إن أدوات الفتح أو OPTOISOLATORS هي أجهزة تتيح النقل الفعال لإشارة التيار المستمر والبيانات الأخرى عبر مرحلتين من الدوائر ، وتحافظ أيضًا في نفس الوقت على مستوى ممتاز من العزل الكهربائي بينهما.
تصبح Optocouplers مفيدة بشكل خاص حيث يلزم إرسال إشارة كهربائية عبر مرحلتين من الدوائر ، ولكن مع درجة قصوى من العزل الكهربائي عبر المراحل.
تعمل أجهزة Optocoupling كتغييرات في المستوى المنطقي بين دائرتين ، ولديها القدرة على منع نقل الضوضاء عبر الدوائر المتكاملة ، لعزل المستويات المنطقية من خط التيار المتردد عالي الجهد ، وللقضاء على الحلقات الأرضية.
أصبحت Optocouplers بديلاً فعالاً للتبديلات والمحولات الخاصة بمراحل الدوائر الرقمية البينية.
بالإضافة إلى ذلك ، ثبت أن استجابة تردد Optocoupler لا تضاهى في الدوائر التناظرية.
Optocoupler البناء الداخلي
داخليًا يحتوي optocoupler على مصباح LED للأشعة تحت الحمراء أو باعث الأشعة تحت الحمراء (عادةً ما يتم بناؤه باستخدام زرنيخيد الغاليوم). يقترن هذا IR LED بصريًا بجهاز كاشف ضوئي من السيليكون المجاور والذي يكون عمومًا عبارة عن ترانزستور ضوئي أو ثنائي ضوئي أو أي عنصر حساس للضوء مماثل). يتم تضمين هذين الجهازين التكميليين بإحكام في حزمة غير شفافة للضوء.
يوضح الشكل أعلاه عرضًا تشريحًا لشريحة optocoupler النموذجية المكونة من ستة أسنان مزدوجة الخط (DIP). عندما يتم تزويد المحطات المتصلة بـ IR LED بجهد متحيز أمامي مناسب ، فإنها تنبعث داخليًا من الأشعة تحت الحمراء بطول موجة يتراوح من 900 إلى 940 نانومتر.
تقع إشارة الأشعة تحت الحمراء هذه على جهاز الكشف الضوئي المجاور الذي يكون عادةً ترانزستور ضوئي NPN (له حساسية محددة في الطول الموجي المماثل) ، وتجري على الفور ، مما يخلق استمرارية عبر أطراف المجمع / الباعث.
كما يتضح في الصورة ، يتم تثبيت IR LED والترانزستور الضوئي على أذرع مجاورة لإطار من الرصاص.
إطار الرصاص على شكل ختم منحوت من صفائح معدنية موصلة دقيقة لها عدة فروع مثل التشطيب. يتم إنشاء الركائز المعزولة التي يتم تضمينها لتقوية الجهاز بمساعدة الفروع الداخلية. تم تطوير pinout الخاص بـ DIP بالمقابل من الفروع الخارجية.
بمجرد إنشاء التوصيلات الموصلة بين علبة القالب ودبابيس إطار الرصاص المناسبة ، يتم إحكام المساحة المحيطة بمصباح IR LED والترانزستور الضوئي داخل راتنج شفاف مدعوم بالأشعة تحت الحمراء يتصرف مثل `` أنبوب ضوئي '' أو موجه موجي ضوئي بين جهازي IR.
يتم تشكيل التجميع الكامل أخيرًا في راتينج إيبوكسي مقاوم للضوء يشكل حزمة DIP. في النهاية ، يتم ثني أطراف دبوس الإطار الرصاصي بدقة لأسفل.
Optocoupler Pinout
يُظهر الرسم البياني أعلاه مخطط pinout الخاص بـ optocoupler النموذجي في حزمة DIP. يُعرف الجهاز أيضًا باسم المعزل البصري لأنه لا يوجد تيار متضمن بين الشريحتين ، بل إشارات ضوئية فقط ، وأيضًا لأن باعث الأشعة تحت الحمراء وكاشف الأشعة تحت الحمراء يتميزان بعزل وعزل كهربائي بنسبة 100٪.
الأسماء الشائعة الأخرى المرتبطة بهذا الجهاز هي العوازل الضوئية أو العوازل الضوئية.
يمكننا أن نرى أن قاعدة ترانزستور الأشعة تحت الحمراء الداخلية منتهية عند الطرف 6 من IC. عادةً ما تُترك هذه القاعدة غير متصلة لأن الغرض الرئيسي من الأجهزة هو ربط الدائرتين من خلال إشارة ضوئية IR داخلية معزولة.
وبالمثل ، فإن الدبوس 3 هو pinout مفتوح أو غير متصل وليس له صلة. من الممكن تحويل الترانزستور الضوئي الداخلي بالأشعة تحت الحمراء إلى ثنائي ضوئي ببساطة عن طريق تقصير وتوصيل دبوس القاعدة 6 مع دبوس الباعث 4.
ومع ذلك ، قد لا يمكن الوصول إلى الميزة المذكورة أعلاه في optocoupler 4-pin أو optocoupler متعدد القنوات.
خصائص Optocoupler
يُظهر Optocoupler خاصية واحدة مفيدة للغاية وهي كفاءة اقتران الضوء التي يطلق عليها نسبة التحويل الحالية ، أو نسبة النقر إلى الظهور.
يتم تحسين هذه النسبة مع طيف إشارة IR LED مطابق بشكل مثالي مع طيف الكشف عن الترانزستور الضوئي المجاور.
وبالتالي يتم تعريف نسبة النقر إلى الظهور (CTR) على أنها نسبة تيار الإخراج إلى تيار الإدخال ، عند مستوى التحيز المقنن لجهاز optocoupler المحدد. يتم تمثيله بنسبة مئوية:
نسبة النقر إلى الظهور = أناتنازل عنها/ أناF× 100٪
عندما تشير المواصفات إلى نسبة نقر إلى ظهور بنسبة 100٪ ، فإنها تشير إلى نقل تيار خرج قدره 1 مللي أمبير لكل مللي أمبير من التيار إلى IR LED. قد تظهر القيم الدنيا لنسبة النقر إلى الظهور (CTR) اختلافات بين 20 إلى 100٪ لمزدوجات البصريات المختلفة.
تعتمد العوامل التي قد تختلف في نسبة النقر إلى الظهور على المواصفات اللحظية لجهد إمداد الإدخال والإخراج والتيار للجهاز.
يوضح الشكل أعلاه المؤامرة المميزة لتيار الخرج الضوئي الداخلي للمزدوج البصري (Iسي بي) مقابل تيار الإدخال (IF) عند تطبيق VCB 10 فولت عبر دبابيس المجمع / القاعدة.
مواصفات OptoCoupler الهامة
يمكن دراسة عدد قليل من معلمات مواصفات optocoupler الأساسية من البيانات الواردة أدناه:
جهد العزل (Viso) : يُعرَّف على أنه أقصى جهد تيار متردد يمكن أن يتواجد عبر مراحل دائرة الإدخال والإخراج في optocoupler ، دون التسبب في أي ضرر للجهاز. قد تقع القيم القياسية لهذه المعلمة بين 500 فولت إلى 5 كيلو فولت RMS.
أنتم: قد يُفهم على أنه أقصى جهد للتيار المستمر يمكن تطبيقه عبر دبابيس الترانزستور الضوئي للجهاز. قد يتراوح هذا عادةً بين 30 إلى 70 فولت.
إذا : هو أقصى تيار أمامي مستمر مستمر قد يتدفق في الصمام IR أو أناصافي . إنها القيم القياسية لسعة المعالجة الحالية المحددة لإخراج الترانزستور الضوئي لمزدوج البصريات ، والذي قد يتراوح بين 40 إلى 100 مللي أمبير.
صعود / سقوط الوقت : تحدد هذه المعلمة السرعة المنطقية لاستجابة optocoupler عبر مصباح LED الداخلي IR والترانزستور الضوئي. قد يكون هذا عادة من 2 إلى 5 ميكروثانية لكل من الصعود والهبوط. يخبرنا هذا أيضًا عن النطاق الترددي لجهاز optocoupler.
التكوين الأساسي Optocoupler
يوضح الشكل أعلاه دائرة optocoupler الأساسية. يتم تحديد مقدار التيار الذي قد يمر عبر الترانزستور الضوئي من خلال تيار التحيز الأمامي المطبق لمصباح IR LED أو Iصافي، على الرغم من الانفصال التام.
