OPTOCOUPLERS या OPTOISOLATORS ऐसे उपकरण होते हैं जो दो सर्किट चरणों में डीसी सिग्नल और अन्य डेटा के कुशल संचरण को सक्षम करते हैं, और साथ ही साथ उनके बीच एक उत्कृष्ट विद्युत अलगाव भी बनाए रखते हैं।
ऑप्टोकॉपर्स विशेष रूप से उपयोगी हो जाते हैं, जहां दो सर्किट चरणों में एक विद्युत संकेत भेजने की आवश्यकता होती है, लेकिन चरणों में विद्युत अलगाव की एक चरम डिग्री के साथ।
ऑप्टोकॉप्लिंग डिवाइस दो सर्किट के बीच लॉजिक लेवल चेंज के रूप में काम करते हैं, इसमें हाई वोल्टेज एसी लाइन से लॉजिक लेवल को अलग करने और ग्राउंड लूप्स को खत्म करने के लिए इंटीग्रेटेड सर्किट में नॉइज ट्रांसफर को ब्लॉक करने की क्षमता होती है।
ऑप्टोकॉपर्स एक प्रभावी प्रतिस्थापन बन जाते हैं रिले के लिए , और डिजिटल सर्किट चरणों को बदलने के लिए ट्रांसफार्मर के लिए।
इसके अतिरिक्त, Optocoupler आवृत्ति प्रतिक्रिया एनालॉग सर्किट में अतुलनीय साबित होती है।
Optocoupler आंतरिक निर्माण
आंतरिक रूप से एक ऑप्टोकॉप्लर में एक अवरक्त या आईआर एमिटर एलईडी (सामान्य रूप से गैलियम आर्सेनाइड का उपयोग करके बनाया गया) होता है। यह आईआर एलईडी वैकल्पिक रूप से एक निकटवर्ती सिलिकॉन फोटो-डिटेक्टर डिवाइस से जुड़ा होता है, जो आमतौर पर एक फोटो-ट्रांजिस्टर, एक फोटोडायोड या किसी भी समान फोटोसेंसिटिव तत्व) होता है। ये दोनों पूरक उपकरण एक अपारदर्शी प्रकाश प्रूफ पैकेज में भली भांति एम्बेडेड हैं।
उपरोक्त आंकड़ा एक विशिष्ट छह पिन दोहरे इन-लाइन (डीआईपी) ऑप्टोकॉप्लर चिप के विच्छेदित दृश्य को दर्शाता है। जब आईआर एलईडी के साथ जुड़े टर्मिनलों को एक उचित फॉरवर्ड बायस्ड वोल्टेज के साथ आपूर्ति की जाती है, तो यह 900 से 940 नैनोमीटर रेंज के तरंग दैर्ध्य में एक अवरक्त विकिरण का उत्सर्जन करता है।
यह आईआर सिग्नल निकटवर्ती फोटोडेटेक्टर पर पड़ता है जो सामान्य रूप से एक एनपीएन फोटोट्रांसिस्टर है (समान तरंग दैर्ध्य में एक संवेदनशीलता सेट होता है), और यह अपने कलेक्टर / एमिटर टर्मिनलों पर निरंतरता पैदा करता है।
जैसा कि इमेज में देखा जा सकता है कि IR LED और फोटोट्रांसिस्टर एक लेड-फ्रेम के आसन्न हथियारों पर लगे हैं।
सीसा-फ्रेम ठीक प्रवाहकीय शीट धातु से नक्काशीदार मुद्रांकन के रूप में है जिसमें परिष्करण जैसी कई शाखाएं हैं। पृथक सब्सट्रेट्स जो डिवाइस को सुदृढ़ करने के लिए शामिल है, आंतरिक शाखाओं की सहायता से बनाए जाते हैं। डीआईपी के संबंधित पिनआउट को बाहरी शाखाओं से संगत रूप से विकसित किया जाता है।
एक बार प्रवाहकीय कनेक्शन मरने के मामले और उपयुक्त लीड-फ्रेम पिंस के बीच स्थापित हो जाते हैं, आईआर एलईडी और फोटोट्रांसिस्टर के आस-पास की जगह को पारदर्शी आईआर समर्थित राल के भीतर सील कर दिया जाता है जो 'लाइट पाइप' या ऑप्टिकल वेव-गाइड की तरह व्यवहार करता है दो आईआर उपकरण।
संपूर्ण विधानसभा को आखिरकार डीआईपी पैकेज बनाने वाले एक प्रकाश प्रूफ एपॉक्सी राल में ढाला जाता है। खत्म होने पर, सीसा-फ्रेम पिन टर्मिनलों को बड़े करीने से नीचे की ओर झुका दिया जाता है।
ऑप्टोकॉप्लर पिनआउट
ऊपर दिया गया आरेख डीआईपी पैकेज में विशिष्ट ऑप्टोकॉप्लर के पिनआउट आरेख को दर्शाता है। डिवाइस को ऑप्टो-आइसोलेटर के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि दोनों चिप्स के बीच कोई करंट शामिल नहीं है, बल्कि केवल लाइट सिग्नल हैं, और यह भी क्योंकि आईआर एमिटर और आईआर डिटेक्टर में 100% विद्युत इन्सुलेशन और अलगाव की सुविधा है।
इस उपकरण से जुड़े अन्य लोकप्रिय नाम फोटोकॉपीर या फोटोनकूप्ड आइसोलेटर्स हैं।
