลหรือข้อมูลอะนาล็อกที่ต้องการจากวงจรไฟฟ้าแรงสูง Optocoupler สามารถใช้เพื่อแยกระหว่างสองตัวนี้ได้อย่างดีเยี่ยม

Opto-coupler สามารถใช้สำหรับการตรวจจับ AC การดำเนินการที่เกี่ยวข้องกับการควบคุม DC เรามาดูการใช้งานบางส่วนของออปโตทรานซิสเตอร์

Optocoupler สำหรับการสลับวงจร DC:

ในวงจรด้านบนจะใช้วงจรออปโตคัปเปลอร์ที่ใช้โฟโต - ทรานซิสเตอร์มันจะทำหน้าที่เหมือนสวิตช์ Transistor ทั่วไป ในวงจรต้นทุนต่ำโฟโต้ทรานซิสเตอร์ตามออปโต Coupler PC817ถูกนำมาใช้LED อินฟาเรดจะถูกควบคุมโดยสวิตช์เมื่อสวิตช์เปิดอยู่แหล่งแบตเตอรี่ 9V จะจ่ายกระแสให้กับ LED ผ่านตัวต้านทาน จำกัด กระแส 10k ความเข้มถูกควบคุมโดยตัวต้านทาน R1 หากเราเปลี่ยนค่าและทำให้ความต้านทานต่ำลงความเข้มของไฟ led จะสูงทำให้ทรานซิสเตอร์ได้รับสูง

ในอีกด้านหนึ่งทรานซิสเตอร์คือโฟโตทรานซิสเตอร์ที่ควบคุมโดยอินฟาเรดภายในเมื่อไฟ LED เปล่งแสงอินฟาเรดทรานซิสเตอร์ภาพถ่ายจะสัมผัสและ VOUT จะเป็น 0 เพื่อปิดโหลดที่เชื่อมต่ออยู่ จำเป็นต้องจำไว้ว่าตามแผ่นข้อมูลกระแสสะสมของทรานซิสเตอร์คือ 50mA R2 ให้ VOUT 5v R2 เป็นตัวต้านทานแบบดึงขึ้น

คุณสามารถดูการสลับของ LED โดยใช้ opto-couplerในวิดีโอด้านล่าง…

ในการกำหนดค่านี้สามารถใช้ opto-coupler แบบโฟโต้ทรานซิสเตอร์กับไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อตรวจจับพัลส์หรืออินเตอร์รัปต์

Optocoupler สำหรับตรวจจับแรงดันไฟฟ้า AC:

ที่นี่อีกวงจรแสดงให้เห็นว่าการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับLED อินฟาเรดถูกควบคุมโดยใช้ตัวต้านทาน 100k สองตัว ตัวต้านทาน 100k สองตัวที่ใช้แทนตัวต้านทาน 200k หนึ่งตัวเพื่อความปลอดภัยเป็นพิเศษสำหรับสภาวะที่เกี่ยวข้องกับการลัดวงจร LED เชื่อมต่อผ่านเต้ารับที่ผนัง Line (L) & Neutral line (N) เมื่อกด S1 ไฟ led จะเริ่มฉายแสงอินฟาเรด โฟโต้ทรานซิสเตอร์ตอบสนองและแปลง VOUT จาก 5V เป็น 0V

ในการกำหนดค่านี้ opto-coupler สามารถเชื่อมต่อผ่านวงจรไฟฟ้าแรงต่ำเช่นหน่วยไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ต้องมีการตรวจจับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ เอาต์พุตจะสร้างพัลส์สูงถึงต่ำแบบสี่เหลี่ยมจัตุรัส

ณ ตอนนี้วงจรแรกถูกใช้เพื่อควบคุมหรือเปลี่ยนวงจร DC และที่สองคือการตรวจจับวงจร AC และควบคุมหรือสลับวงจร DC ต่อไปเราจะเห็นการควบคุมวงจร AC โดยใช้วงจร DC

Optocoupler สำหรับควบคุมวงจร AC โดยใช้แรงดันไฟฟ้า DC:

ในวงจรด้านบน LED จะถูกควบคุมอีกครั้งโดยแบตเตอรี่ 9V ผ่านตัวต้านทาน 10k และสถานะของสวิตช์ ในอีกด้านหนึ่งจะใช้ออปโตคัปเปอร์แบบโฟโต้ - TRIACซึ่งควบคุมไฟ AC จากเต้าเสียบ 220V AC ตัวต้านทาน 68R ใช้เพื่อควบคุม BT136 TRIAC ซึ่งถูกควบคุมโดย photo-TRIAC ภายในหน่วยออปโป - คัปเปอร์

ประเภทของการกำหนดค่านี้จะใช้ในการควบคุมเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยใช้วงจรไฟฟ้าแรงดันต่ำIL420 ใช้ในแผนผังด้านบนซึ่งเป็น Opto-coupler ที่ใช้ภาพถ่าย TRIAC

นอกจากวงจรประเภทนี้แล้วยังสามารถใช้ opto-coupler ใน SMPS เพื่อส่งการลัดวงจรด้านทุติยภูมิหรือข้อมูลสภาพปัจจุบันไปยังด้านหลักได้

หากคุณต้องการเห็นOptocoupler IC ในการทำงานจริงให้ตรวจสอบวงจรด้านล่าง:

รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ Octocoupler และการเชื่อมต่อกับ ATmega8
เครื่องวัดพลังงานแบบเติมเงินโดยใช้ GSM และ Arduino
IR Remote Controlled TRIAC Dimmer Circuit
ไฟฉุกเฉิน Raspberry Pi พร้อมความมืดและเครื่องตรวจจับสายไฟ AC
IR Remote Controlled Home Automation โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC