Mengenal Optocoupler (Optosiolator)
Sebuah Optocoupler atau Opto-isolator, Photocoupler atau Optical Isolator, merupakan komponen elektronik yang menghubungkan dua rangkaian listrik yang terpisah dengan cara Antarmuka (interface) optik peka cahaya.
Kami tahu dari tutorial kami tentang Transformmator (trafo) bahwa mereka tidak hanya dapat memberikan tegangan step-down (atau step-up), tetapi mereka juga menyediakan "isolasi listrik" antara tegangan yang lebih tinggi di sisi primer dan tegangan yang lebih rendah di sisi sekunder.
Dengan kata lain, transformator mengisolasi tegangan input primer dari tegangan output sekunder menggunakan kopling elektromagnetik dan ini dicapai dengan menggunakan fluks magnetis yang beredar di dalam inti besi laminasi mereka. gambar Optocoupler 4n35 disamping.
Tetapi kami juga dapat menyediakan isolasi listrik antara sumber input dan beban output hanya dengan menggunakan cahaya dengan menggunakan komponen elektronik yang sangat umum dan berharga yang disebut Optocoupler.
Desain dasar optocoupler, juga dikenal sebagai Opto-isolator, terdiri dari LED yang menghasilkan cahaya infrared dan perangkat foto-sensitif semikonduktor yang digunakan untuk mendeteksi pancaran sinar infrared yang dipancarkan. Baik LED dan perangkat yang peka terhadap foto terlampir dalam tubuh yang ringan atau paket dengan kaki logam untuk sambungan listrik seperti yang ditunjukkan.
Optocoupler atau opto-isolator terdiri dari pemancar cahaya, LED dan penerima peka cahaya yang dapat berupa photodioda, photo transistor, photo resistor, photo SCR, atau photo TRIAC dengan operasi dasar dari optocoupler menjadi sangat sederhana untuk dipahami.
Asumsikan perangkat photo transistor seperti yang ditunjukkan. Arus dari sinyal sumber melewati LED input yang memancarkan cahaya infrared yang intensitasnya sebanding dengan sinyal listrik.
Cahaya yang dipancarkan ini turun di atas dasar photo transistor, menyebabkannya beralih-ON dan berjalan dengan cara yang mirip dengan transistor bipolar normal.
Koneksi dasar dari photo transistor dapat dibiarkan terbuka (tidak terhubung) untuk sensitivitas maksimum terhadap energi lampu infrared LED atau terhubung ke ground melalui resistor bernilai tinggi eksternal yang sesuai untuk mengontrol sensitivitas switching sehingga lebih stabil dan tahan terhadap kesalahan. dipicu oleh kebisingan listrik eksternal atau transien tegangan.
Ketika arus yang mengalir melalui LED terputus, cahaya yang dipancarkan infrared terputus, menyebabkan photo transistor berhenti berjalan. Photo transistor dapat digunakan untuk mengubah arus dalam rangkaian output.
Respon spektral LED dan perangkat foto-sensitif sangat cocok dipisahkan oleh media transparan seperti kaca, plastik atau udara. Karena tidak ada koneksi listrik langsung antara input dan output optocoupler, isolasi listrik hingga 10kV tercapai.
Optocoupler tersedia dalam empat tipe umum, masing-masing memiliki sumber LED infrared tetapi dengan perangkat foto-sensitif yang berbeda. Keempat optocoupler disebut: photo transistor, Photo-darlington, Photo-SCR dan Photo-triac seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Photo transistor dan perangkat foto-darlington terutama untuk digunakan di rangkaian DC sementara foto-SCR dan foto-triac memungkinkan rangkaian bertenaga AC dikendalikan. Ada banyak jenis kombinasi sensor sumber, seperti LED-Photodioda , LED-LASER, pasangan lamp-Photo resistor, optocoupler reflektif dan slotted.
Optocoupler sederhana buatan rumah dapat dibangun dengan menggunakan komponen individual. Led dan photo transistor dimasukkan ke dalam tabung plastik yang kaku atau terbungkus dalam tabung yang dapat menyusut seperti yang ditunjukkan.
Keuntungan dari optocoupler buatan ini adalah bahwa tubing dapat dipotong dengan panjang yang Anda inginkan dan bahkan membungkuk di sudut-sudut. Jelas, tabung dengan bagian reflektif akan lebih efisien daripada tabung hitam gelap.
Aplikasi umum untuk optocoupler termasuk microprosesor input/output switching, DC dan kontrol daya AC, komunikasi PC, isolasi sinyal dan regulasi catu daya yang menderita loop arus ground, dll. Sinyal listrik yang dikirim dapat berupa analog (linier) atau digital (pulsa).
Dalam aplikasi ini, optocoupler digunakan untuk mendeteksi pengoperasian sakelar atau tipe lain dari sinyal input digital. Ini berguna jika sakelar atau sinyal yang terdeteksi berada dalam lingkungan yang berisik. Output dapat digunakan untuk mengoperasikan rangkaian eksternal, cahaya atau sebagai input ke PC atau microprosesor.