हम देख सकते हैं कि आंतरिक आईआर ट्रांजिस्टर का आधार आईसी के पिन 6 पर समाप्त हो गया है। यह आधार आम तौर पर असंबद्ध छोड़ दिया जाता है क्योंकि उपकरणों का मुख्य उद्देश्य एक पृथक आंतरिक आईआर प्रकाश संकेत के माध्यम से दो सर्किटों को युगल करना है।
इसी तरह पिन 3 एक खुला या असंबद्ध पिनआउट है और प्रासंगिक नहीं है। आंतरिक आईआर फोटोट्रांसिस्टर को केवल पिंड से छोटा करके और बेस पिन 6 को एमिटर पिन 4 के साथ जोड़कर एक फोटोडायोडर में बदलना संभव है।
हालाँकि, 4-पिन ऑप्टोकॉप्लर या मल्टी चैनल ऑप्टोकॉपर्स में उपरोक्त सुविधा सुलभ नहीं हो सकती है।
Optocoupler के लक्षण
Optocoupler एक बहुत ही उपयोगी विशेषता को प्रदर्शित करता है और इसकी प्रकाश युग्मन क्षमता है जिसे यह कहा जाता है वर्तमान हस्तांतरण अनुपात, या CTR।
यह अनुपात अपने आसन्न फोटोट्रांसिस्टर डिटेक्शन स्पेक्ट्रम के साथ एक आदर्श मिलान आईआर एलईडी सिग्नल स्पेक्ट्रम के साथ बढ़ाया जाता है।
CTR को इस प्रकार इनपुट करंट के आउटपुट करंट के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है, एक विशिष्ट ऑप्टोकॉपलर डिवाइस के रेटेड पूर्वाग्रह स्तर पर। इसे प्रतिशत द्वारा दर्शाया गया है:
CTR = Iced/ मैंचx 100%
जब विनिर्देश 100% CTR का सुझाव देता है तो यह IR LED के लिए प्रत्येक mA के लिए 1 mA के आउटपुट करंट ट्रांसफर को संदर्भित करता है। CTR के लिए न्यूनतम मान अलग-अलग ऑप्टोकॉलर्स के लिए 20 से 100% के बीच भिन्नता दिखा सकते हैं।
CTR भिन्न हो सकने वाले कारक इनपुट और आउटपुट सप्लाई वोल्टेज और डिवाइस के करंट के तात्कालिक विनिर्देशों पर निर्भर करते हैं।
ऊपर दिया गया आंकड़ा ऑप्टोकॉप्लर आंतरिक फोटोट्रांसिस्टर के आउटपुट करंट (I) की विशेषता को दर्शाता हैसीबी) बनाम इनपुट करंट (Iएफ) जब 10 वी का वीसीबी अपने कलेक्टर / बेस पिन पर लागू किया जाता है।
महत्वपूर्ण OptoCoupler विनिर्देशों
नीचे दिए गए डेटा से कुछ आवश्यक ऑप्टोकॉपलर विनिर्देश मापदंडों का अध्ययन किया जा सकता है:
अलगाव वोल्टेज (विस्को) : इसे निरपेक्ष अधिकतम एसी वोल्टेज के रूप में परिभाषित किया गया है जो ऑप्टोकॉपलर के इनपुट और आउटपुट सर्किट चरणों में मौजूद हो सकता है, बिना डिवाइस को कोई नुकसान पहुंचाए। इस पैरामीटर के मानक मान 500 V से 5 kV RMS के बीच हो सकते हैं।
आप तोह: इसे अधिकतम DC वोल्टेज के रूप में समझा जा सकता है जिसे डिवाइस के फोटोट्रांसिस्टर पिनआउट्स पर लागू किया जा सकता है। आमतौर पर यह 30 से 70 वोल्ट के बीच हो सकता है।
अगर : यह अधिकतम निरंतर डीसी फॉरवर्ड करंट है जो इसमें प्रवाहित हो सकता है आईआर एलईडी या मैंजाल । यह ऑप्टोकॉप्लर के फोटोट्रांसिस्टर आउटपुट के लिए निर्दिष्ट वर्तमान हैंडलिंग क्षमता का मानक मूल्य है, जो 40 से 100 एमए के बीच हो सकता है।
उठने / गिरने का समय : यह पैरामीटर आंतरिक आईआर एलईडी और फोटोट्रांसिस्टर भर में ऑप्टोकॉपलर प्रतिक्रिया की तार्किक गति को परिभाषित करता है। यह आमतौर पर वृद्धि और गिरावट दोनों के लिए 2 से 5 माइक्रोसेकंड हो सकता है। यह हमें ऑप्टोकॉपलर डिवाइस की बैंडविड्थ के बारे में भी बताता है।
Optocoupler बेसिक कॉन्फ़िगरेशन
ऊपर दिया गया आंकड़ा एक बुनियादी ऑप्टोकॉप्लर सर्किट दिखाता है। करंट की मात्रा जो फोटोट्रांसिस्टर से गुजर सकती है, वह IR LED या I के लागू फॉरवर्ड बायस करंट से तय होती हैजाल, पूरी तरह से अलग होने के बावजूद।
जबकि स्विच S1 को खुला रखा गया है, I के माध्यम से वर्तमान प्रवाहजालको बाधित किया जाता है, जिसका अर्थ है कि कोई IR ऊर्जा फोटोट्रांसिस्टर के लिए उपलब्ध नहीं है।
