Optocoupler, sing nyambungake sirkuit nggunakake sinyal optik minangka medium, minangka unsur aktif ing wilayah sing presisi dhuwur penting banget, kayata akustik, obat-obatan lan industri, amarga fleksibilitas lan keandalan sing dhuwur, kayata daya tahan lan insulasi.
Nanging kapan lan ing kahanan apa optocoupler bisa digunakake, lan apa prinsip ing mburine? Utawa nalika sampeyan nggunakake photocoupler ing pakaryan elektronik sampeyan dhewe, sampeyan bisa uga ora ngerti carane milih lan nggunakake. Amarga optocoupler asring bingung karo "phototransistor" lan "photodiode". Mulane, apa sing diarani photocoupler bakal dikenalake ing artikel iki.
Apa kuwi fotokopler?
Optocoupler iku komponen elektronik sing asale saka optik
coupler, sing tegese "kopling karo cahya." Kadhangkala uga dikenal minangka optocoupler, isolator optik, insulasi optik, lan liya-liyane. Iki kasusun saka elemen pemancar cahya lan elemen panampa cahya, lan nyambungake sirkuit sisih input lan sirkuit sisih output liwat sinyal optik. Ora ana sambungan listrik antarane sirkuit kasebut, kanthi tembung liya, ing kahanan insulasi. Mulane, sambungan sirkuit antarane input lan output kapisah lan mung sinyal sing dikirim. Sambungake sirkuit kanthi aman kanthi tingkat voltase input lan output sing beda banget, kanthi insulasi voltase dhuwur antarane input lan output.
Kajaba iku, kanthi ngirim utawa mblokir sinyal cahya iki, iki tumindak minangka saklar. Prinsip lan mekanisme sing rinci bakal dijlentrehake mengko, nanging elemen pemancar cahya saka photocoupler yaiku LED (light emitting diode).
Saka taun 1960-an nganti 1970-an, nalika lampu LED ditemokake lan kemajuan teknologine signifikan,optoelektronikdadi booming. Ing wektu iku, macem-macempiranti optikditemokake, lan coupler fotoelektrik minangka salah sijine. Sabanjure, optoelektronik cepet mlebu ing urip kita.
① Prinsip/mekanisme
Prinsip optocoupler yaiku elemen pemancar cahya ngowahi sinyal listrik input dadi cahya, lan elemen panampa cahya ngirim sinyal listrik cahya bali menyang sirkuit sisih output. Elemen pemancar cahya lan elemen panampa cahya ana ing sisih njero blok cahya njaba, lan loro-lorone ana ing ngarepe siji liyane kanggo ngirim cahya.
Semikonduktor sing digunakake ing elemen pemancar cahya yaiku LED (light-emitting diode). Ing sisih liya, ana akeh jinis semikonduktor sing digunakake ing piranti panampa cahya, gumantung saka lingkungan panggunaan, ukuran njaba, rega, lan liya-liyane, nanging umume, sing paling umum digunakake yaiku phototransistor.
Nalika ora bisa digunakake, fototransistor nggawa arus sithik kaya semikonduktor biasa. Nalika cahya mlebu ing kana, fototransistor ngasilake gaya fotoelektronomotif ing permukaan semikonduktor tipe-P lan semikonduktor tipe-N, bolongan ing semikonduktor tipe-N mili menyang wilayah p, semikonduktor elektron bebas ing wilayah p mili menyang wilayah n, lan arus bakal mili.
Fototransistor ora responsif kaya fotodioda, nanging uga nduweni efek kanggo nguatake output nganti atusan nganti 1.000 kali sinyal input (amarga medan listrik internal). Mulane, fototransistor cukup sensitif kanggo nangkep sinyal sing ringkih, sing dadi kauntungan.
Nyatane, "pamblokir cahya" sing kita deleng iku piranti elektronik kanthi prinsip lan mekanisme sing padha.
Nanging, pemutus cahya biasane digunakake minangka sensor lan nindakake perane kanthi ngliwati obyek sing ngalangi cahya antarane elemen pemancar cahya lan elemen panampa cahya. Contone, bisa digunakake kanggo ndeteksi koin lan dhuwit kertas ing mesin penjual otomatis lan ATM.
② Fitur
Amarga optocoupler ngirim sinyal liwat cahya, insulasi antarane sisih input lan sisih output minangka fitur utama. Insulasi sing dhuwur ora gampang kena pengaruh gangguan, nanging uga nyegah aliran arus sing ora disengaja antarane sirkuit sing jejer, sing efektif banget kanggo keamanan. Lan strukture dhewe relatif prasaja lan cukup masuk akal.
Amarga sejarahé sing dawa, jajaran produk sing sugih saka macem-macem produsen uga dadi kauntungan unik saka optocoupler. Amarga ora ana kontak fisik, keausan antarane bagean-bagean kasebut cilik, lan umure luwih dawa. Ing sisih liya, ana uga ciri yen efisiensi cahya gampang fluktuatif, amarga LED bakal alon-alon rusak kanthi owah-owahan wektu lan suhu.