Di sini, dalam contoh ini, resistor 270kΩ yang terhubung secara eksternal digunakan untuk mengontrol sensitivitas daerah base photo transistor. Nilai Resistor dapat dipilih agar sesuai dengan perangkat foto-coupler yang dipilih dan jumlah sensitivitas switching yang diperlukan. Kapasitor menghentikan spikes atau transien yang tidak diinginkan dari pemicu palsu base opto-transistor.
Selain mendeteksi sinyal dan data DC, isolator Opto-triac juga tersedia yang memungkinkan peralatan bertenaga AC dan lampu utama dikontrol. Triac berpasangan opsional seperti MOC 3020, memiliki peringkat tegangan sekitar 400 volt menjadikannya ideal untuk koneksi listrik langsung dan arus maksimum sekitar 100mA.
Untuk beban bertenaga lebih tinggi, opto-triac dapat digunakan untuk menyediakan pulsa gerbang ke triac lain yang lebih besar melalui resistor pembatas arus seperti yang ditunjukkan.
Jenis konfigurasi optocoupler ini membentuk dasar dari aplikasi keadaan relai padat yang sangat sederhana yang dapat digunakan untuk mengontrol setiap beban daya listrik AC seperti lampu dan motor. Juga tidak seperti thyristor (SCR), triac mampu berjalan di kedua bagian dari siklus AC utama dengan deteksi zero-crossing yang memungkinkan beban menerima daya penuh tanpa arus lonjakan yang berat saat mengganti beban induktif.
Optocoupler dan Opto-isolator adalah perangkat elektronik hebat yang memungkinkan perangkat seperti transistor daya dan triac dikontrol dari port output PC, sakelar digital atau dari sinyal data tegangan rendah seperti dari gerbang logika.
Keuntungan utama dari opto-coupler adalah isolasi listriknya yang tinggi antara terminal input dan output yang memungkinkan sinyal digital yang relatif kecil untuk mengontrol tegangan, arus, dan daya AC yang jauh lebih besar.
Optocoupler dapat digunakan dengan sinyal DC dan AC dengan optocoupler menggunakan SCR (thyristor) atau triac karena perangkat foto-detektor dirancang terutama untuk aplikasi kontrol daya AC.
Keuntungan utama photo-SCR dan photo-triac adalah isolasi lengkap dari kebisingan atau lonjakan tegangan yang ada pada jalur catu daya AC serta deteksi zero-crossing dari bentuk gelombang sinusoidal yang mengurangi switching dan arus masuk yang melindungi setiap semikonduktor daya yang digunakan dari stres dan syok thermal.
Kami tahu dari tutorial kami tentang Transformmator (trafo) bahwa mereka tidak hanya dapat memberikan tegangan step-down (atau step-up), tetapi mereka juga menyediakan "isolasi listrik" antara tegangan yang lebih tinggi di sisi primer dan tegangan yang lebih rendah di sisi sekunder.
Dengan kata lain, transformator mengisolasi tegangan input primer dari tegangan output sekunder menggunakan kopling elektromagnetik dan ini dicapai dengan menggunakan fluks magnetis yang beredar di dalam inti besi laminasi mereka. gambar Optocoupler 4n35 disamping.
Tetapi kami juga dapat menyediakan isolasi listrik antara sumber input dan beban output hanya dengan menggunakan cahaya dengan menggunakan komponen elektronik yang sangat umum dan berharga yang disebut Optocoupler.
Desain dasar optocoupler, juga dikenal sebagai Opto-isolator, terdiri dari LED yang menghasilkan cahaya infrared dan perangkat foto-sensitif semikonduktor yang digunakan untuk mendeteksi pancaran sinar infrared yang dipancarkan. Baik LED dan perangkat yang peka terhadap foto terlampir dalam tubuh yang ringan atau paket dengan kaki logam untuk sambungan listrik seperti yang ditunjukkan.
Optocoupler atau opto-isolator terdiri dari pemancar cahaya, LED dan penerima peka cahaya yang dapat berupa photodioda, photo transistor, photo resistor, photo SCR, atau photo TRIAC dengan operasi dasar dari optocoupler menjadi sangat sederhana untuk dipahami.
Photo Transistor Optocoupler
Cahaya yang dipancarkan ini turun di atas dasar photo transistor, menyebabkannya beralih-ON dan berjalan dengan cara yang mirip dengan transistor bipolar normal.
Koneksi dasar dari photo transistor dapat dibiarkan terbuka (tidak terhubung) untuk sensitivitas maksimum terhadap energi lampu infrared LED atau terhubung ke ground melalui resistor bernilai tinggi eksternal yang sesuai untuk mengontrol sensitivitas switching sehingga lebih stabil dan tahan terhadap kesalahan. dipicu oleh kebisingan listrik eksternal atau transien tegangan.
Ketika arus yang mengalir melalui LED terputus, cahaya yang dipancarkan infrared terputus, menyebabkan photo transistor berhenti berjalan. Photo transistor dapat digunakan untuk mengubah arus dalam rangkaian output.
Respon spektral LED dan perangkat foto-sensitif sangat cocok dipisahkan oleh media transparan seperti kaca, plastik atau udara. Karena tidak ada koneksi listrik langsung antara input dan output optocoupler, isolasi listrik hingga 10kV tercapai.