بينما يكون المفتاح S1 مفتوحًا ، يتدفق التيار عبر Iصافيممنوع ، مما يعني عدم توفر طاقة الأشعة تحت الحمراء للترانزستور الضوئي.
هذا يجعل الجهاز غير نشط تمامًا مما يتسبب في نمو الجهد الصفري عبر المقاوم الناتج R2.
عندما يكون S1 مغلقًا ، يُسمح للتيار بالتدفق عبر Iصافيو R1.
يؤدي هذا إلى تنشيط IR LED الذي يبدأ في إصدار إشارات الأشعة تحت الحمراء على الترانزستور الضوئي مما يمكّنه من التبديل إلى وضع التشغيل ، وهذا بدوره يؤدي إلى تطور جهد خرج عبر R2.
ستستجيب دائرة optocoupler الأساسية هذه بشكل جيد على وجه التحديد لإشارات إدخال تبديل ON / OFF.
ومع ذلك ، إذا لزم الأمر ، يمكن تعديل الدائرة للعمل مع إشارات الإدخال التناظرية وتوليد إشارات خرج تناظرية مقابلة.
أنواع Optocouplers
قد يأتي الترانزستور الضوئي لأي optocoupler بالعديد من مكاسب الإخراج المختلفة ومواصفات العمل. يوضح المخطط الموضح أدناه ستة أشكال أخرى من متغيرات optocouplers التي لها مجموعات خاصة بها من IRED وكاشف ضوئي ناتج.
يشير المتغير الأول أعلاه إلى مدخلات ثنائية الاتجاه وخرج ترانزستور ضوئي تخطيطي optocoupler يضم زوجًا من IRED غاليوم-زرنيخيد متصلان من أجل اقتران إشارات دخل التيار المتردد ، وكذلك للحماية من إدخال قطبية عكسية.
بشكل عام ، قد يعرض هذا المتغير نسبة نقر إلى ظهور لا تقل عن 20٪.
يوضح النوع التالي أعلاه مقرنة بصرية يتم تحسين إنتاجها باستخدام مضخم ضوئي يعتمد على السيليكون. هذا يسمح لها بإنتاج تيار خرج أعلى مقارنة بالمقرن البصري العادي الآخر.
نظرًا لعنصر دارلينجتون في الإخراج ، فإن هذا النوع من أجهزة optocouplers قادرة على إنتاج ما لا يقل عن 500 ٪ CTR عندما يكون جهد المجمع إلى الباعث حوالي 30 إلى 35 فولت. يبدو أن هذا الحجم أعلى بحوالي عشر مرات من وحدة البصريات العادية.
ومع ذلك ، قد لا تكون هذه سريعة مثل الأجهزة العادية الأخرى وقد تكون هذه مقايضة كبيرة أثناء العمل مع قارنة التوصيل فوتودارلينجتون.
أيضًا ، قد يكون له مقدار أقل من النطاق الترددي الفعال بحوالي عشرة أضعاف. الإصدارات القياسية للصناعة من مقابس بصريات دارلينجتون هي 4N29 إلى 4N33 و 6N138 و 6N139.
يمكنك أيضًا الحصول عليها كمقرنات فوتودارلينجتون ثنائية ورباعية القنوات.
يُظهر التخطيط الثالث أعلاه أداة optocoupler بها مستشعر ضوئي IRED و MOSFET يتميز بإخراج خطي ثنائي الاتجاه. يمكن أن يصل نطاق جهد العزل لهذا المتغير إلى 2500 فولت RMS. يمكن أن يكون نطاق جهد الانهيار في حدود 15 إلى 30 فولت ، في حين أن أوقات الصعود والهبوط حوالي 15 ميكروثانية لكل منهما.
يوضح الشكل التالي أعلاه أساسيًا SCR أو الثايرستور ضوئي ضوئي قائم. هنا يتم التحكم في الإخراج من خلال SCR. عادة ما يكون جهد العزل لنوع OptoSCR من أدوات التوصيل حوالي 1000 إلى 4000 فولت RMS. يتميز بحد أدنى لجهود الحجب من 200 إلى 400 فولت. أعلى تيارات تشغيل (I.الاب) يمكن أن يكون حوالي 10 مللي أمبير.
