Optrons: tā veidi un dažādi pielietojumi līdzstrāvas / maiņstrāvas ķēdēs

Opto-coupler ir elektroniska sastāvdaļa, kas pārraida elektriskos signālus starp divām izolētām ķēdēm. Optronu sauc arī par optoizolatoru, foto savienotāju vai optisko izolatoru.

Bieži vien ķēdēs, īpaši zema sprieguma vai ļoti trokšņa jutīgās ķēdēs, Optocoupler tiek izmantots, lai izolētu shēmas, lai novērstu elektriskās sadursmes iespējas vai izslēgtu nevēlamus trokšņus. Pašreizējā komerciālajā tirgū mēs varam iegādāties Opto savienotāju ar 10 kV līdz 20 kV ieeju, lai izvadītu sprieguma jaudu, ar 25 kV / uS sprieguma pārejas specifikāciju.

Optrona iekšējā struktūra

Šī ir opto savienotāja iekšējā struktūra. Kreisajā pusē pin 1 un pin 2 tiek pakļauti, tas ir LED (gaismas diode), LED izstaro infrasarkano gaismu, lai gaismjutīgās tranzistorslabajā pusē. Fototransistors pārslēdz izejas ķēdi ar kolektoru un izstarotāju tāpat kā tipiski BJT tranzistori. LED intensitāte tieši kontrolē fototransistoru. Tā kā gaismas diodi var vadīt ar atšķirīgu shēmu, un fototransistors var vadīt dažādas shēmas, tādējādi ar Optocoupler var vadīt divas neatkarīgas shēmas. Turklāt starp fototransistoru un infrasarkano staru diodi telpa ir caurspīdīga un nevadoša materiāla; tas ir elektriski izolējošs divas dažādas ķēdes. Dobo telpu starp LED un fototransistoru var izgatavot, izmantojot stiklu, gaisu vai caurspīdīgu plastmasu, elektriskā izolācija ir daudz augstāka, parasti 10 kV vai augstāka.

Optronu veidi

Ir daudz dažādu veidu Optocouplers, kas ir komerciāli pieejami, pamatojoties uz to vajadzībām un komutācijas iespējām. Atkarībā no lietošanas veida galvenokārt ir pieejami četri optronu savienotāji.

Opto savienotājs, kas izmanto fototransistoru.
Opto savienotājs, kas izmanto Photo Darlington tranzistoru.
Opto savienotājs, kas izmanto Photo TRIAC.
Opto savienotājs, kas izmanto Photo SCR.

Foto-tranzistora optiskais savienotājs

Augšējā attēlā iekšējā konstrukcija ir parādīta fototransistora optisko savienotāju iekšpusē. Transistora tips var būt jebkas, neatkarīgi no tā, vai tas ir PNP vai NPN.

Foto-tranzistors var būt divu veidu, atkarībā no izejas tapas pieejamības. Otrajā attēlā pa kreisi ir papildu tapa, kas iekšēji savienota ar tranzistora pamatni. Šo tapu 6 izmanto, lai kontrolētu fototransistora jutību. Bieži vien tapu izmanto, lai izveidotu savienojumu ar zemi vai negatīvu, izmantojot augstas vērtības rezistoru. Šajā konfigurācijā var efektīvi kontrolēt viltus iedarbināšanu trokšņa vai elektrisku pārejas dēļ.

Turklāt pirms fototransistora bāzes optrona izmantošanas lietotājam ir jāzina tranzistora maksimālais vērtējums. PC816, PC817, LTV817, K847PH ir maz plaši lietotu fototransistoru balstītu optronu. Fotoattēls - ar tranzistoru balstīts opto savienotājs tiek izmantots līdzstrāvas ķēdes izolācijā.

Foto Darlingtona tranzistora optiskais savienotājs

Augšējā attēlā ir divu veidu simboli, parādīta Photo-Darlington bāzes opto savienotāja iekšējā konstrukcija.

Darlingtona tranzistors ir divi tranzistoru pāri, kur viens tranzistors kontrolē citu tranzistora bāzi. Šajā konfigurācijā Dārlingtonas tranzistors nodrošina augstu pastiprināšanas spēju. Kā parasti, LED izstaro infrasarkano staru LED un kontrolē pāra tranzistora pamatni.

Šāda veida opto-savienotāju izmanto arī izolācijas apgabalā, kas saistīts ar līdzstrāvas ķēdi. 6. tapa, kas ir iekšēji savienota ar tranzistora pamatni, tiek izmantota tranzistora jutības kontrolei, kā iepriekš tika aprakstīts fototransistora aprakstā. 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, H21B3 ir daži foto-Darlingtonā balstīti opto savienotāju piemēri.

Fotoelementu TRIAC optiskais savienotājs

Augšējā attēlā ir parādīta iekšējā konstrukcija vai TRIAC bāzes opto-savienotājs.

TRIAC galvenokārt izmanto tur, kur nepieciešama maiņstrāvas vadība vai komutācija. Ledu var kontrolēt, izmantojot līdzstrāvu, un TRIAC izmanto maiņstrāvas vadībai. Arī šajā gadījumā opto savienotājs nodrošina lielisku izolāciju. Šeit ir viena Triac lietojumprogramma. Foto-TRIAC bāzes opto savienotāju piemēri ir IL420 , 4N35 utt., Ir piemēri TRIAC balstītam opto savienotājam.

Photo-SCR bāzes opciju savienotājs

SCR statīvs silīcija vadāmam taisngriezim, SCR sauc arī par tiristoru. Augšējā attēlā ir parādīta Photo-SCR bāzes opto-savienotāja iekšējā konstrukcija. Tāpat kā citiem opto savienotājiem, LED izstaro infrasarkano staru. SCR kontrolē LED intensitāte. Foto-SCR bāzes Opto savienotājs, ko izmanto maiņstrāvas saistītās shēmās. Uzziniet vairāk par tiristoru šeit.