Optocoupler tersedia dalam empat tipe umum, masing-masing memiliki sumber LED infrared tetapi dengan perangkat foto-sensitif yang berbeda. Keempat optocoupler disebut: photo transistor, Photo-darlington, Photo-SCR dan Photo-triac seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Jenis (tipe) Optocoupler
Photo transistor dan perangkat foto-darlington terutama untuk digunakan di rangkaian DC sementara foto-SCR dan foto-triac memungkinkan rangkaian bertenaga AC dikendalikan. Ada banyak jenis kombinasi sensor sumber, seperti LED-Photodioda , LED-LASER, pasangan lamp-Photo resistor, optocoupler reflektif dan slotted.
Optocoupler sederhana buatan rumah dapat dibangun dengan menggunakan komponen individual. Led dan photo transistor dimasukkan ke dalam tabung plastik yang kaku atau terbungkus dalam tabung yang dapat menyusut seperti yang ditunjukkan.
Keuntungan dari optocoupler buatan ini adalah bahwa tubing dapat dipotong dengan panjang yang Anda inginkan dan bahkan membungkuk di sudut-sudut. Jelas, tabung dengan bagian reflektif akan lebih efisien daripada tabung hitam gelap.
Optocoupler Buatan Sendiri
Aplikasi Optocoupler
Optocoupler dan opto-isolator dapat digunakan sendiri, atau untuk beralih berbagai perangkat elektronik lain yang lebih besar seperti Transistor dan Triac yang menyediakan isolasi listrik yang diperlukan antara sinyal kontrol tegangan rendah, misalnya satu dari Arduino atau micro-controller, dan sinyal output arus tegangan atau listrik yang jauh lebih tinggi.Aplikasi umum untuk optocoupler termasuk microprosesor input/output switching, DC dan kontrol daya AC, komunikasi PC, isolasi sinyal dan regulasi catu daya yang menderita loop arus ground, dll. Sinyal listrik yang dikirim dapat berupa analog (linier) atau digital (pulsa).
Dalam aplikasi ini, optocoupler digunakan untuk mendeteksi pengoperasian sakelar atau tipe lain dari sinyal input digital. Ini berguna jika sakelar atau sinyal yang terdeteksi berada dalam lingkungan yang berisik. Output dapat digunakan untuk mengoperasikan rangkaian eksternal, cahaya atau sebagai input ke PC atau microprosesor.
Sakelar DC Optotransistor
Di sini, dalam contoh ini, resistor 270kΩ yang terhubung secara eksternal digunakan untuk mengontrol sensitivitas daerah base photo transistor. Nilai Resistor dapat dipilih agar sesuai dengan perangkat foto-coupler yang dipilih dan jumlah sensitivitas switching yang diperlukan. Kapasitor menghentikan spikes atau transien yang tidak diinginkan dari pemicu palsu base opto-transistor.
Selain mendeteksi sinyal dan data DC, isolator Opto-triac juga tersedia yang memungkinkan peralatan bertenaga AC dan lampu utama dikontrol. Triac berpasangan opsional seperti MOC 3020, memiliki peringkat tegangan sekitar 400 volt menjadikannya ideal untuk koneksi listrik langsung dan arus maksimum sekitar 100mA.
Untuk beban bertenaga lebih tinggi, opto-triac dapat digunakan untuk menyediakan pulsa gerbang ke triac lain yang lebih besar melalui resistor pembatas arus seperti yang ditunjukkan.
Aplikasi Optocoupler Triac
Jenis konfigurasi optocoupler ini membentuk dasar dari aplikasi keadaan relai padat yang sangat sederhana yang dapat digunakan untuk mengontrol setiap beban daya listrik AC seperti lampu dan motor. Juga tidak seperti thyristor (SCR), triac mampu berjalan di kedua bagian dari siklus AC utama dengan deteksi zero-crossing yang memungkinkan beban menerima daya penuh tanpa arus lonjakan yang berat saat mengganti beban induktif.
Optocoupler dan Opto-isolator adalah perangkat elektronik hebat yang memungkinkan perangkat seperti transistor daya dan triac dikontrol dari port output PC, sakelar digital atau dari sinyal data tegangan rendah seperti dari gerbang logika.
Keuntungan utama dari opto-coupler adalah isolasi listriknya yang tinggi antara terminal input dan output yang memungkinkan sinyal digital yang relatif kecil untuk mengontrol tegangan, arus, dan daya AC yang jauh lebih besar.
Optocoupler dapat digunakan dengan sinyal DC dan AC dengan optocoupler menggunakan SCR (thyristor) atau triac karena perangkat foto-detektor dirancang terutama untuk aplikasi kontrol daya AC.
Keuntungan utama photo-SCR dan photo-triac adalah isolasi lengkap dari kebisingan atau lonjakan tegangan yang ada pada jalur catu daya AC serta deteksi zero-crossing dari bentuk gelombang sinusoidal yang mengurangi switching dan arus masuk yang melindungi setiap semikonduktor daya yang digunakan dari stres dan syok thermal.