Utamane nalika komponen internal plastik transparan dadi mendhung sajrone wektu sing suwe, mula cahyane ora bisa apik. Nanging, ing kasus apa wae, umure luwih dawa dibandhingake karo kontak mekanik.
Fototransistor umume luwih alon tinimbang fotodioda, mula ora digunakake kanggo komunikasi kecepatan tinggi. Nanging, iki dudu kerugian, amarga sawetara komponen duwe sirkuit amplifikasi ing sisih output kanggo nambah kecepatan. Nyatane, ora kabeh sirkuit elektronik kudu nambah kecepatan.
③ Panggunaan
Kopling fotoelektrikutamane digunakake kanggo operasi switching. Sirkuit kasebut bakal diwenehi energi kanthi nguripake saklar, nanging saka sudut pandang karakteristik ing ndhuwur, utamane insulasi lan umur dawa, iki cocog banget kanggo skenario sing mbutuhake linuwih sing dhuwur. Contone, gangguan minangka mungsuh elektronik medis lan peralatan audio/peralatan komunikasi.
Iki uga digunakake ing sistem penggerak motor. Alesane yaiku kecepatan dikontrol dening inverter nalika digerakake, nanging ngasilake gangguan amarga output sing dhuwur. Gangguan iki ora mung bakal nyebabake motor kasebut gagal, nanging uga mili liwat "ground" sing mengaruhi periferal. Utamane, peralatan kanthi kabel dawa gampang nangkep gangguan output sing dhuwur iki, mula yen kedadeyan ing pabrik, bakal nyebabake kerugian gedhe lan kadhangkala nyebabake kacilakan serius. Kanthi nggunakake optocoupler sing diisolasi kanthi dhuwur kanggo switching, dampak ing sirkuit lan piranti liyane bisa diminimalake.
Kapindho, kepiye carane milih lan nggunakake optocoupler
Kepiye carane nggunakake optocoupler sing tepat kanggo aplikasi ing desain produk? Insinyur pangembangan mikrokontroler ing ngisor iki bakal nerangake carane milih lan nggunakake optocoupler.
① Tansah mbukak lan tansah nutup
Ana rong jinis photocoupler: jinis sing saklare dipateni (mati) nalika ora ana voltase sing ditrapake, jinis sing saklare diuripake (mati) nalika ana voltase sing ditrapake, lan jinis sing saklare diuripake nalika ora ana voltase. Ditrapake lan dipateni nalika ana voltase sing ditrapake.
Sing pertama diarani normally open, lan sing terakhir diarani normally closed. Cara milih, pisanan gumantung saka jinis sirkuit sing dibutuhake.
② Priksa arus output lan voltase sing ditrapake
Photocoupler nduwèni sipat kanggo nguatake sinyal, nanging ora mesthi ngliwati voltase lan arus sak karepé. Mesthi waé, wis ana ratingé, nanging voltase kudu diterapake saka sisih input miturut arus output sing dikarepaké.
Yen kita ndeleng lembar data produk, kita bisa ndeleng grafik ing ngendi sumbu vertikal minangka arus output (arus kolektor) lan sumbu horisontal minangka tegangan input (tegangan kolektor-emitor). Arus kolektor beda-beda miturut intensitas cahya LED, mula terapke tegangan miturut arus output sing dikarepake.
Nanging, sampeyan bisa uga mikir yen arus output sing diitung ing kene pancen cilik banget. Iki minangka nilai arus sing isih bisa diandalake sawise nggatekake kerusakan LED saka wektu ke wektu, mula kurang saka rating maksimal.
Kosok baline, ana kasus nalika arus output ora gedhe. Mulane, nalika milih optocoupler, priksa kanthi teliti "arus output" lan pilih produk sing cocog.
③ Arus maksimal
Arus konduksi maksimum yaiku nilai arus maksimum sing bisa ditahan optocoupler nalika nglakokake konduksi. Maneh, kita kudu mesthekake yen kita ngerti pira output sing dibutuhake proyek lan pira voltase input sadurunge tuku. Priksa manawa nilai maksimum lan arus sing digunakake dudu watesan, nanging ana sawetara margin.
④ Setel photocoupler kanthi bener
Sawise milih optocoupler sing pas, ayo digunakake ing proyek nyata. Instalasine dhewe gampang, cukup sambungake terminal sing disambungake menyang saben sirkuit sisih input lan sirkuit sisih output. Nanging, kudu ati-ati supaya ora salah arah sisih input lan sisih output. Mulane, sampeyan uga kudu mriksa simbol ing tabel data, supaya sampeyan ora nemokake yen sikil coupler fotoelektrik salah sawise nggambar papan PCB.
Wektu kiriman: 29 Juli 2023