OPTOCOUPLER ODER OPTOISOLATOREN sind Geräte, die eine effiziente Übertragung von Gleichstromsignalen und anderen Daten über zwei Schaltungsstufen ermöglichen und gleichzeitig ein hervorragendes Maß an elektrischer Isolation zwischen ihnen aufrechterhalten.
Optokoppler werden besonders nützlich, wenn ein elektrisches Signal über zwei Schaltungsstufen gesendet werden muss, jedoch mit einem extremen Grad an elektrischer Isolation über die Stufen.
Optokopplungsvorrichtungen arbeiten als Logikpegelumschaltungen zwischen zwei Schaltkreisen. Sie können die Rauschübertragung über die integrierten Schaltkreise blockieren, Logikpegel von der Hochspannungs-Wechselstromleitung isolieren und Erdschleifen beseitigen.
Optokoppler werden zu einem wirksamen Ersatz für Relais und für Transformatoren zum Anschließen digitaler Schaltungsstufen.
Darüber hinaus erweist sich der Frequenzgang des Optokopplers in analogen Schaltungen als unvergleichlich.
Interner Aufbau des Optokopplers
Intern enthält ein Optokoppler eine Infrarot- oder IR-Emitter-LED (normalerweise aus Galliumarsenid aufgebaut). Diese IR-LED ist optisch mit einer benachbarten Silizium-Fotodetektorvorrichtung gekoppelt, die im Allgemeinen ein Fototransistor, eine Fotodiode oder ein ähnliches lichtempfindliches Element ist. Diese beiden komplementären Geräte sind hermetisch in eine undurchsichtige lichtdichte Verpackung eingebettet.
Die obige Abbildung zeigt eine zerlegte Ansicht eines typischen sechspoligen DIP-Optokopplerchips (Dual-In-Line). Wenn die mit der IR-LED verbundenen Anschlüsse mit einer geeigneten in Vorwärtsrichtung vorgespannten Spannung versorgt werden, sendet sie intern eine Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von 900 bis 940 Nanometer aus.
Dieses IR-Signal fällt auf den benachbarten Fotodetektor, der normalerweise ein NPN-Fototransistor ist (dessen Empfindlichkeit auf die identische Wellenlänge eingestellt ist), und leitet sofort und erzeugt eine Kontinuität über seine Kollektor / Emitter-Anschlüsse.
Wie auf dem Bild zu sehen ist, sind die IR-LED und der Fototransistor an benachbarten Armen eines Leiterrahmens angebracht.
Der Bleirahmen ist in Form eines Stanzens aus fein leitfähigem Blech mit mehreren verzweigungsähnlichen Oberflächen. Die isolierten Substrate, die zur Verstärkung der Vorrichtung enthalten sind, werden mit Hilfe der inneren Zweige erzeugt. Die jeweilige Pinbelegung des DIP wird entsprechend aus den äußeren Zweigen entwickelt.
Sobald die leitenden Verbindungen zwischen dem Chipgehäuse und den entsprechenden Lead-Frame-Pins hergestellt sind, ist der Raum, der die IR-LED und den Fototransistor umgibt, in einem transparenten IR-gestützten Harz versiegelt, das sich wie ein 'Lichtleiter' oder ein optischer Wellenleiter zwischen den Stiften verhält zwei IR-Geräte.
Die komplette Baugruppe wird schließlich in ein lichtdichtes Epoxidharz geformt, das das DIP-Gehäuse bildet. Im Ziel sind die Anschlussrahmen-Anschlussklemmen sauber nach unten gebogen.
Pinbelegung des Optokopplers
Das obige Diagramm zeigt das Pinbelegungsdiagramm des typischen Optokopplers im DIP-Gehäuse. Das Gerät ist auch als Optokoppler bekannt, da zwischen den beiden Chips kein Strom, sondern nur Lichtsignale vorhanden sind und der IR-Emitter und der IR-Detektor zu 100% elektrisch isoliert und isoliert sind.
Die anderen mit diesem Gerät verbundenen populären Namen sind Fotokoppler oder photokoppelte Isolatoren.