تعرض الصورة أعلاه جهاز optocoupler به إخراج ضوئي. يتميز هذا النوع من قارنات الإخراج القائمة على الثايرستور بشكل عام بجهد مانع للأمام (VDRM) يبلغ 400 فولت.
كما تتوفر أيضًا Optocouplers التي تتميز بخاصية الزناد Schmitt. يتم عرض هذا النوع من optocoupler أعلاه والذي يشتمل على جهاز استشعار ضوئي قائم على IC يحتوي على مشغل Schmitt IC الذي سيحول موجة جيبية أو أي شكل من أشكال إشارة الإدخال النبضية إلى جهد خرج مستطيل.
تم تصميم هذه الأجهزة القائمة على أجهزة الكشف الضوئي IC لتعمل مثل دائرة متعددة الهزاز. قد تتراوح جهود العزل بين 2500 إلى 4000 فولت.
يتم تحديد تيار التشغيل عادة بين 1 إلى 10 مللي أمبير. يتراوح الحد الأدنى والحد الأقصى لمستويات إمداد العمل بين 3 إلى 26 فولت ، والسرعة القصوى لمعدل البيانات (NRZ) هي 1 ميجاهرتز.
دوائر التطبيق
يشبه الأداء الداخلي لأجهزة optocouplers تمامًا عمل جهاز إرسال واستقبال IR تم إعداده بشكل منفصل.
التحكم في الإدخال الحالي
تمامًا مثل أي مصباح LED آخر ، يحتاج IR LED الخاص بمزود البصريات أيضًا إلى مقاوم للتحكم في تيار الإدخال إلى حدود آمنة. يمكن توصيل هذا المقاوم بطريقتين أساسيتين مع optocoupler LED ، كما هو موضح أدناه:
يمكن إضافة المقاوم في سلسلة إما مع طرف الأنود (أ) أو محطة الكاثود (ب) من IRED.
AC Optocoupler
في مناقشاتنا السابقة علمنا أنه بالنسبة لمدخلات التيار المتردد ، يوصى باستخدام optocouplers AC. ومع ذلك ، يمكن أيضًا تكوين أي optocoupler قياسي بأمان باستخدام إدخال التيار المتردد عن طريق إضافة صمام ثنائي خارجي إلى دبابيس إدخال IRED كما هو مثبت في الرسم التخطيطي التالي.
يضمن هذا التصميم أيضًا أمان الجهاز ضد ظروف جهد الإدخال العكسي العرضي.
التحويل الرقمي أو التناظري
من أجل الحصول على تحويل رقمي أو تناظري عند إخراج optocoupler ، يمكن إضافة المقاوم في سلسلة مع دبوس جامع الترانزستور البصري أو دبوس الباعث على التوالي ، كما هو موضح أدناه:
التحويل إلى صور ترانزستور أو ديود ضوئي
كما هو موضح أدناه ، يمكن تحويل الترانزستور الضوئي الناتج من 6 سنون DIP إلى خرج الصمام الثنائي الضوئي عن طريق توصيل دبوس قاعدة الترانزستور 6 من ترانزستور الصور الخاص به بالأرض ، وعن طريق إبقاء الباعث غير متصل أو تقصيره باستخدام pin6 .
يؤدي هذا التكوين إلى زيادة ملحوظة في وقت ارتفاع إشارة الإدخال ، ولكنه يؤدي أيضًا إلى انخفاض كبير في قيمة نسبة النقر إلى الظهور تصل إلى 0.2٪.
Optocoupler Digital Interfacing
يمكن أن تكون Optocouplers ممتازة عندما يتعلق الأمر بواجهة الإشارات الرقمية ، والتي تعمل على مستويات إمداد مختلفة.
يمكن استخدام Optocouplers لربط الدوائر المتكاملة الرقمية عبر عائلة TTL أو ECL أو CMOS المتطابقة ، وبالمثل عبر عائلات الشرائح هذه.
تعد Optocouplers هي المفضلة أيضًا عندما يتعلق الأمر بربط أجهزة الكمبيوتر الشخصية أو المتحكمات الدقيقة بأجهزة الكمبيوتر الرئيسية الأخرى ، أو الأحمال مثل المحركات ، يمرر ، ملف لولبي ، مصابيح إلخ. الرسم البياني الموضح أدناه يوضح الرسم التخطيطي البيني لمقرن بصري مع دوائر TTL.