यह डिवाइस को पूरी तरह से निष्क्रिय करता है जिससे आउटपुट वोल्टेज आर 2 भर में विकसित होता है।
जब S1 बंद हो जाता है, तो I के माध्यम से प्रवाह करने की अनुमति दी जाती हैजालऔर आर 1।
यह आईआर एलईडी को सक्रिय करता है जो फोटोट्रांसिस्टर पर आईआर संकेतों को उत्सर्जित करना शुरू कर देता है जो इसे चालू करने में सक्षम बनाता है, और यह बदले में आर 2 के विकास के लिए आउटपुट वोल्टेज का कारण बनता है।
यह बुनियादी ऑप्टोकॉप्लर सर्किट इनपुट संकेतों को चालू / बंद करने के लिए विशेष रूप से अच्छी प्रतिक्रिया देगा।
हालांकि, यदि आवश्यक हो तो सर्किट को एनालॉग इनपुट सिग्नल के साथ काम करने के लिए संशोधित किया जा सकता है और इसी अनुरूप आउटपुट सिग्नल उत्पन्न कर सकते हैं।
ऑप्टोकॉपर्स के प्रकार
किसी भी ऑप्टोकॉप्लर का फोटोट्रांसिस्टर कई अलग-अलग आउटपुट आउटपुट गेन और वर्किंग स्पेसिफिकेशन्स के साथ आ सकता है। योजनाबद्ध नीचे समझाया गया है कि ऑप्टोकोप्लर्स वेरिएंट के छह अन्य रूपों को दर्शाया गया है जिसमें आईआरईडी और आउटपुट फोटोडेटेक्टर के अपने विशिष्ट संयोजन हैं।
उपरोक्त पहला संस्करण एक द्विदिश इनपुट और फोटोट्रांसिस्टर आउटपुट ऑप्टोकॉप्लर योजनाबद्ध इंगित करता है जिसमें कपलिंग इनपुट एसी संकेतों के लिए बैक-टू-बैक कनेक्टेड गैलियम-आर्सेनाइड आईआरईडी के एक जोड़े की विशेषता है, और रिवर्स पोलरिटी इनपुट की सुरक्षा के लिए भी।
आमतौर पर यह संस्करण न्यूनतम CTR 20% प्रदर्शित कर सकता है।
अगला प्रकार एक ऑप्टो-युग्मक को दिखाता है जिसका उत्पादन सिलिकॉन आधारित फोटो-डार्लिंगटन एम्पलीफायर के साथ बढ़ाया जाता है। यह इसे अन्य सामान्य ऑप्टो-कपलर की तुलना में उच्च आउटपुट वर्तमान का उत्पादन करने की अनुमति देता है।
आउटपुट पर डार्लिंगटन तत्व के कारण इस प्रकार के ऑप्टोकोप्लर्स न्यूनतम 500% सीटीआर का उत्पादन करने में सक्षम होते हैं जब कलेक्टर-टू-एमिटर वोल्टेज लगभग 30 से 35 वोल्ट होता है। यह परिमाण एक सामान्य ऑप्टोकॉप्लर की तुलना में लगभग दस गुना अधिक प्रतीत होता है।
हालाँकि, ये अन्य सामान्य उपकरणों की तरह तेज़ नहीं हो सकते हैं और एक फोटोडर्लिंगटन कपलर के साथ काम करते समय यह एक महत्वपूर्ण ट्रेडऑफ़ हो सकता है।
इसके अलावा, इसमें दस के कारक के बारे में प्रभावी बैंडविथ की मात्रा कम हो सकती है। फोटो डार्लिंगटन ऑप्टोकॉपर्स के उद्योग मानक संस्करण 4N29 से 4N33 और 6N138 और 6N139 हैं।
आप उन्हें दोहरी और क्वाड चैनल फोटोडर्लिंगटन कप्लर्स के रूप में भी प्राप्त कर सकते हैं।
ऊपर तीसरा योजनाबद्ध एक ऑप्टोकॉप्लर दिखाता है जिसमें एक IRED और एक MOSFET फोटोसेंटर होता है जिसमें द्वि-दिशात्मक रैखिक आउटपुट होता है। इस वेरिएंट की आइसोलेशन वोल्टेज रेंज 2500 वोल्ट आरएमएस जितनी हो सकती है। ब्रेकडाउन वोल्टेज की सीमा 15 से 30 वोल्ट के भीतर हो सकती है, जबकि वृद्धि और गिरावट का समय प्रत्येक 15 माइक्रोसेकंड के आसपास है।
ऊपर दिया गया अगला संस्करण मूल प्रदर्शित करता है एससीआर या थाइरिस्टर आधारित ऑप्टो फोटो सेंसर। यहां आउटपुट को SCR के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है। ऑप्टोएससीआर प्रकार के कप्लर्स का अलगाव वोल्टेज आमतौर पर लगभग 1000 से 4000 वोल्ट आरएमएस होता है। इसमें 200 से 400 V की न्यूनतम अवरोधन वोल्टेज है। धाराओं पर उच्चतम बारी (Iफादर) लगभग 10 mA हो सकता है।
ऊपर की छवि एक ऑप्टोकॉप्लर को एक फोटोट्रीक-आउटपुट दिखाती है। इस तरह के थायरिस्टर आधारित आउटपुट कप्लर्स में आमतौर पर 400 वी का एक आगे अवरोधक वोल्टेज (वीडीआरएम) होता है।