Wir können sehen, dass die Basis des internen IR-Transistors an Pin 6 des IC abgeschlossen ist. Diese Basis bleibt normalerweise nicht verbunden, da der Hauptzweck der Geräte darin besteht, die beiden Schaltkreise über ein isoliertes internes IR-Lichtsignal zu koppeln.
Ebenso ist der Pin 3 eine offene oder nicht verbundene Pinbelegung und nicht relevant. Es ist möglich, den internen IR-Fototransistor einfach durch Kurzschließen und Verbinden des Basisstifts 6 mit dem Emitterstift 4 in eine Fotodiode umzuwandeln.
Die obige Funktion ist jedoch möglicherweise in einem 4-poligen Optokoppler oder Mehrkanal-Optokopplern nicht verfügbar.
Eigenschaften des Optokopplers
Optokoppler weisen eine sehr nützliche Eigenschaft auf, nämlich die Lichtkopplungseffizienz, die als bezeichnet wird Stromübertragungsverhältnis oder CTR.
Dieses Verhältnis wird durch ein ideal abgestimmtes IR-LED-Signalspektrum mit seinem benachbarten Fototransistor-Erfassungsspektrum verbessert.
Die Klickrate ist somit definiert als das Verhältnis von Ausgangsstrom zu Eingangsstrom bei einem Nennvorspannungspegel einer bestimmten Optokopplervorrichtung. Es wird durch ein Prozent dargestellt:
CTR = I.ced/ ICHfx 100%
Wenn die Spezifikation eine Klickrate von 100% vorschlägt, bezieht sie sich auf eine Ausgangsstromübertragung von 1 mA für jeden mA Strom zur IR-LED. Die Mindestwerte für die Klickrate können für verschiedene Optokoppler Abweichungen zwischen 20 und 100% aufweisen.
Die Faktoren, die die Klickrate variieren können, hängen von den augenblicklichen Spezifikationen der Eingangs- und Ausgangsversorgungsspannung und des Stroms für das Gerät ab.
Die obige Abbildung zeigt die charakteristische Darstellung des Ausgangsstroms eines internen Fototransistors eines Optokopplers (I.CB) gegen Eingangsstrom (I.F.) wenn ein VCB von 10 V an seine Kollektor- / Basisstifte angelegt wird.
Wichtige OptoCoupler-Spezifikationen
Einige der wesentlichen Parameter der Optokopplerspezifikation können anhand der folgenden Daten untersucht werden:
Isolationsspannung (Viso) : Es ist definiert als die absolute maximale Wechselspannung, die an den Eingangs- und Ausgangsschaltungsstufen des Optokopplers anliegen kann, ohne das Gerät zu beschädigen. Die Standardwerte für diesen Parameter können zwischen 500 V und 5 kV RMS liegen.
SIE SIND: Es kann als die maximale Gleichspannung verstanden werden, die an die Pinbelegung des Fototransistors des Geräts angelegt werden kann. Typischerweise kann dies zwischen 30 und 70 Volt liegen.
Wenn : Dies ist der maximale kontinuierliche DC-Durchlassstrom, der in der IR LED oder das I.NETZ . Dies sind die Standardwerte der Strombelastbarkeit, die für einen Fototransistorausgang des Optokopplers angegeben sind und zwischen 40 und 100 mA liegen können.
Anstiegs- / Abfallzeit : Dieser Parameter definiert die logische Geschwindigkeit der Optokopplerantwort über die interne IR-LED und den Fototransistor. Dies kann typischerweise 2 bis 5 Mikrosekunden sowohl für den Anstieg als auch für den Abfall betragen. Dies sagt uns auch über die Bandbreite des Optokopplergeräts.
Grundkonfiguration des Optokopplers
Die obige Abbildung zeigt eine grundlegende Optokopplerschaltung. Die Strommenge, die durch den Fototransistor fließen kann, wird durch den angelegten Vorwärtsvorspannungsstrom der IR-LED oder des I bestimmtNETZ, obwohl völlig getrennt.