التواصل مع TTL IC مع Optocoupler
هنا يمكننا أن نرى أن IRED الخاص بجهاز optocoupler متصل عبر + 5V ومخرج بوابة TTL ، بدلاً من الطريقة المعتادة التي تكون بين خرج TTL والأرض.
هذا بسبب تصنيف بوابات TTL على أنها تنتج تيارات خرج منخفضة جدًا (حوالي 400 uA) ، ولكنها محددة لتغرق التيار بمعدل مرتفع إلى حد ما (16 مللي أمبير). لذلك فإن الاتصال أعلاه يسمح بتيار التنشيط الأمثل لـ IRED عندما يكون TTL منخفضًا. ومع ذلك ، فإن هذا يعني أيضًا أن استجابة الإخراج ستنعكس.
عيب آخر موجود مع مخرج بوابة TTL هو أنه عندما يكون خرجها مرتفعًا أو منطقيًا 1 ، فقد ينتج مستوى 2.5 فولت تقريبًا ، والذي قد لا يكون كافيًا لإيقاف تشغيل IRED بالكامل. يجب أن يكون على الأقل 4.5 فولت أو 5 فولت لتمكين التبديل الكامل لـ IRED.
لتصحيح هذه المشكلة ، تم تضمين R3 مما يضمن إيقاف تشغيل IRED تمامًا عندما يتحول خرج بوابة TTL إلى HIGH حتى مع 2.5 فولت.
يمكن رؤية دبوس خرج المجمع في optocoupler وهو متصل بين مدخلات وأرضية TTL IC. هذا مهم لأنه يجب تأريض مدخل بوابة TTL بشكل مناسب على الأقل أقل من 0.8 فولت عند 1.6 مللي أمبير لتمكين المنطق الصحيح 0 عند خرج البوابة. يجب ملاحظة أن الإعداد الموضح في الشكل أعلاه يسمح باستجابة غير مقلوبة عند الإخراج.
التواصل مع IC CMOS مع Optocoupler
على عكس نظير TTL ، تتمتع مخرجات CMOS IC بالقدرة على مصدر وإغراق التيارات الكافية بأحجام تصل إلى العديد من مللي أمبير دون مشكلة.
لذلك ، يمكن ربط هذه الدوائر المتكاملة بسهولة مع optocoupler IRED إما في وضع الحوض أو في وضع المصدر كما هو موضح أدناه.
بغض النظر عن التكوين الذي تم تحديده في جانب الإدخال ، يجب أن يكون R2 في جانب الإخراج كبيرًا بدرجة كافية لتمكين تأرجح جهد الخرج الكامل بين حالات المنطق 0 و 1 عند إخراج بوابة CMOS.
ربط Arduino Microcontroller و BJT مع Optocoupler
يوضح الشكل أعلاه كيفية ربط وحدة تحكم دقيقة أو Arduino إشارة الخرج (5 فولت ، 5 مللي أمبير) مع حمل تيار مرتفع نسبيًا من خلال optocoupler ومراحل BJT.
مع منطق HIGH + 5V من Arduino ، يظل كل من optocoupler IRED والترانزستور الضوئي مغلقين ، وهذا يسمح لـ Q1 و Q2 ومحرك التحميل بالبقاء في وضع التشغيل.
الآن ، بمجرد انخفاض خرج Arduino ، ينشط optocoupler IRED ويشغل الترانزستور الضوئي. هذا يؤسس على الفور التحيز الأساسي لـ Q1 ، وإيقاف تشغيل Q1 و Q2 والمحرك.
ربط الإشارات التناظرية مع Optocoupler
يمكن أيضًا استخدام optocoupler بشكل فعال لربط الإشارات التناظرية عبر مرحلتين من الدوائر عن طريق تحديد تيار العتبة من خلال IRED وتعديله لاحقًا باستخدام الإشارة التناظرية المطبقة.
يوضح الشكل التالي كيف يمكن تطبيق هذه التقنية لاقتران إشارة صوتية تماثلية.
تم تكوين المرجع IC2 مثل دائرة تتبع جهد كسب الوحدة. يمكن رؤية IRED الخاص بالمقرن البصري مزورًا في حلقة التغذية الراجعة السلبية.