Schmitt ट्रिगर प्रॉपर्टी वाले Optocouplers भी उपलब्ध हैं। इस प्रकार के ऑप्टोकॉप्लर को ऊपर प्रदर्शित किया जाता है जिसमें एक आईसी आधारित ऑप्टोसेंसर शामिल होता है जिसमें श्मिट ट्रिगर आईसी होता है जो साइन लहर या स्पंदित इनपुट सिग्नल के किसी भी रूप को आयताकार आउटपुट वोल्टेज में बदल देगा।
ये IC फोटोडेटेक्टर्स आधारित डिवाइस वास्तव में एक मल्टीवीब्रेटर सर्किट की तरह काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। अलगाव वोल्टेज 2500 से 4000 वोल्ट के बीच हो सकता है।
चालू-चालू वर्तमान में आमतौर पर 1 से 10 एमए के बीच निर्दिष्ट किया जाता है। न्यूनतम और अधिकतम काम करने का स्तर 3 से 26 वोल्ट के बीच है, और डेटा दर (एनआरजेड) की अधिकतम गति 1 मेगाहर्ट्ज है।
आवेदन पत्र
ऑप्टोकॉपर्स की आंतरिक कार्यप्रणाली बिल्कुल आईआर ट्रांसमीटर और रिसीवर असेंबली के विवेकपूर्ण रूप से काम करने के समान है।
इनपुट करंट कंट्रोल
किसी भी अन्य एलईडी की तरह, ऑप्टोकॉपलर के आईआर एलईडी को भी इनपुट करंट को सुरक्षित सीमा तक नियंत्रित करने के लिए एक अवरोधक की आवश्यकता होती है। इस अवरोधक को दो बुनियादी तरीकों से कनेक्ट किया जा सकता है, जैसे कि ऑप्टोकॉपलर एलईडी के साथ, जैसा कि नीचे दिखाया गया है:
रोकनेवाला को IRED के एनोड टर्मिनल (ए) या कैथोड टर्मिनल (बी) के साथ श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है।
एसी ऑप्टोकॉपलर
हमारी पहले की चर्चाओं में हमें पता चला कि एसी इनपुट के लिए, एसी ऑप्टोकॉप्लर्स की सिफारिश की जाती है। हालांकि, किसी भी मानक ऑप्टोकॉप्लर को एक एसी इनपुट के साथ सुरक्षित रूप से कॉन्फ़िगर किया जा सकता है ताकि निम्नलिखित आरेख में सिद्ध किए गए के रूप में आईआरईडी इनपुट पिन में एक बाहरी डायोड जोड़ दिया जा सके।
यह डिजाइन आकस्मिक रिवर्स इनपुट वोल्टेज स्थितियों के खिलाफ डिवाइस के लिए सुरक्षा भी सुनिश्चित करता है।
डिजिटल या एनालॉग रूपांतरण
ऑप्टोकॉप्लर के आउटपुट में एक डिजिटल या एनालॉग रूपांतरण प्राप्त करने के लिए, ऑप्टोट्रॉन्सेस्टर कलेक्टर पिन या एमिटर पिन के साथ श्रृंखला में एक प्रतिरोधक जोड़ा जा सकता है, नीचे दिखाया गया है:
फोटो-ट्रांजिस्टर या फोटो-डायोड में बदलना
जैसा कि नीचे बताया गया है, एक नियमित 6-पिन डीआईपी ऑप्टोकॉप्लर के आउटपुट फोटो-ट्रांजिस्टर को अपने फोटो-ट्रांजिस्टर के ट्रांजिस्टर के आधार पिन 6 को जमीन से जोड़कर और एमिटर को अनचाहे या पिन 6 से छोटा करके एक फोटो-डायोड आउटपुट में परिवर्तित किया जा सकता है। ।
यह कॉन्फ़िगरेशन इनपुट सिग्नल के उदय समय में उल्लेखनीय वृद्धि का कारण बनता है, लेकिन सीटीआर मूल्य में 0.2% तक की भारी कमी का भी परिणाम है।
Optocoupler Digital Interfacing
Optocouplers उत्कृष्ट हो सकता है जब यह डिजिटल सिग्नल इंटरफेसिंग के लिए आता है, जो विभिन्न आपूर्ति स्तरों पर संचालित होता है।
ऑप्टोकॉपर्स का उपयोग डिजिटल आईसी के समान टीटीएल, ईसीएल या सीएमओएस परिवार में अंतर करने के लिए किया जा सकता है और इसी तरह पूरे चिप परिवारों में किया जा सकता है।
Optocouplers भी पसंदीदा हैं जब पर्सनल कंप्यूटर या माइक्रोकंट्रोलर्स को अन्य मेनफ्रेम कंप्यूटर, या मोटर्स जैसे, के साथ इंटरफेयर करने की बात आती है, रिले , सोलनॉइड, लैंप आदि। नीचे दिखाया गया आरेख टीटीएल सर्किट के साथ एक ऑप्टो-युग्मक के इंटरफेसिंग आरेख को दिखाता है।
Optocoupler के साथ TTL IC को इंटरफेज करना
यहां हम देख सकते हैं कि ऑप्टोकॉपलर का IRED, टीटीएल आउटपुट और ग्राउंड के बीच के सामान्य तरीके के बजाय + 5V और TTL गेट आउटपुट से जुड़ा हुआ है।