Während der Schalter S1 offen gehalten wird, fließt Strom durch das I.NETZist gesperrt, was bedeutet, dass dem Fototransistor keine IR-Energie zur Verfügung steht.
Dies macht das Gerät vollständig inaktiv, wodurch sich am Ausgangswiderstand R2 eine Spannung von Null entwickelt.
Wenn S1 geschlossen ist, kann Strom durch das I fließenNETZund R1.
Dies aktiviert die IR-LED, die beginnt, IR-Signale auf dem Fototransistor zu senden, wodurch dieser eingeschaltet werden kann, und dies wiederum bewirkt, dass sich eine Ausgangsspannung über R2 entwickelt.
Diese grundlegende Optokopplerschaltung reagiert speziell gut auf EIN / AUS-Schalteingangssignale.
Bei Bedarf kann die Schaltung jedoch so modifiziert werden, dass sie mit analogen Eingangssignalen arbeitet und entsprechende analoge Ausgangssignale erzeugt.
Arten von Optokopplern
Der Fototransistor eines Optokopplers kann mit vielen verschiedenen Ausgangsverstärkungen und Arbeitsspezifikationen geliefert werden. Das unten erläuterte Schema zeigt sechs andere Formen von Optokopplervarianten, die ihre eigenen spezifischen Kombinationen von IRED und Ausgangsphotodetektor aufweisen.
Die erste obige Variante zeigt ein Schema eines bidirektionalen Eingangs- und Fototransistorausgangs-Optokopplers mit einigen hintereinander geschalteten Galliumarsenid-IREDs zum Koppeln von AC-Eingangssignalen und zum Schutz vor Eingängen mit umgekehrter Polarität.
Üblicherweise kann diese Variante eine minimale Klickrate von 20% aufweisen.
Der nächste Typ oben zeigt einen Optokoppler, dessen Ausgang mit einem Photo-Darlington-Verstärker auf Siliziumbasis verbessert wird. Dies ermöglicht es, einen höheren Ausgangsstrom im Vergleich zu dem anderen normalen Optokoppler zu erzeugen.
Aufgrund des Darlington-Elements am Ausgang können diese Optokopplertypen eine Klickrate von mindestens 500% erzeugen, wenn die Kollektor-Emitter-Spannung etwa 30 bis 35 Volt beträgt. Diese Größe scheint etwa zehnmal höher zu sein als bei einem normalen Optokoppler.
Diese sind jedoch möglicherweise nicht so schnell wie die anderen normalen Geräte, und dies kann ein erheblicher Kompromiss bei der Arbeit mit einem Photodarlington-Koppler sein.
Es kann auch eine um etwa den Faktor zehn verringerte Menge der effektiven Bandbreite aufweisen. Industriestandardversionen von photoDarlington-Optokopplern sind 4N29 bis 4N33 und 6N138 und 6N139.
Sie können sie auch als Dual- und Quad-Channel-Photodarlington-Koppler erhalten.
Das dritte Schema oben zeigt einen Optokoppler mit einer IRED und einem MOSFET-Photosensor mit einem bidirektionalen linearen Ausgang. Der Isolationsspannungsbereich dieser Variante kann bis zu 2500 Volt RMS betragen. Der Durchbruchspannungsbereich kann zwischen 15 und 30 Volt liegen, während die Anstiegs- und Abfallzeiten jeweils etwa 15 Mikrosekunden betragen.
Die nächste Variante oben zeigt eine grundlegende SCR oder Thyristor Opto-Photosensor. Hier wird der Ausgang über einen SCR gesteuert. Die Isolationsspannung von OptoSCR-Kopplern beträgt typischerweise etwa 1000 bis 4000 Volt RMS. Es verfügt über eine minimale Sperrspannung von 200 bis 400 V. Die höchsten Einschaltströme (I.fr) kann um 10 mA liegen.
Das obige Bild zeigt einen Optokoppler mit einem Phototriac-Ausgang. Diese Art von Ausgangskopplern auf Thyristorbasis weisen im Allgemeinen eine Vorwärtssperrspannung (VDRM) von 400 V auf.
