Optocoupler: डीसी / एसी सर्किट में इसके प्रकार और विभिन्न अनुप्रयोग

ऑप्टो-कपलर एक इलेक्ट्रॉनिक घटक है जो दो पृथक सर्किटों के बीच विद्युत संकेतों को स्थानांतरित करता है। ऑप्टोकॉप्लर को ऑप्टो-आइसोलेटर, फोटो कपलर या ऑप्टिकल आइसोलेटर भी कहा जाता है।

अक्सर सर्किट में, विशेष रूप से कम वोल्टेज या अत्यधिक शोर संवेदनशील सर्किट, ऑप्टोकॉप्लर का उपयोग विद्युत टकराव की संभावना को रोकने या अवांछित शोर को बाहर करने के लिए सर्किटरी को अलग करने के लिए किया जाता है। वर्तमान वाणिज्यिक बाजार में, हम ऑप्टो-कपलर को 10 kV से 20 kV इनपुट के साथ आउटपुट वोल्टेज क्षमता का सामना करने के लिए खरीद सकते हैं, जिसमें 25 kV / uS वोल्टेज ट्रांज़िशन के विनिर्देश हैं ।

ऑप्टोकॉप्लर की आंतरिक संरचना

यह ऑप्टो-युग्मक की आंतरिक संरचना है। बाईं ओर पिन 1 और पिन 2 उजागर होते हैं, यह एक एलईडी (लाइट एमिटिंग डायोड) है, एलईडी सहज ट्रांजिस्टर में अवरक्त प्रकाश का उत्सर्जन करता हैदाहिने तरफ़। फोटो-ट्रांजिस्टर अपने कलेक्टर और उत्सर्जक द्वारा आउटपुट सर्किट्री को स्विच करता है, ठेठ बीजेटी ट्रांजिस्टर के समान। एलईडी की तीव्रता सीधे फोटो-ट्रांजिस्टर को नियंत्रित करती है। चूंकि एलईडी को एक अलग सर्किट्री द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है और फोटो ट्रांजिस्टर विभिन्न सर्किटरी को नियंत्रित कर सकता है इसलिए ऑप्टोकॉपलर द्वारा दो स्वतंत्र सर्किटों को नियंत्रित किया जा सकता है। इसके अलावा, फोटो-ट्रांजिस्टर और इन्फ्रारेड एलईडी के बीच, अंतरिक्ष पारदर्शी और गैर-प्रवाहकीय सामग्री है; यह विद्युत रूप से दो अलग-अलग सर्किटों को अलग कर रहा है। एलईडी और फोटो-ट्रांजिस्टर के बीच खोखला स्थान ग्लास, हवा, या एक पारदर्शी प्लास्टिक का उपयोग करके बनाया जा सकता है, विद्युत अलगाव बहुत अधिक है, आमतौर पर 10 केवी या उच्चतर।

ऑप्टोकॉपर्स के प्रकार

कई अलग-अलग प्रकार के ऑप्टोकॉपर्स व्यावसायिक रूप से अपनी आवश्यकताओं और स्विचिंग क्षमताओं के आधार पर उपलब्ध हैं। उपयोग के आधार पर मुख्य रूप से चार प्रकार के ऑप्टोकॉप्टर उपलब्ध हैं।

ऑप्टो-कपलर जो फोटो ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं ।
ऑप्टो-कपलर जो फोटो डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं ।
ऑप्टो-युग्मक जो फोटो TRIAC का उपयोग करते हैं ।
ऑप्टो-कपलर जो फोटो एससीआर का उपयोग करते हैं ।

फोटो-ट्रांजिस्टर ऑप्टोकॉपलर

ऊपरी छवि में आंतरिक निर्माण को एक फोटो-ट्रांजिस्टर ऑप्टोकॉप्लर के अंदर दिखाया गया है। ट्रांजिस्टर प्रकार कुछ भी हो सकता है चाहे पीएनपी या एनपीएन ।

आउटपुट पिन उपलब्धता के आधार पर फोटो-ट्रांजिस्टर दो प्रकार के हो सकते हैं। बाईं ओर दूसरी छवि पर, अतिरिक्त पिन आउट है जो आंतरिक रूप से ट्रांजिस्टर के आधार के साथ जुड़ा हुआ है। इस पिन 6 का उपयोग फोटो-ट्रांजिस्टर की संवेदनशीलता को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है । अक्सर पिन का उपयोग उच्च मूल्य अवरोधक का उपयोग करके जमीन या नकारात्मक से जुड़ने के लिए किया जाता है। इस विन्यास में, शोर या विद्युत संक्रमण के कारण झूठी ट्रिगर को प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है।

इसके अलावा, फोटो-ट्रांजिस्टर आधारित ऑप्टोकॉपलर का उपयोग करने से पहले, उपयोगकर्ता को ट्रांजिस्टर की अधिकतम रेटिंग पता होनी चाहिए। PC816, PC817, LTV817, K847PH कुछ व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले फोटो-ट्रांजिस्टर आधारित ऑप्टोकॉपलर हैं। फोटो - डीसी सर्किट से संबंधित अलगाव में ट्रांजिस्टर आधारित ऑप्टो-कपलर का उपयोग किया जाता है ।