इसका कारण यह है कि टीटीएल गेट्स बहुत कम आउटपुट धाराओं (लगभग 400 यूए) का उत्पादन करने के लिए रेट किए गए हैं, लेकिन काफी उच्च दर (16 एमए) पर वर्तमान को सिंक करने के लिए निर्दिष्ट हैं। इसलिए जब टीटीएल कम हो तो उपरोक्त कनेक्शन आईआरईडी के लिए इष्टतम सक्रियण की अनुमति देता है। हालांकि इसका मतलब यह भी है कि आउटपुट रिस्पॉन्स उल्टा होगा।
TTL गेट आउटपुट के साथ मौजूद एक और खामी यह है कि जब इसका आउटपुट High या तर्क 1 होता है, तो यह लगभग 2.5 V स्तर का उत्पादन कर सकता है, जो कि IRED को पूरी तरह से स्विच करने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है। IRED के पूर्ण स्विच ऑफ को सक्षम करने के लिए कम से कम 4.5 V या 5 V होना चाहिए।
इस समस्या को ठीक करने के लिए, R3 शामिल है जो सुनिश्चित करता है कि IRED पूरी तरह से बंद हो जाए जब भी TTL फाटक आउटपुट हाई हो जाता है यहां तक कि 2.5 a।
ऑप्टोकॉप्लर के कलेक्टर आउटपुट पिन को टीटीएल आईसी के इनपुट और ग्राउंड के बीच जोड़ा जा सकता है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि गेट आउटपुट पर एक सही लॉजिक 0 को सक्षम करने के लिए टीटीएल गेट इनपुट को पर्याप्त रूप से कम से कम 0.8 वी से नीचे 1.6 एमए पर होना चाहिए। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि उपरोक्त आकृति में दिखाया गया सेट आउटपुट पर एक गैर-इनवर्टिंग प्रतिक्रिया की अनुमति देता है।
Optocoupler के साथ CMOS IC को इंटरफेज करना
टीटीएल समकक्ष के विपरीत, सीएमओएस आईसी आउटपुट में एक मुद्दे के बिना कई mAs तक पर्याप्त धाराओं परिमाण को स्रोत और सिंक करने की क्षमता है।
इसलिए, इन आईसी को आसानी से ऑप्टोकॉपलर आईआरईडी के साथ सिंक मोड, या स्रोत मोड में नीचे दिखाया गया है।
कोई भी बात नहीं है कि इनपुट पक्ष में कौन सा कॉन्फ़िगरेशन चुना गया है, उत्पादन पक्ष में R2 पर्याप्त होना चाहिए और CMOS 0 के उत्पादन में तर्क 0 और 1 राज्यों के बीच पूर्ण आउटपुट वोल्टेज स्विंग को सक्षम करने के लिए।
Optocoupler के साथ Arduino माइक्रोकंट्रोलर और BJT का सामना करना पड़ रहा है
उपरोक्त आंकड़ा दिखाता है कैसे एक microcontroller या Arduino इंटरफ़ेस करने के लिए आउटपुट सिग्नल (5 वोल्ट, 5 एमए) एक ऑप्टोकोप्लर और बीजेटी चरणों के माध्यम से अपेक्षाकृत उच्च वर्तमान भार के साथ।
Arduino से एक उच्च + 5V तर्क के साथ, ऑप्टोकॉपलर IRED और फोटोट्रांसिस्टर दोनों बंद रहते हैं, और यह Q1, Q2 और लोड मोटर को चालू रखने की अनुमति देता है।
अब, जैसे ही Arduino आउटपुट कम होता है, ऑप्टोकॉपलर IRED सक्रिय हो जाता है और फोटोट्रांसिस्टर चालू करता है। यह Q1 के आधार पूर्वाग्रह को तुरंत बंद कर देता है, स्विचिंग Q1, Q2 और मोटर।
Optocoupler के साथ एनालॉग सिग्नल को इंटरफेज करना
एक ऑप्टोकॉपलर को आईआरईडी के माध्यम से एक दहलीज वर्तमान का निर्धारण करके और बाद में इसे लागू एनालॉग सिग्नल के साथ संशोधित करके, दो सर्किट चरणों में एनालॉग संकेतों को नियंत्रित करने के लिए प्रभावी रूप से उपयोग किया जा सकता है।
निम्न आंकड़ा दिखाता है कि एनालॉग ऑडियो सिग्नल को युग्मित करने के लिए इस तकनीक को कैसे लागू किया जा सकता है।
Op amp IC2 एक एकता लाभ वोल्टेज अनुयायी सर्किट की तरह कॉन्फ़िगर किया गया है। ऑप्टो-कपलर के आईआरईडी को नकारात्मक प्रतिक्रिया पाश में धांधली के रूप में देखा जा सकता है।
यह लूप R3 (और इसलिए IRED के माध्यम से) के पार वोल्टेज का कारण बनता है, ठीक से पालन करने के लिए या सेशन amp के # 3 पर लगाए गए वोल्टेज को ट्रैक करने के लिए, जो कि नॉन-इनवर्टिंग इनपुट पिन है।