Optokoppler mit Schmitt-Trigger-Eigenschaft sind ebenfalls erhältlich. Dieser Optokopplertyp ist oben dargestellt, der einen IC-basierten Optosensor mit einem Schmitt-Trigger-IC enthält, der eine Sinuswelle oder irgendeine Form eines gepulsten Eingangssignals in eine rechteckige Ausgangsspannung umwandelt.
Diese auf IC-Fotodetektoren basierenden Geräte sind tatsächlich so ausgelegt, dass sie wie eine Multivibratorschaltung funktionieren. Die Isolationsspannungen können zwischen 2500 und 4000 Volt liegen.
Der Einschaltstrom liegt normalerweise zwischen 1 und 10 mA. Die minimalen und maximalen Arbeitsversorgungspegel liegen zwischen 3 und 26 Volt, und die maximale Geschwindigkeit der Datenrate (NRZ) beträgt 1 MHz.
Anwendungsschaltungen
Die interne Funktionsweise von Optokopplern ähnelt genau der Funktionsweise einer diskret eingerichteten IR-Sender- und Empfängerbaugruppe.
Eingangsstromregelung
Wie jede andere LED benötigt auch die IR-LED eines Optokopplers einen Widerstand, um den Eingangsstrom auf sichere Grenzen zu regeln. Dieser Widerstand kann auf zwei grundlegende Arten mit der Optokoppler-LED verbunden werden, wie unten gezeigt:
Der Widerstand kann entweder mit dem Anodenanschluss (a) oder dem Kathodenanschluss (b) der IRED in Reihe geschaltet werden.
AC-Optokoppler
In unseren früheren Diskussionen haben wir erfahren, dass für den AC-Eingang die AC-Optokoppler empfohlen werden. Jeder Standard-Optokoppler kann jedoch auch sicher mit einem AC-Eingang konfiguriert werden, indem den IRED-Eingangspins eine externe Diode hinzugefügt wird, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Diese Konstruktion gewährleistet auch die Sicherheit des Geräts gegen versehentliche umgekehrte Eingangsspannungsbedingungen.
Digitale oder analoge Konvertierung
Um eine digitale oder analoge Umwandlung am Ausgang des Optokopplers zu erhalten, kann ein Widerstand in Reihe mit dem Optotransistorkollektorstift bzw. dem Emitterstift hinzugefügt werden, wie unten gezeigt:
Umwandlung in Fototransistor oder Fotodiode
Wie unten angegeben, kann der Ausgangs-Fototransistor eines regulären 6-poligen DIP-Optokopplers in einen Fotodiodenausgang umgewandelt werden, indem der Basisstift 6 des Transistors seines Fototransistors mit Masse verbunden wird und der Emitter nicht verbunden bleibt oder mit Stift 6 kurzgeschlossen wird .
Diese Konfiguration bewirkt eine signifikante Erhöhung der Anstiegszeit des Eingangssignals, führt jedoch auch zu einer drastischen Verringerung des CTR-Werts auf 0,2%.
Optokoppler-Digitalschnittstelle
Optokoppler eignen sich hervorragend für die digitale Signalschnittstelle, die auf verschiedenen Versorgungsebenen betrieben wird.
Optokoppler können verwendet werden, um digitale ICs über identische TTL-, ECL- oder CMOS-Familien und ebenfalls über diese Chipfamilien hinweg miteinander zu verbinden.
Optokoppler sind auch die Favoriten, wenn es darum geht, PCs oder Mikrocontroller mit anderen Großrechnern oder Lasten wie Motoren zu verbinden. Relais , Magnet, Lampen usw. Das folgende Diagramm zeigt das Schnittstellendiagramm eines Optokopplers mit TTL-Schaltungen.
TTL-IC mit Optokoppler verbinden
Hier können wir sehen, dass die IRED des Optokopplers über den + 5V- und den TTL-Gate-Ausgang angeschlossen ist, anstatt wie üblich zwischen dem TTL-Ausgang und Masse.