تتسبب هذه الحلقة في أن الجهد عبر R3 (وبالتالي التيار عبر IRED) يتبع بدقة ، أو يتتبع الجهد المطبق على الدبوس رقم 3 من المرجع أمبير ، وهو دبوس الإدخال غير العكسي.
هذا الطرف 3 من المرجع أمبير تم إعداده بنصف جهد الإمداد عبر شبكة مقسم محتمل R1 ، R2. يسمح ذلك بتشكيل pin3 بإشارات AC والتي يمكن أن تكون إشارة صوتية وتتسبب في اختلاف إضاءة IRED وفقًا لهذا الصوت أو الإشارة التناظرية المعدلة.
يتم تحقيق التيار الهادئ أو سحب التيار الخامل لتيار IRED من 1 إلى 2 مللي أمبير عبر R3.
على جانب الإخراج من optocoupler ، يتم تحديد التيار الهادئ بواسطة الترانزستور الضوئي. يطور هذا التيار جهدًا عبر مقياس الجهد R4 الذي تحتاج قيمته إلى تعديل بحيث يولد ناتجًا هادئًا يساوي أيضًا نصف جهد الإمداد.
يتم استخراج مكافئ إشارة خرج الصوت المعدلة للتتبع عبر مقياس الجهد R4 ، وفصله من خلال C2 لمزيد من المعالجة.
ربط Triac مع Optocoupler
يمكن استخدام Optocouplers بشكل مثالي لإنشاء اقتران معزول تمامًا عبر دائرة تحكم منخفضة التيار المستمر ودائرة تحكم triac عالية التيار المتردد.
يوصى بإبقاء الجانب الأرضي لمدخل التيار المستمر متصلاً بخط تأريض مناسب.
يمكن عرض الإعداد الكامل في الرسم التخطيطي التالي:
يمكن استخدام التصميم أعلاه لعزل التحكم في أنابيب التيار المتردد والسخانات والمحركات والأحمال المماثلة الأخرى. لا يتم التحكم في هذه الدائرة من الصفر ، مما يعني أن مشغل الإدخال سيؤدي إلى تبديل التيرستورات في أي نقطة من شكل موجة التيار المتردد.
هنا تخلق الشبكة المكونة من R2 و D1 و D2 و C1 فرق جهد 10 فولت مشتق من إدخال خط التيار المتردد. يستخدم هذا الجهد ل تشغيل التيرستورات خلال Q1 عندما يتم تشغيل جانب الإدخال عن طريق إغلاق المفتاح S1. المعنى طالما أن S1 مفتوحًا ، يتم إيقاف تشغيل optocoupler نظرًا لوجود انحياز أساسي صفري لـ Q1 ، مما يحافظ على إيقاف تشغيل التيرستورات.
في اللحظة التي يتم فيها إغلاق S1 ، يقوم بتنشيط IRED ، الذي يقوم بتبديل ON Q1. يقوم Q1 لاحقًا بتوصيل 10 V DC ببوابة التيرستورات التي تقوم بتشغيل التيرستورات ، وفي النهاية تقوم أيضًا بتبديل الحمل المتصل.
تم تصميم الدائرة التالية أعلاه بمفتاح جهد صفري متآلف من السيليكون ، CA3059 / CA3079. تسمح هذه الدوائر للتيرستورات بالتشغيل بشكل متزامن ، أي فقط أثناء عبور الجهد الصفري من شكل موجة دورة التيار المتردد.
عند الضغط على S1 ، يستجيب opamp له فقط إذا كانت دورة إدخال التيرستورات AC قريبة من بضع بالسيارات بالقرب من خط العبور الصفري. إذا تم إجراء مشغل الإدخال بينما لا يكون التيار المتردد بالقرب من خط عبور الصفر ، فحينئذٍ ينتظر المرجع أمبير حتى يصل شكل الموجة إلى نقطة العبور الصفرية وعندها فقط يتم تشغيل التيرستورات عبر منطق إيجابي من طرفه 4.
تعمل ميزة التبديل الصفري هذه على حماية الاتصال من الارتفاع المفاجئ للتيار والارتفاع المفاجئ ، حيث يتم التشغيل عند مستوى التقاطع الصفري وليس عندما يكون التيار المتردد في أعلى قممه.