इस पिन 3 का आर 1 है, आर 1, आर 2 संभावित विभक्त नेटवर्क के माध्यम से आधे से अधिक आपूर्ति वोल्टेज पर सेट है। यह पिन 3 को एक एसी सिग्नल के साथ मॉड्यूलेट करने की अनुमति देता है जो एक ऑडियो सिग्नल हो सकता है और इस ऑडियो या मॉड्यूलेटिंग एनालॉग सिग्नल के अनुसार IRED रोशनी भिन्न हो सकता है।
IRED करंट के लिए अर्ध-धारा या निष्क्रिय वर्तमान ड्रा R3 के माध्यम से 1 से 2 mA पर प्राप्त होता है।
ऑप्टोकॉप्लर के आउटपुट पक्ष पर क्विज़ेंट करंट को फोटोट्रांसिस्टर द्वारा निर्धारित किया जाता है। यह वर्तमान पोटेंशियोमीटर R4 के पार एक वोल्टेज विकसित करता है, जिसके मूल्य को इस तरह समायोजित करने की आवश्यकता है कि यह एक अर्ध-उत्पादन उत्पन्न करता है जो आपूर्ति वोल्टेज के आधे हिस्से के बराबर भी होता है।
ट्रैकिंग मॉड्यूलेटेड ऑडियो-आउटपुट सिग्नल समकक्ष को पोटेंशियोमीटर R4 में निकाला जाता है, और आगे की प्रक्रिया के लिए C2 के माध्यम से डिकोड किया जाता है।
Optocoupler के साथ Triac का सामना करना पड़ रहा है
ऑप्टोकॉपर्स का उपयोग आदर्श रूप से कम डीसी नियंत्रण सर्किट और एक उच्च एसी मेन आधारित ट्राइएंगल नियंत्रण सर्किट में पूरी तरह से पृथक युग्मन बनाने के लिए किया जा सकता है।
डीसी इनपुट के ग्राउंड साइड को उचित अर्थिंग लाइन से जुड़ा रखने की सिफारिश की जाती है।
पूरा सेट अप निम्न आरेख में देखा जा सकता है:
उपरोक्त डिज़ाइन का उपयोग एक पृथक के लिए किया जा सकता है साधन एसी लैंप का नियंत्रण , हीटर, मोटर और अन्य समान भार। यह सर्किट शून्य क्रॉसिंग नियंत्रित सेट अप नहीं है, जिसका अर्थ है कि इनपुट ट्रिगर के कारण एसी वेवफॉर्म के किसी भी बिंदु पर स्विच करने के लिए triac का कारण होगा।
यहां R2, D1, D2 और C1 द्वारा गठित नेटवर्क AC लाइन इनपुट से प्राप्त 10 V संभावित अंतर पैदा करता है। इस वोल्टेज के लिए प्रयोग किया जाता है त्रिकोणीय ट्रिगर Q1 के माध्यम से जब भी स्विच S1 को बंद करके इनपुट पक्ष चालू होता है। मतलब जब तक S1 खुला है, तब तक Optocoupler Q1 के लिए शून्य बेस पूर्वाग्रह के कारण बंद है, जो कि triac को बंद रखता है।
जिस क्षण S1 बंद होता है वह IRED को सक्रिय करता है, जो Q1 पर स्विच करता है। Q1 बाद में triac पर स्विच करने वाले triac के गेट से 10 V DC को जोड़ता है, और अंततः कनेक्टेड लोड को भी स्विच करता है।
ऊपर दिए गए सर्किट को एक सिलिकॉन अखंड शून्य-वोल्टेज स्विच, CA3059 / CA3079 के साथ डिज़ाइन किया गया है। यह सर्किट ट्रायक को सिंक्रोनाइज़ करने की अनुमति देता है, जो कि केवल इस दौरान होता है शून्य वोल्टेज पार एसी चक्र तरंग का।
जब S1 दबाया जाता है, तो opamp इसका जवाब केवल तभी देता है जब triac इनपुट AC चक्र शून्य क्रॉसिंग लाइन के पास कुछ mV के पास होता है। यदि इनपुट ट्रिगर किया जाता है, जबकि एसी शून्य क्रॉसिंग लाइन के पास नहीं है, तो op amp इंतजार करता है जब तक कि तरंग शून्य क्रॉसिंग तक नहीं पहुंचता है और केवल तब ही pinac से एक सकारात्मक तर्क के माध्यम से ट्रायक को ट्रिगर करता है।
यह शून्य क्रॉसिंग स्विचिंग फ़ीचर अचानक विशाल वर्तमान उछाल और स्पाइक से जुड़ा हुआ है, क्योंकि टर्न ओन शून्य क्रॉसिंग स्तर पर किया जाता है, न कि जब एसी अपनी उच्च चोटियों पर होता है।
यह अनावश्यक आरएफ शोर और बिजली लाइन में गड़बड़ी को भी समाप्त करता है। यह ऑप्टोकॉप्लर ट्राईक आधारित जीरो क्रॉसिंग स्विच का उपयोग एसएसआर या बनाने के लिए प्रभावी रूप से किया जा सकता है ठोस राज्य रिले ।