Dies liegt daran, dass die TTL-Gatter für sehr niedrige Ausgangsströme (ca. 400 uA) ausgelegt sind, jedoch so spezifiziert sind, dass sie den Strom mit einer relativ hohen Rate (16 mA) senken. Daher ermöglicht die obige Verbindung einen optimalen Aktivierungsstrom für IRED, wenn die TTL niedrig ist. Dies bedeutet jedoch auch, dass die Ausgangsantwort invertiert wird.
Ein weiterer Nachteil des TTL-Gate-Ausgangs besteht darin, dass bei einem Ausgang von HIGH oder logisch 1 möglicherweise ein Pegel von etwa 2,5 V erzeugt wird, was möglicherweise nicht ausreicht, um die IRED vollständig auszuschalten. Sie muss mindestens 4,5 V oder 5 V betragen, damit die IRED vollständig ausgeschaltet werden kann.
Um dieses Problem zu beheben, ist R3 enthalten, das sicherstellt, dass die IRED vollständig ausgeschaltet wird, wenn der TTL-Gate-Ausgang selbst bei 2,5 V auf HIGH gestellt wird.
Der Kollektorausgangspin des Optokopplers ist zwischen dem Eingang und der Masse des TTL-IC angeschlossen. Dies ist wichtig, da ein TTL-Gate-Eingang bei 1,6 mA mindestens unter 0,8 V ausreichend geerdet sein muss, um eine korrekte logische 0 am Gate-Ausgang zu ermöglichen. Es ist zu beachten, dass der in der obigen Abbildung gezeigte Aufbau eine nicht invertierende Reaktion am Ausgang ermöglicht.
CMOS-IC mit Optokoppler verbinden
Im Gegensatz zum TTL-Gegenstück können CMOS-IC-Ausgänge problemlos ausreichende Stromstärken bis zu vielen mAs liefern und versenken.
Daher können diese ICs leicht mit dem Optokoppler IRED verbunden werden, entweder im Senkenmodus oder im Quellenmodus, wie unten gezeigt.
Unabhängig davon, welche Konfiguration auf der Eingangsseite ausgewählt ist, muss R2 auf der Ausgangsseite ausreichend groß sein, um einen vollständigen Ausgangsspannungshub zwischen logischen 0- und 1-Zuständen am CMOS-Gate-Ausgang zu ermöglichen.
Verbindung von Arduino Microcontroller und BJT mit Optokoppler
Die obige Abbildung zeigt wie man einen Mikrocontroller oder Arduino verbindet Ausgangssignal (5 Volt, 5 mA) mit relativ hoher Strombelastung über einen Optokoppler und BJT-Stufen.
Mit einer HIGH + 5V-Logik vom Arduino bleiben sowohl der Optokoppler IRED als auch der Fototransistor ausgeschaltet, wodurch Q1, Q2 und der Lastmotor eingeschaltet bleiben.
Sobald der Arduino-Ausgang niedrig wird, wird der Optokoppler IRED aktiviert und der Fototransistor eingeschaltet. Dies erdet sofort die Basisvorspannung von Q1 und schaltet Q1, Q2 und den Motor aus.
Analoge Signale mit Optokoppler verbinden
Ein Optokoppler kann auch effektiv zum Verbinden von analogen Signalen über zwei Schaltungsstufen verwendet werden, indem ein Schwellenstrom durch die IRED bestimmt und anschließend mit dem angelegten analogen Signal moduliert wird.
Die folgende Abbildung zeigt, wie diese Technik zum Koppeln eines analogen Audiosignals angewendet werden kann.
Der Operationsverstärker IC2 ist wie eine Spannungsfolgerschaltung mit Einheitsverstärkung konfiguriert. Die IRED der Optokoppler ist an der negativen Rückkopplungsschleife angebracht.
Diese Schleife bewirkt, dass die Spannung an R3 (und damit der Strom durch die IRED) genau folgt oder der Spannung folgt, die an Pin 3 des Operationsverstärkers angelegt wird, der nicht der invertierende Eingangspin ist.