يؤدي هذا أيضًا إلى التخلص من ضوضاء التردد اللاسلكي غير الضرورية والاضطرابات في خط الطاقة. يمكن استخدام مفتاح العبور الصفري القائم على optocoupler triac بشكل فعال لصنع SSR أو مرحلات الحالة الصلبة .
تطبيق PhotoSCR و PhotoTriacs Optocoupler
يتم تصنيف مقارنات البصريات التي لها كاشف ضوئي على شكل photoSCR وإخراج الصور Triac بشكل عام بتيار خرج أقل.
ومع ذلك ، على عكس أجهزة optocoupler الأخرى ، تتميز optoTriac أو optoSCR بقدرة معالجة عالية لتيار التيار (النبضي) والتي قد تكون أعلى بكثير من قيم RMS المصنفة.
بالنسبة لمقارنات البصريات SCR ، قد تصل مواصفات التيار المفاجئ إلى 5 أمبير ، ولكن يمكن أن يكون ذلك في شكل عرض نبضة 100 ميكرو ثانية ودورة عمل لا تزيد عن 1٪.
مع optocouplers triac ، قد تكون مواصفات الاندفاع 1.2 أمبير ، والتي يجب أن تستمر فقط لنبض 10 ميكروثانية مع دورة تشغيل قصوى تبلغ 10٪.
تُظهر الصور التالية بعض دوائر التطبيق باستخدام optocouplers triac.
في الرسم التخطيطي الأول ، يمكن رؤية photoTriac مهيأة لتنشيط المصباح مباشرة من خط التيار المتردد. هنا يجب تصنيف المصباح بأقل من 100 مللي أمبير RMS ونسبة تيار تدفق الذروة أقل من 1.2 أمبير من أجل العمل الآمن لجهاز optocoupler.
يُظهر التصميم الثاني كيف يمكن تكوين optocoupler photoTriac لتشغيل الترياك التابع ، ومن ثم تنشيط الحمل وفقًا لأي تصنيف طاقة مفضل. يوصى باستخدام هذه الدائرة فقط مع أحمال مقاومة مثل المصابيح المتوهجة أو عناصر التسخين.
يوضح الشكل الثالث أعلاه كيف يمكن تعديل الدائرتين العلويتين التعامل مع الأحمال الاستقرائية مثل المحركات. تتكون الدائرة من R2 و C1 و R3 التي تولد تحولًا في الطور على شبكة محرك البوابة في Triac.
هذا يسمح للتيرستورات بالمرور من خلال إجراء التشغيل الصحيح. يتم تقديم المقاومين R4 و C2 كشبكة snubber لقمع والتحكم في طفرات التيار بسبب EMFs الخلفية الاستقرائية.
في جميع التطبيقات المذكورة أعلاه ، يجب تحديد أبعاد R1 بحيث يتم تزويد IRED بتيار أمامي 20 مللي أمبير على الأقل من أجل التشغيل المناسب للكاشف الضوئي triac.
تطبيق عداد السرعة أو كاشف RPM
توضح الأشكال أعلاه اثنين من وحدات optocouplers المخصصة الفريدة والتي يمكن استخدامها لتطبيقات عداد السرعة أو RPM.
يُظهر المفهوم الأول تجميعًا مخصصًا للمقاطع ذات المقرنة المشقوقة. يمكننا أن نرى فتحة على شكل فجوة هوائية موضوعة بين IRED والترانزستور الضوئي ، والتي يتم تركيبها في صناديق منفصلة تواجه بعضها البعض عبر فتحة فجوة الهواء.
عادةً ما تكون إشارة الأشعة تحت الحمراء قادرة على المرور عبر الفتحة دون أي انسداد أثناء تشغيل الوحدة. نحن نعلم أنه يمكن حجب إشارات الأشعة تحت الحمراء تمامًا عن طريق وضع جسم معتم في مساره. في التطبيق الذي تمت مناقشته ، عندما يُسمح بتحريك عائق مثل مكابح العجلة عبر الفتحة ، يتسبب في انقطاعات لمر إشارات الأشعة تحت الحمراء.