PhotoSCR और PhotoTriacs Optocoupler एप्लीकेशन
फोटो-एससीआर और फोटो-ट्राईक-आउटपुट के रूप में उनके फोटोडेटेक्टर वाले ऑप्टोकॉपर्स को आमतौर पर कम आउटपुट करंट के साथ रेट किया जाता है।
हालाँकि, अन्य ऑप्टोकॉप्लर उपकरणों के विपरीत, ऑप्टोइट्रैक या ऑप्टोएससीआर एक उच्च वृद्धि वाली वर्तमान संचालन क्षमता (स्पंदित) की सुविधा देते हैं जो उनके रेटेड आरएमएस मूल्यों से बहुत अधिक हो सकता है।
एससीआर ऑप्टोकोप्लर्स के लिए, सर्ज वर्तमान विनिर्देश 5 एम्पों जितना हो सकता है, लेकिन यह 100 माइक्रोसेकंड पल्स चौड़ाई और 1% से अधिक ड्यूटी चक्र के रूप में हो सकता है।
ट्राईऑक ऑप्टोकॉपर्स के साथ, सर्ज स्पेसिफिकेशन 1.2 एम्प्स हो सकता है, जो कि 10% की अधिकतम ड्यूटी चक्र के साथ केवल 10 माइक्रोसेकंड पल्स के लिए होना चाहिए।
निम्नलिखित छवियां triac ऑप्टोकॉपर्स का उपयोग करके कुछ एप्लिकेशन सर्किट दिखाती हैं।
पहले आरेख में, सीधे एसी लाइन से दीपक को सक्रिय करने के लिए फोटोट्राइक को कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। यहाँ बल्ब को 100 mA RMS से कम और ऑप्टोकोप्लेर के सुरक्षित कार्य के लिए 1.2 amps से कम के पीक इन्रश वर्तमान अनुपात में रेट किया जाना चाहिए।
दूसरा डिज़ाइन दिखाता है कि कैसे फोटोट्रीक ऑप्टोकॉप्लर को गुलाम ट्राइक को ट्रिगर करने के लिए कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, और बाद में किसी भी पसंदीदा बिजली रेटिंग के अनुसार लोड को सक्रिय किया जा सकता है। इस सर्किट को केवल प्रतिरोधक भार जैसे तापदीप्त लैंप या हीटर तत्वों के साथ उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।
ऊपर दिया गया तीसरा आंकड़ा बताता है कि ऊपरी दो सर्किटों को किस प्रकार संशोधित किया जा सकता है आगमनात्मक भार संभालना मोटर्स की तरह। सर्किट में R2, C1, और R3 होते हैं जो Triac के गेट ड्राइव नेटवर्क पर एक चरण शिफ्टिंग उत्पन्न करते हैं।
यह ट्राइक को एक सही ट्रिगरिंग एक्शन से गुजरने की अनुमति देता है। आगमनात्मक आर 4 और सी 2 को प्रेरक वापस ईएमएफएस के कारण वृद्धि के स्पाइक्स को दबाने और नियंत्रित करने के लिए एक स्नबर नेटवर्क के रूप में पेश किया जाता है।
उपरोक्त सभी अनुप्रयोगों में, आर 1 को इस तरह से आयामित किया जाना चाहिए कि ट्राइक फोटोडेटेक्टर के उचित ट्रिगर के लिए आईआरईडी को कम से कम 20 एमए फॉरवर्ड करंट के साथ आपूर्ति की जाती है।
स्पीड काउंटर या आरपीएम डिटेक्टर एप्लीकेशन
उपरोक्त आंकड़े अद्वितीय अनुकूलित ऑप्टोकॉप्लर्स मॉड्यूल के एक जोड़े की व्याख्या करते हैं जिनका उपयोग गति काउंटर या आरपीएम माप अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है।
पहली अवधारणा एक स्वनिर्धारित slotted युग्मक-व्यवधान विधानसभा को दर्शाती है। हम देख सकते हैं कि एयर गैप के रूप में एक स्लॉट IRED और फोटोट्रांसिस्टर के बीच रखा गया है, जो अलग-अलग बॉक्स पर लगे होते हैं, जो एयर गैप स्लॉट में एक-दूसरे के सामने होते हैं।
आम तौर पर इन्फ्रारेड सिग्नल बिना किसी रुकावट के स्लॉट में पार करने में सक्षम होता है जबकि मॉड्यूल संचालित होता है। हम जानते हैं कि इसके मार्ग में एक अपारदर्शी वस्तु रखकर अवरक्त संकेतों को पूरी तरह से अवरुद्ध किया जा सकता है। चर्चित अनुप्रयोग में जब पहिया प्रवक्ता जैसे अवरोध को स्लॉट के माध्यम से स्थानांतरित करने की अनुमति दी जाती है, आईआर संकेतों के पारित होने के लिए रुकावट का कारण बनता है।
ये बाद में फोटोट्रांसिस्टर टर्मिनलों के आउटपुट में घड़ी की आवृत्ति में परिवर्तित हो जाते हैं। यह आउटपुट क्लॉक आवृत्ति पहिया की गति के आधार पर अलग-अलग होगी, और आवश्यक माप के लिए संसाधित किया जा सकता है। ।