Dieser Pin3 des Operationsverstärkers ist über das Potentialteilernetzwerk R1, R2 auf die Hälfte der Versorgungsspannung eingestellt. Dies ermöglicht die Modulation des Pin3 mit einem Wechselstromsignal, das ein Audiosignal sein kann, und bewirkt, dass die IRED-Beleuchtung gemäß diesem Audio oder dem modulierenden analogen Signal variiert.
Der Ruhestrom oder die Leerlaufstromaufnahme für den IRED-Strom wird über R3 bei 1 bis 2 mA erreicht.
Auf der Ausgangsseite des Optokopplers wird der Ruhestrom vom Fototransistor bestimmt. Dieser Strom entwickelt eine Spannung am Potentiometer R4, deren Wert so eingestellt werden muss, dass er einen Ruheausgang erzeugt, der ebenfalls der Hälfte der Versorgungsspannung entspricht.
Das nachführmodulierte Audioausgangssignaläquivalent wird über das Potentiometer R4 extrahiert und zur weiteren Verarbeitung über C2 entkoppelt.
Triac mit Optokoppler verbinden
Optokoppler können ideal zur Erzeugung einer perfekt isolierten Kopplung zwischen einem Steuerkreis mit niedrigem Gleichstrom und einem Triac-Steuerkreis mit hohem Wechselstromnetz verwendet werden.
Es wird empfohlen, die Erdungsseite des DC-Eingangs an eine ordnungsgemäße Erdungsleitung anzuschließen.
Die komplette Einrichtung ist in der folgenden Abbildung dargestellt:
Das obige Design kann für eine isolierte verwendet werden Steuerung von Wechselstromlampen , Heizungen, Motoren und andere ähnliche Lasten. Diese Schaltung ist nicht nulldurchgangsgesteuert eingerichtet, was bedeutet, dass der Eingangstrigger bewirkt, dass der Triac an einem beliebigen Punkt der Wechselstromwellenform schaltet.
Hier erzeugt das durch R2, D1, D2 und C1 gebildete Netzwerk eine 10-V-Potentialdifferenz, die aus dem Wechselstromleitungseingang abgeleitet wird. Diese Spannung wird verwendet für Triac auslösen durch Q1, wenn die Eingangsseite durch Schließen des Schalters S1 eingeschaltet wird. Das heißt, solange S1 geöffnet ist, ist der Optokoppler aufgrund einer Null-Basis-Vorspannung für Q1 ausgeschaltet, wodurch der Triac ausgeschaltet bleibt.
In dem Moment, in dem S1 geschlossen wird, wird die IRED aktiviert, die Q1 einschaltet. Q1 verbindet anschließend die 10 V DC mit dem Gate des Triac, das den Triac einschaltet und schließlich auch die angeschlossene Last einschaltet.
Die nächste Schaltung oben ist mit einem monolithischen Silizium-Nullspannungsschalter, dem CA3059 / CA3079, ausgelegt. Diese Schaltungen ermöglichen es dem Triac, synchron zu triggern, dh nur während der Nullspannungsübergang der AC-Zyklus-Wellenform.
Wenn S1 gedrückt wird, reagiert der Operationsverstärker nur dann darauf, wenn der Wechselstromzyklus des Triac-Eingangs nahe einigen mV nahe der Nulldurchgangslinie liegt. Wenn der Eingangstrigger erfolgt, während sich der Wechselstrom nicht in der Nähe der Nulldurchgangslinie befindet, wartet der Operationsverstärker, bis die Wellenform den Nulldurchgang erreicht, und löst den Triac erst dann über eine positive Logik von seinem Pin4 aus.
Diese Nulldurchgangsschaltfunktion schützt die angeschlossenen Personen vor plötzlichen starken Stromstößen und Spannungsspitzen, da das Einschalten auf dem Nulldurchgangsebene erfolgt und nicht, wenn sich der Wechselstrom auf seinen höheren Spitzen befindet.