يتم تحويلها بعد ذلك إلى تردد على مدار الساعة عبر خرج محطات الترانزستور الضوئي. سيختلف تردد ساعة الخرج هذا اعتمادًا على سرعة العجلة ، ويمكن معالجته من أجل القياسات المطلوبة. .
قد يبلغ عرض الفتحة المشار إليها 3 مم (0.12 بوصة). يجب تحديد الترانزستور الضوئي المستخدم داخل الوحدة مع ترانزستور ضوئي بحد أدنى لنسبة النقر إلى الظهور تبلغ حوالي 10٪ في حالة 'الفتح'.
الوحدة هي في الواقع نسخة طبق الأصل من ملف optocoupler القياسية بوجود IR مدمج ومقاوم ضوئي ، فإن الاختلاف الوحيد هو ، هنا يتم تجميعهما بشكل منفصل داخل صناديق منفصلة مع فتحة فجوة هوائية تفصل بينهما.
يمكن استخدام الوحدة الأولى أعلاه لقياس الثورة أو مثل عداد الثورة. في كل مرة تعبر علامة تبويب العجلة عن فتحة optocoupler ، يتم إيقاف تشغيل الترانزستور الضوئي لتوليد عدد فردي.
يُظهر التصميم الثاني المرفق وحدة optocoupler المصممة للاستجابة لإشارات IR المنعكسة.
يتم تثبيت IRED والترانزستور الضوئي في حجرات منفصلة في الوحدة بحيث يتعذر عليهم عادةً 'رؤية' بعضهم البعض. ومع ذلك ، تم تركيب الجهازين بطريقة تشترك في زاوية بؤرية مشتركة تبلغ 5 مم (0.2 بوصة).
يمكّن هذا وحدة المقاطعة من اكتشاف الأجسام المتحركة القريبة التي لا يمكن إدخالها في فتحة رفيعة. يمكن استخدام هذا النوع من وحدة البصريات العاكسة لحساب مرور الأجسام الكبيرة فوق أحزمة النقل أو الأجسام التي تنزلق أسفل أنبوب التغذية.
في الشكل الثاني أعلاه ، يمكننا أن نرى الوحدة يتم تطبيقها كمقياس للثورة يكتشف إشارات الأشعة تحت الحمراء المنعكسة بين IRED والترانزستور الضوئي من خلال عاكسات المرآة المثبتة على السطح المقابل للقرص الدوار.
يساوي الفاصل بين وحدة optocoupler وقرص الدوران الطول البؤري 5 مم لزوج كاشف الباعث.
يمكن صنع الأسطح العاكسة على العجلة باستخدام طلاء معدني أو شريط لاصق أو زجاج. يمكن أيضًا تطبيق وحدات optocouplers المنفصلة المخصصة هذه بشكل فعال سرعة عمود المحرك العد ، وقياس دوران المحرك في الدقيقة أو قياس الدوران في الدقيقة ، وما إلى ذلك ، يمكن بناء مفهوم قاطعات الصور والعاكسات الضوئية الموضحة أعلاه باستخدام أي جهاز للكشف عن البصريات مثل photodarlington و photoSCR وأجهزة photoTriac ، وفقًا لمواصفات تكوين دائرة الإخراج.
إنذار اختراق الباب / النافذة
يمكن أن تكون وحدة قاطع البصريات الموضحة أعلاه فعالة أيضًا كجهاز إنذار لاقتحام الباب أو النافذة ، كما هو موضح أدناه:
هذه الدائرة أكثر فعالية وأسهل في التركيب من التقليدية إنذار اختراق نوع تتابع القصب المغناطيسي .
هنا تستخدم الدائرة مؤقت IC 555 كمؤقت طلقة واحدة لإصدار صوت الإنذار.
يتم حظر فتحة فجوة الهواء في جهاز optoisolator برافعة من نوع المرفق ، والتي تكون مدمجة أيضًا في النافذة أو الباب.
في حالة فتح الباب أو فتح النافذة ، تتم إزالة الانسداد الموجود في الفتحة ، ويصل مؤشر LED IR إلى الترانزستورات الضوئية وينشط اللقطة الواحدة المرحلة أحادية اللون IC 555 .
يقوم IC 555 على الفور بتشغيل تنبيه الجرس بيزو فيما يتعلق بالتطفل.
السابق: دوائر LDR ومبدأ العمل التالي: دائرة تحذير الجليد للسيارات