संकेतित स्लॉट की चौड़ाई 3 मिमी (0.12 इंच) हो सकती है। मॉड्यूल के अंदर उपयोग किए जाने वाले फोटोट्रांसिस्टर में एक फोटोट्रांसिस्टर है जो न्यूनतम 10 सीटीआर के साथ 'खुली' स्थिति में निर्दिष्ट होना चाहिए।
मॉड्यूल वास्तव में एक की प्रतिकृति है मानक ऑप्टोकॉप्लर एक एम्बेडेड आईआर और एक फोटोरैनिस्टर होने के नाते, एकमात्र अंतर यह है, यहाँ ये अलग-अलग बक्से के अंदर एक एयर गैप स्लॉट के साथ अलग-अलग इकट्ठे होते हैं।
ऊपर दिए गए पहले मॉड्यूल का उपयोग क्रांति को मापने के लिए या क्रांति काउंटर की तरह किया जा सकता है। हर बार व्हील टैब ऑप्टोकॉपलर के स्लॉट को पार कर जाता है, फोटोट्रांसिस्टर स्विच को एक गिनती पैदा करता है।
संलग्न दूसरी डिज़ाइन ऑप्टोकोप्लर मॉड्यूल को दर्शाती है जो प्रतिबिंबित आईआर संकेतों का जवाब देने के लिए डिज़ाइन की गई है।
आईआरईडी और फोटोट्रांसिस्टर मॉड्यूल में अलग-अलग डिब्बों में स्थापित होते हैं जैसे कि आम तौर पर वे एक-दूसरे को 'देख नहीं सकते'। हालाँकि दोनों डिवाइस इस तरह से लगाए गए हैं कि दोनों एक सामान्य फोकल पॉइंट कोण को साझा करते हैं जो 5 मिमी (0.2 इंच) दूर है।
यह इंटरप्टटर मॉड्यूल को आस-पास की चलती वस्तुओं का पता लगाने में सक्षम बनाता है जिसे पतले स्लॉट में नहीं डाला जा सकता है। इस प्रकार के रिफ्लेक्टर ऑप्टो मॉड्यूल का उपयोग कन्वेयर बेल्ट या एक फीड ट्यूब के नीचे फिसलने वाली वस्तुओं पर बड़ी वस्तुओं के पारित होने की गणना के लिए किया जा सकता है।
ऊपर दिए गए दूसरे आंकड़े में, हम मॉड्यूल को एक क्रांति काउंटर के रूप में लागू होते हुए देख सकते हैं जो आइआरईडी और फोटोट्रांसिस्टर के बीच प्रतिबिंबित आईआर संकेतों का पता लगाता है, जो दर्पण डिस्क के माध्यम से घूर्णन डिस्क की विपरीत सतह पर घुड़सवार होता है।
ऑप्टोकॉपलर मॉड्यूल और कताई डिस्क के बीच अलगाव एमिटर डिटेक्टर जोड़ी के 5 मिमी फोकल लंबाई के बराबर है।
पहिये पर परावर्तक सतह को धात्विक पेंट या टेप या कांच का उपयोग करके बनाया जा सकता है। इन अनुकूलित असतत ऑप्टोकोप्लर्स मॉड्यूल को भी प्रभावी ढंग से लागू किया जा सकता है इंजन शाफ्ट गति की गिनती , और इंजन शाफ्ट आरपीएम या रोटेशन प्रति मिनट माप आदि। ऊपर वर्णित फोटो रुकावट और फोटोरिफ्लेक्टर अवधारणा को आउटपुट सर्किट कॉन्फ़िगरेशन विनिर्देशों के अनुसार किसी भी ऑप्टो डिटेक्टर डिवाइस जैसे कि फोटोडर्लिंगटन, फोटोएससीआर और फोटोट्रैक उपकरणों के उपयोग से बनाया जा सकता है।
दरवाजा / खिड़की घुसपैठ अलार्म
ऊपर वर्णित ऑप्टोइसोलेटर इंटरप्रेटर मॉड्यूल को प्रभावी रूप से एक दरवाजे या खिड़की के घुसपैठ अलार्म के रूप में भी दिखाया जा सकता है, नीचे दिखाया गया है:
यह सर्किट पारंपरिक की तुलना में अधिक प्रभावी और स्थापित करने में आसान है चुंबकीय ईख रिले प्रकार घुसपैठ अलार्म ।
यहां सर्किट अलार्म बजने के लिए एक शॉट टाइमर के रूप में एक आईसी 555 टाइमर का उपयोग करता है।
ऑप्टोइसोलेटर के एयर गैप स्लॉट को लीवर तरह के अटैचमेंट के साथ ब्लॉक किया जाता है, जिसे विंडो या डोर से भी इंटीग्रेट किया जाता है।
एक घटना में दरवाजा खोला जाता है या खिड़की खोली जाती है, स्लॉट में रुकावट को हटा दिया जाता है, और एलईडी आईआर फोटोट्रांसिस्टर्स तक पहुंचता है और एक शॉट को सक्रिय करता है मोनोस्टेबल आईसी 555 चरण ।
आईसी 555 घुसपैठ के संबंध में तुरंत पीजो बजर को ट्रिगर करता है।
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