Dadurch werden auch unnötige HF-Störungen und Störungen in der Stromleitung vermieden. Dieser Triac-basierte Nulldurchgangsschalter auf Optokoppler-Basis kann effektiv zur Herstellung von SSR oder verwendet werden Halbleiterrelais .
PhotoSCR- und PhotoTriacs-Optokoppleranwendung
Optokoppler mit einem Fotodetektor in Form von photoSCR und photo-Triac-Ausgang werden im Allgemeinen mit einem niedrigeren Ausgangsstrom bewertet.
Im Gegensatz zu anderen Optokopplergeräten weisen optoTriac oder optoSCR jedoch eine ziemlich hohe Stoßstrombehandlungskapazität (gepulst) auf, die viel höher sein kann als ihre Nenn-RMS-Werte.
Für SCR-Optokoppler kann die Stoßstromspezifikation bis zu 5 Ampere betragen, dies kann jedoch in Form einer Impulsbreite von 100 Mikrosekunden und eines Arbeitszyklus von nicht mehr als 1% erfolgen.
Bei Triac-Optokopplern kann die Überspannungsspezifikation 1,2 Ampere betragen, was nur für einen Impuls von 10 Mikrosekunden mit einem maximalen Arbeitszyklus von 10% dauern darf.
Die folgenden Bilder zeigen einige Anwendungsschaltungen mit Triac-Optokopplern.
Im ersten Diagramm ist der photoTriac so konfiguriert, dass er die Lampe direkt über die Wechselstromleitung aktiviert. Hier muss die Glühlampe für einen sicheren Betrieb des Optokopplers mit weniger als 100 mA RMS und einem maximalen Einschaltstromverhältnis von weniger als 1,2 Ampere ausgelegt sein.
Das zweite Design zeigt, wie der photoTriac-Optokoppler konfiguriert werden kann, um einen Slave-Triac auszulösen und anschließend eine Last gemäß einer beliebigen bevorzugten Nennleistung zu aktivieren. Es wird empfohlen, diesen Stromkreis nur mit ohmschen Lasten wie Glühlampen oder Heizelementen zu verwenden.
Die dritte Abbildung oben zeigt, wie die beiden oberen Schaltkreise modifiziert werden könnten Umgang mit induktiven Lasten wie Motoren. Die Schaltung besteht aus R2, C1 und R3, die eine Phasenverschiebung im Gate-Ansteuerungsnetz des Triac erzeugen.
Dies ermöglicht es dem Triac, eine korrekte Auslöseaktion durchzuführen. Die Widerstände R4 und C2 werden als Dämpfungsnetzwerk eingeführt, um Stoßspitzen aufgrund induktiver Gegen-EMFs zu unterdrücken und zu steuern.
In allen oben genannten Anwendungen muss R1 so dimensioniert sein, dass die IRED mit mindestens 20 mA Vorwärtsstrom versorgt wird, um den Triac-Fotodetektor ordnungsgemäß auszulösen.
Geschwindigkeitszähler- oder Drehzahldetektoranwendung
Die obigen Abbildungen erläutern einige einzigartige kundenspezifische Optokopplermodule, die für Geschwindigkeitszähler- oder Drehzahlmessanwendungen verwendet werden können.
Das erste Konzept zeigt eine kundenspezifische geschlitzte Koppler-Unterbrecher-Anordnung. Wir können sehen, dass ein Schlitz in Form eines Luftspalts zwischen der IRED und dem Fototransistor angeordnet ist, die auf getrennten Kästen montiert sind, die sich über den Luftspaltschlitz gegenüberliegen.
Normalerweise kann das Infrarotsignal ohne Blockierung über den Steckplatz geleitet werden, während das Modul mit Strom versorgt wird. Wir wissen, dass Infrarotsignale vollständig blockiert werden können, indem ein undurchsichtiges Objekt in seinen Weg gelegt wird. Wenn in der diskutierten Anwendung ein Hindernis wie Radspeichen durch den Schlitz bewegt werden darf, führt dies zu Unterbrechungen beim Durchgang der IR-Signale.
