Optocoupler - karakteristik, perangkat, aplikasi
Apa itu optocoupler
Optocoupler adalah perangkat optoelektronik, bagian fungsional utamanya adalah sumber cahaya dan fotodetektor, yang tidak terhubung secara galvanis satu sama lain, tetapi terletak di rumah tersegel bersama. Prinsip pengoperasian optocoupler didasarkan pada fakta bahwa sinyal listrik yang diterapkan padanya menyebabkan cahaya pada sisi pemancar, dan sudah dalam bentuk cahaya, sinyal tersebut diterima oleh fotodetektor, menginisiasi sinyal listrik pada sisi penerima. samping. Artinya, sinyal ditransmisikan dan diterima melalui komunikasi optik di dalam komponen elektronik.
Optocoupler adalah jenis optocoupler yang paling sederhana. Ini hanya terdiri dari bagian pengirim dan penerima. Jenis optocoupler yang lebih kompleks adalah chip optoelektronik yang berisi beberapa optocoupler yang terhubung ke satu atau lebih perangkat pencocokan atau penguat.
Jadi, optocoupler adalah komponen elektronik yang menyediakan transmisi sinyal optik dalam rangkaian tanpa sambungan galvanik antara sumber sinyal dan penerimanya, karena foton diketahui netral secara elektrik.
Struktur dan karakteristik optocoupler
Optocoupler menggunakan fotodetektor yang sensitif di daerah inframerah-dekat dan tampak, karena bagian spektrum ini dicirikan oleh sumber radiasi intens yang dapat bekerja sebagai fotodetektor tanpa pendinginan. Fotodetektor dengan persimpangan pn (dioda dan transistor) berdasarkan silikon bersifat universal, wilayah sensitivitas spektral maksimumnya mendekati 0,8 μm.
Optocoupler terutama dicirikan oleh rasio transmisi CTR saat ini, yaitu rasio arus input dan output. Parameter selanjutnya adalah laju transmisi sinyal, sebenarnya frekuensi cutoff fc dari operasi optocoupler, terkait dengan waktu naik tr dan cutoff tf untuk pulsa yang ditransmisikan. Terakhir, parameter yang mengkarakterisasi optocoupler dari sudut pandang isolasi galvanik: resistansi isolasi Riso, tegangan maksimum Viso, dan throughput Cf.
Perangkat input, yang merupakan bagian dari struktur optocoupler, dirancang untuk menciptakan kondisi operasi optimal bagi emitor (LED) untuk menggeser titik operasi ke wilayah linier karakteristik I — V.
Perangkat input memiliki kecepatan yang memadai dan berbagai arus input, memastikan keandalan transmisi informasi bahkan pada arus rendah (ambang batas). Media optik terletak di dalam rumahan tempat cahaya ditransmisikan dari emitor ke photodetector.
Dalam optocoupler dengan saluran optik terkontrol, terdapat perangkat kontrol tambahan, yang memungkinkan untuk mempengaruhi sifat media optik menggunakan alat listrik atau magnet.Di sisi fotodetektor, sinyal dipulihkan pada tingkat konversi optik-ke-listrik yang tinggi.
Perangkat keluaran di sisi photodetector (misalnya, phototransistor yang termasuk dalam rangkaian) dirancang untuk mengubah sinyal menjadi bentuk listrik standar, nyaman untuk diproses lebih lanjut dalam blok setelah optocoupler. Optocoupler seringkali tidak mengandung perangkat input dan output, sehingga memerlukan sirkuit eksternal untuk membuat operasi normal di sirkuit perangkat tertentu.
Penerapan optocoupler
Konektor optik banyak digunakan di sirkuit untuk isolasi galvanik blok berbagai peralatan, di mana terdapat sirkuit untuk tegangan rendah dan tinggi, sirkuit kontrol dipisahkan dari sirkuit daya: kontrol triac dan thyristor yang kuat, sirkuit relai, dll.
Optocoupler dioda, transistor, dan resistor digunakan dalam modulasi teknik radio dan sirkuit kontrol gain otomatis. Dengan memaparkan saluran optik, sirkuit dikontrol tanpa kontak dan dibawa ke mode operasi optimal.
Konektor optik sangat serbaguna sehingga digunakan dalam berbagai industri dan dalam begitu banyak fungsi unik, bahkan hanya sebagai isolasi galvanik dan elemen kontrol tanpa kontak, sehingga tidak mungkin mencantumkan semuanya.
Berikut adalah beberapa di antaranya: komputer, teknologi komunikasi, otomatisasi, peralatan radio, sistem kontrol otomatis, alat ukur, sistem kontrol dan regulasi, teknologi medis, perangkat tampilan visual, dan banyak lainnya.
Keuntungan Optocoupler
Penggunaan optocoupler pada papan sirkuit tercetak memungkinkan Anda mencapai isolasi galvanik yang ideal ketika persyaratan untuk isolasi sirkuit tegangan tinggi dan tegangan rendah, input dan output dalam hal resistansi sangat tinggi. Tegangan antara sirkuit pengirim dan penerima dari optocoupler PC817 yang populer adalah, misalnya, 5000 V. Selain itu, bandwidth yang sangat rendah sekitar 1 pF dicapai dengan isolasi optik.
Dengan menggunakan optocoupler, kontrol nirkontak sangat mudah diimplementasikan, sekaligus menyisakan ruang untuk solusi desain yang unik dalam hal sirkuit kontrol langsung. Penting juga di sini bahwa sama sekali tidak ada reaksi penerima terhadap sumbernya, yaitu informasi ditransmisikan satu arah.
Bandwidth terluas dari optocoupler menghilangkan batasan yang dikenakan oleh frekuensi rendah: dengan bantuan cahaya, Anda dapat mentransmisikan setidaknya sinyal konstan, bahkan pulsa, dan dengan tepi yang sangat curam, yang pada dasarnya tidak mungkin diimplementasikan menggunakan transformator pulsa. Saluran komunikasi di dalam optocoupler benar-benar kebal terhadap efek medan elektromagnetik, sehingga sinyal terlindungi dari interferensi dan penangkapan. Terakhir, optocoupler sepenuhnya kompatibel dengan komponen elektronik lainnya.