Daži foto-SCR balstītu opto savienotāju piemēri ir: - MOC3071, IL400, MOC3072 utt.

Optocoupler lietojumi

Kā tika apspriests iepriekš, maz Optocoupler, ko izmanto līdzstrāvas ķēdē, un maz Optocoupler, ko izmanto maiņstrāvas saistītās darbībās. Tā kā Optocoupler nepieļauj tiešu elektrisko savienojumu starp divām pusēm, Optocoupler galvenais pielietojums ir divu ķēžu izolēšana.

Sākot no citas lietojumprogrammas pārslēgšanas, tāpat kā ar to, kur tranzistoru var izmantot, lai pārslēgtu lietojumprogrammu, var izmantot optronu. To var izmantot dažādās ar mikrokontrolleru saistītās darbībās, kur digitālus impulsus vai analogo informāciju, kas nepieciešama no augstsprieguma shēmas, Optocoupler var izmantot, lai izcili izolētu šos divus.

Opto savienotāju var izmantot maiņstrāvas noteikšanai, ar līdzstrāvas vadību saistītām darbībām. Apskatīsim dažus Opto-tranzistoru pielietojumus.

Optrons līdzstrāvas ķēdes pārslēgšanai:

Augšējā ķēdē tiek izmantota fototransistora balstīta optronu shēma. Tas darbosies kā tipisks tranzistora slēdzis. Shematiskajā shēmā tiek izmantots zemu izmaksu foto-tranzistora bāzes opto-savienotājs PC817. Infrasarkano LED tiks kontrolēts ar S1 slēdzi. Kad slēdzis būs ieslēgts, 9V akumulatora avots nodrošinās strāvu LED, izmantojot strāvas ierobežojošo rezistoru 10k. Intensitāti kontrolē R1 rezistors. Ja mēs mainīsim vērtību un padarīsim pretestību zemāku, LED intensitāte būs augsta, padarot tranzistoru lielu.

Otrā pusē tranzistors ir fototransistors, kuru kontrolē iekšējais infrasarkanais vads, kad tas izstaro infrasarkano gaismu, ar kuru fototransistors sazināsies, un VOUT 0 izslēgs pār to savienoto slodzi. Jāatceras, ka saskaņā ar datu lapu tranzistora kolektora strāva ir 50mA. R2 nodrošina VOUT 5v. R2 ir pievilkšanas rezistors.

Gaismas diodes pārslēgšanu, izmantojot opto savienotāju, varat redzēt zemāk esošajā video…

Šajā konfigurācijā foto-tranzistora bāzes opto-savienotāju var izmantot kopā ar mikrokontrolleru impulsu noteikšanai vai pārtraukumam.

Optrons maiņstrāvas sprieguma noteikšanai:

Šeit ir parādīta cita ķēde, lai noteiktu maiņstrāvas spriegumu. Infrasarkano staru vadību kontrolē, izmantojot divus 100k rezistoru. Divi 100k rezistori, ko izmanto viena 200k rezistora vietā, ir paredzēti papildu drošībai ar īssavienojumu saistītā stāvoklī. LED ir savienots pāri sienas kontaktligzdai (L) un neitrālajai līnijai (N). Nospiežot S1, indikators sāk izstarot infrasarkano gaismu. Foto tranzistors reaģē un pārveido VOUT no 5V uz 0V.

Šajā konfigurācijā opto savienotāju var savienot ar zema sprieguma ķēdi, piemēram, mikrokontrolleru bloku, kur nepieciešama maiņstrāvas sprieguma noteikšana. Rezultāts radīs kvadrātveida impulsu no augsta līdz zemam.

Sākotnēji pirmā ķēde tiek izmantota līdzstrāvas ķēdes kontrolēšanai vai pārslēgšanai, bet otra - maiņstrāvas ķēdes noteikšanai un līdzstrāvas ķēdes vadībai vai pārslēgšanai. Tālāk mēs redzēsim kontrolēt maiņstrāvas ķēdi, izmantojot līdzstrāvas ķēdi.

Optrons maiņstrāvas ķēdes kontrolei, izmantojot līdzstrāvas spriegumu:

Augšējā ķēdē LED atkal tiek kontrolēta ar 9V akumulatoru, izmantojot 10k rezistoru un slēdža stāvokli. No otras puses tiek izmantots foto-TRIAC bāzes opto savienotājs, kas kontrolē maiņstrāvas spuldzi no 220 V maiņstrāvas kontaktligzdas. 68R rezistors tiek izmantots, lai kontrolētu BT136 TRIAC, kuru kontrolē foto-TRIAC opto-savienotāja blokā.

Šāda veida konfigurācija tiek izmantota elektrisko ierīču vadīšanai, izmantojot zemsprieguma shēmas. IL420 tiek izmantots augšējā shēmā, kas ir foto-TRIAC bāzes Opto savienotājs.

Izņemot šāda veida shēmas, opto savienotāju var izmantot SMPS, lai sekundārajā pusē iegūtu īssavienojumu vai informāciju par pašreizējo stāvokli uz primāro pusi.

Ja vēlaties redzēt Optocoupler IC reālā darbībā, pārbaudiet zemāk esošās shēmas:

Ievads Octocoupler un saskarnes ar ATmega8
Priekšapmaksas enerģijas skaitītājs, izmantojot GSM un Arduino
IR tālvadības TRIAC dimmera shēma
Aveņu Pi avārijas gaisma ar tumsu un maiņstrāvas līnijas izslēgšanas detektors
IR tālvadības kontrolēta mājas automatizācija, izmantojot PIC mikrokontrolleru