Diese werden anschließend über den Ausgang der Fototransistoranschlüsse in Taktfrequenz umgewandelt. Diese Ausgangstaktfrequenz hängt von der Geschwindigkeit des Rads ab und kann für die erforderlichen Messungen verarbeitet werden. .
Der angegebene Schlitz kann eine Breite von 3 mm (0,12 Zoll) haben. Der im Modul verwendete Fototransistor verfügt über einen Fototransistor, der im geöffneten Zustand mit einer minimalen Klickrate von ca. 10% spezifiziert werden sollte.
Das Modul ist eigentlich eine Nachbildung von a Standard-Optokoppler Mit einem eingebetteten IR und einem Fotoransistor besteht der einzige Unterschied darin, dass diese diskret in separaten Kästen zusammengebaut sind, die durch einen Luftspaltschlitz voneinander getrennt sind.
Das erste Modul oben kann zur Messung der Umdrehung oder wie ein Umdrehungszähler verwendet werden. Jedes Mal, wenn die Radlasche den Schlitz des Optokopplers kreuzt, schaltet der Fototransistor aus und erzeugt eine einzelne Zählung.
Das beigefügte zweite Design zeigt ein Optokopplermodul, das auf reflektierte IR-Signale reagiert.
Die IRED und der Fototransistor sind in getrennten Fächern im Modul installiert, so dass sie sich normalerweise nicht 'sehen' können. Die beiden Geräte sind jedoch so montiert, dass beide einen gemeinsamen Brennpunktwinkel haben, der 5 mm (0,2 Zoll) entfernt ist.
Dadurch kann das Unterbrechermodul in der Nähe befindliche sich bewegende Objekte erkennen, die nicht in einen dünnen Schlitz eingesetzt werden können. Dieser Typ des Reflektor-Optomoduls kann zum Zählen des Durchgangs großer Gegenstände über Förderbänder oder Gegenstände, die über einen Zufuhrschlauch gleiten, verwendet werden.
In der zweiten Abbildung oben sehen wir, wie das Modul als Umdrehungszähler eingesetzt wird, der die reflektierten IR-Signale zwischen der IRED und dem Fototransistor durch die auf der gegenüberliegenden Oberfläche der rotierenden Scheibe montierten Spiegelreflektoren erfasst.
Der Abstand zwischen dem Optokopplermodul und der sich drehenden Scheibe entspricht der Brennweite von 5 mm des Emitterdetektorpaars.
Die reflektierenden Oberflächen am Rad können mit Metallicfarbe, Klebeband oder Glas hergestellt werden. Diese kundenspezifischen diskreten Optokopplermodule könnten auch effektiv angewendet werden Zählung der Motorwellendrehzahl Das oben erläuterte Konzept für Fotounterbrecher und Fotoreflektoren kann unter Verwendung eines beliebigen Optodetektorgeräts wie eines Photodarlington-, eines photoSCR- und eines photoTriac-Geräts gemäß den Konfigurationsspezifikationen des Ausgangsschaltkreises erstellt werden.
Tür- / Fenstereingriffsalarm
Das oben erläuterte Optoisolator-Unterbrechermodul kann auch effektiv als Tür- oder Fenster-Einbruchalarm verwendet werden, wie unten gezeigt:
Diese Schaltung ist effektiver und einfacher zu installieren als die herkömmliche Einbruchalarm vom Typ Magnetschilfrelais .
Hier verwendet die Schaltung einen IC 555-Timer als One-Shot-Timer zum Auslösen des Alarms.
Der Luftspaltschlitz des Optoisolators ist mit einer Hebelbefestigung blockiert, die ebenfalls in das Fenster oder die Tür integriert ist.
In einem Fall, in dem die Tür geöffnet oder das Fenster geöffnet wird, wird die Blockierung im Schlitz entfernt und die LED IR erreicht die Fototransistoren und aktiviert den einen Schuss monostabiler IC 555-Tisch .
Der IC 555 löst sofort die Piezo-Summer-Warnung bezüglich des Eindringens aus.
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