फोटो-डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर ऑप्टोकॉपलर

ऊपरी छवि में दो प्रकार के प्रतीक हैं, फोटो-डार्लिंगटन आधारित ऑप्टो-कपलर का आंतरिक निर्माण दिखाया गया है।

डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर दो ट्रांजिस्टर जोड़ी है, जहां एक ट्रांजिस्टर दूसरे ट्रांजिस्टर बेस को नियंत्रित करता है। इस विन्यास में डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर उच्च लाभ क्षमता प्रदान करता है। हमेशा की तरह एलईडी इंफ्रारेड का नेतृत्व करता है और जोड़ी ट्रांजिस्टर के आधार को नियंत्रित करता है।

इस प्रकार के ऑप्टो-युग्मक को अलगाव के लिए डीसी सर्किट से संबंधित क्षेत्र में भी उपयोग किया जाता है। 6 वीं पिन जो आंतरिक रूप से ट्रांजिस्टर के आधार से जुड़ी होती है, का उपयोग ट्रांजिस्टर की संवेदनशीलता को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है जैसा कि पहले फोटो-ट्रांजिस्टर विवरण में चर्चा की गई थी। 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, H21B3 कुछ फोटो-डार्लिंगटन आधारित ऑप्टो-कपलर उदाहरण हैं।

फोटो- TRIAC ऑप्टोकॉप्लर

ऊपरी छवि में आंतरिक निर्माण या TRIAC आधारित ऑप्टो-युग्मक दिखाया गया है।

TRIAC का उपयोग मुख्य रूप से किया जाता है जहां AC आधारित नियंत्रण या स्विचिंग की आवश्यकता होती है। डीसी का उपयोग करके एलईडी को नियंत्रित किया जा सकता है और एसी को नियंत्रित करने के लिए TRIAC का उपयोग किया जाता है। ऑप्टो-कपलर इस मामले में भी उत्कृष्ट अलगाव प्रदान करते हैं। यहाँ एक Triac Application है। फोटो- TRIAC आधारित ऑप्टो-कपलर उदाहरण IL420 हैं , 4N35 आदि TRIAC आधारित ऑप्टो-युग्मक के उदाहरण हैं ।

फोटो-एससीआर आधारित ऑप्टोकॉप्लर

सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर के लिए एससीआर स्टैंड, एससीआर को थायरिस्टर भी कहा जाता है । ऊपरी छवि में एक फोटो-एससीआर आधारित ऑप्टो-कपलर का आंतरिक निर्माण दिखाया गया है। अन्य ऑप्टो-कपलर की तरह ही एलईडी इन्फ्रारेड का उत्सर्जन करता है। एससीआर को एलईडी की तीव्रता से नियंत्रित किया जाता है। फोटो-एससीआर आधारित ऑप्टो-कपलर एसी संबंधित सर्किटरी में उपयोग किया जाता है। Thyristor के बारे में अधिक जानें यहाँ।

फोटो-एससीआर आधारित ऑप्टो-कप्लर्स के कुछ उदाहरण हैं: - MOC3071, IL400, MOC307 लिमिटेड ।

Optocoupler के अनुप्रयोग

जैसा कि डीसी सर्किट में उपयोग किए जाने वाले कुछ ऑप्टोकॉपलर और एसी से संबंधित संचालन में उपयोग किए जाने वाले कुछ ऑप्टोकॉप्लर के पहले चर्चा की गई थी । चूंकि ऑप्टोकॉपलर दो पक्षों के बीच प्रत्यक्ष विद्युत कनेक्शन की अनुमति नहीं देता है, ऑप्टोकॉप्लर का मुख्य अनुप्रयोग दो सर्किटों को अलग करना है ।

अन्य एप्लिकेशन को स्विच करने से, उसी तरह जहां एप्लिकेशन को स्विच करने के लिए ट्रांजिस्टर का उपयोग किया जा सकता है, Optocoupler का उपयोग किया जा सकता है। इसका उपयोग विभिन्न माइक्रोकंट्रोलर संबंधित ऑपरेशनों में किया जा सकता है जहां डिजिटल दालों या उच्च वोल्टेज सर्किट्री से आवश्यक एनालॉग जानकारी, ऑप्टोकॉपर का उपयोग इस दो के बीच उत्कृष्ट अलगाव के लिए किया जा सकता है।

ऑप्टो-कपलर का उपयोग एसी का पता लगाने, डीसी नियंत्रण से संबंधित संचालन के लिए किया जा सकता है। चलो ऑप्टो-ट्रांजिस्टर के कुछ अनुप्रयोगों को देखते हैं।

स्विचिंग डीसी सर्किट के लिए ऑप्टोकॉपलर:

ऊपरी सर्किट में एक फोटो-ट्रांजिस्टर आधारित ऑप्टोकॉप्लर सर्किट का उपयोग किया जाता है। यह एक विशिष्ट ट्रांजिस्टर स्विच की तरह काम करेगा। योजनाबद्ध में एक कम लागत वाली फोटो-ट्रांजिस्टर आधारित ऑप्टो-कपलर PC817 का उपयोग किया जाता है। इन्फ्रा-रेड नेतृत्व एस 1 स्विच द्वारा नियंत्रित किया जाएगा । जब स्विच चालू होगा, तो 9V बैटरी स्रोत 10k को वर्तमान सीमित अवरोधक के माध्यम से एलईडी को चालू करेगा। तीव्रता को R1 रोकनेवाला द्वारा नियंत्रित किया जाता है। यदि हम मूल्य को बदलते हैं और प्रतिरोध को कम करते हैं, तो नेतृत्व की तीव्रता ट्रांजिस्टर लाभ को उच्च बना देगा।

दूसरी तरफ ट्रांजिस्टर एक फोटो-ट्रांजिस्टर है जिसे आंतरिक इन्फ्रा-रेड द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जब एलईडी एमिटर इन्फ्रा-रेड लाइट में फोटो ट्रांजिस्टर से संपर्क करेगा और VOUT इसके पार जुड़े लोड को बंद कर देगा। यह याद रखने की जरूरत है कि डेटशीट के अनुसार ट्रांजिस्टर का कलेक्टर करंट 50mA है। R2 VOUT 5v प्रदान करता है। R2 एक पुल-अप रोकनेवाला है।

आप नीचे दिए गए वीडियो में ऑप्टो-युग्मक का उपयोग करके एक एलईडी की स्विचिंग देख सकते हैं…

इस विन्यास में फोटो-ट्रांजिस्टर आधारित ऑप्टो-युग्मक का उपयोग दालों या अवरोध का पता लगाने के लिए माइक्रोकंट्रोलर के साथ किया जा सकता है ।

एसी वोल्टेज का पता लगाने के लिए ऑप्टोकॉप्लर:

यहां एसी वोल्टेज का पता लगाने के लिए एक और सर्किट दिखाया गया है । इन्फ्रा-रेड का नेतृत्व दो 100k रोकनेवाला का उपयोग करके नियंत्रित किया जाता है। एक 200k रोकनेवाला के बजाय इस्तेमाल किए गए दो 100k रोकनेवाला शॉर्ट-सर्किट से संबंधित स्थिति के लिए अतिरिक्त सुरक्षा के लिए है। एलईडी दीवार आउटलेट लाइन (एल) और तटस्थ लाइन (एन) से जुड़ा हुआ है। जब एस 1 को इन्फ्रा-रेड लाइट उत्सर्जित करने के लिए नेतृत्व शुरू किया जाता है। फोटो ट्रांजिस्टर एक प्रतिक्रिया करता है और VOUT को 5V से 0V में परिवर्तित करता है।

इस कॉन्फ़िगरेशन में ऑप्टो-कपलर को कम वोल्टेज सर्किट जैसे कि माइक्रोकंट्रोलर यूनिट, जहां एसी वोल्टेज का पता लगाने की आवश्यकता होती है, से जोड़ा जा सकता है। उत्पादन वर्ग उच्च से निम्न नाड़ी का उत्पादन करेगा।

अब तक पहले सर्किट का उपयोग डीसी सर्किट को नियंत्रित या स्विच करने के लिए किया जाता है और दूसरा एसी सर्किट का पता लगाने और डीसी सर्किट को नियंत्रित या स्विच करने के लिए किया जाता है। आगे हम डीसी सर्किट का उपयोग करके एसी सर्किट को नियंत्रित करते हुए देखेंगे।

डीसी वोल्टेज का उपयोग करके एसी सर्किट को नियंत्रित करने के लिए ऑप्टोकॉप्लर:

ऊपरी सर्किट में 10k रोकनेवाला और स्विच की स्थिति के माध्यम से एलईडी को फिर से 9V बैटरी द्वारा नियंत्रित किया जाता है। दूसरी तरफ एक फोटो- TRIAC आधारित ऑप्टो-कपलर का उपयोग किया जाता है, जो 220V AC आउटलेट से AC LAMP को नियंत्रित करता है। 68R रोकनेवाला का उपयोग BT136 TRIAC को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है जिसे ऑप्टो-कपलर इकाई के अंदर फोटो-TRIAC द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

इस प्रकार के कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग कम वोल्टेज सर्किटरी का उपयोग करके विद्युत उपकरणों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है । IL420 का उपयोग ऊपरी योजनाबद्ध में किया जाता है जो एक फोटो- TRIAC आधारित ऑप्टो-युग्मक है।

इस प्रकार के सर्किट्री के अलावा एक ऑप्टो-कपलर का उपयोग एसएमपीएस में माध्यमिक पक्ष शॉर्ट-सर्किट या वर्तमान स्थिति की जानकारी को प्राथमिक पक्ष में भेजने के लिए किया जा सकता है।

यदि आप Optocoupler IC को वास्तविक क्रिया में देखना चाहते हैं, तो सर्किट के नीचे देखें:

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