Złącza optyczne - typy i zastosowania

Optoizolatory lub optozłącza składają się z urządzenia emitującego światło i urządzenia światłoczułego, wszystkie są opakowane w jeden pakiet, ale bez połączenia elektrycznego między nimi, tylko wiązka światła. Emiterem światła jest prawie zawsze dioda LED. Światłoczułym urządzeniem może być fotodioda, fototranzystor lub bardziej ezoteryczne urządzenia, takie jak tyrystory, triaki itp.

Obecnie wiele urządzeń elektronicznych wykorzystuje w obwodzie sprzęgacz optyczny. Sprzęgacz optyczny lub czasami określany jako izolator optyczny umożliwia dwóm obwodom wymianę sygnałów, ale pozostają elektrycznie izolowane. Zwykle osiąga się to za pomocą światła do przekazywania sygnału. Standardowa konstrukcja obwodów optycznych sprzęgaczy wykorzystuje diodę LED świecącą na fototranzystorze - zwykle jest to tranzystor npn, a nie pnp. Sygnał jest doprowadzany do diody LED, która następnie świeci na tranzystorze w układzie scalonym.

Światło jest proporcjonalne do sygnału, więc sygnał jest przesyłany do fototranzystora. Sprzęgacze optyczne mogą również występować w kilku modułach, takich jak SCR, fotodiody, TRIAC innego przełącznika półprzewodnikowego jako wyjście oraz lampy żarowe, żarówki neonowe lub inne źródła światła.

Najczęściej stosowany jest transoptor MOC3021, kombinacja diaków LED. Ten układ scalony jest połączony z mikrokontrolerem, a dioda LED jest połączona szeregowo z układem scalonym, która świeci, aby wskazać logika Wysoki impuls z mikrokontrolera, abyśmy wiedzieli, że prąd płynie w wewnętrznej diodzie LED opto-IC. Kiedy logika jest wysoka, prąd przepływa przez diodę LED ze styku 1 do 2. Zatem w tym procesie światło LED pada na DIAC powodując zamknięcie 6 i 4. Podczas każdego półcyklu prąd przepływa przez bramkę, rezystor szeregowy i diak optyczny, aby główny tyrystor / triak wyzwalał działanie obciążenia.

Sprzęgacz optyczny zwykle znajduje się w obwodzie zasilacza impulsowego w wielu urządzeniach elektronicznych. Jest podłączony między pierwotną i wtórną sekcją zasilaczy. Zastosowanie lub funkcja transoptora w obwodzie to:

1. Monitoruj wysokie napięcie
2. Próbkowanie napięcia wyjściowego do regulacji
3. Mikro sterujące systemem do włączania / wyłączania zasilania
4. Izolacja uziemienia

Jest to zasada stosowana w Opto-Diacs, Opto-Diacs są dostępne w postaci układów scalonych i można je zaimplementować za pomocą prostego obwodu.

Po prostu podaj mały impuls we właściwym czasie do diody elektroluminescencyjnej w opakowaniu. Światło wytwarzane przez diodę LED aktywuje wrażliwe na światło właściwości diaka i włącza się zasilanie. Izolacja między obwodami małej i dużej mocy w tych połączonych optycznie urządzeniach wynosi zwykle kilka tysięcy woltów.

Opis pinów Opto-Diacs:

Dostępne 4 różne łączniki optyczne

1. MOC3020

Jest wyposażony w 6-pinowy DIP, co pokazano na rysunku:

Zasada działania MOC3020:

MOC3020 są przeznaczone do współpracy między elektronicznymi układami sterowania i triakiem mocy w celu sterowania obciążeniami rezystancyjnymi i indukcyjnymi dla operacji Vac. Zasada zastosowana w sprzęgu optycznym polega na tym, że MOC są szybko dostępne w postaci układów scalonych i nie wymagają bardzo skomplikowanych obwodów, aby działały. Po prostu daj mały impuls we właściwym czasie do diody LED w opakowaniu. Światło wytwarzane przez diodę LED aktywuje wrażliwe na światło właściwości diaka i włącza się zasilanie. Izolacja między obwodami małej i dużej mocy w tych połączonych optycznie urządzeniach wynosi zwykle kilka tysięcy woltów.

Cechy MOC3020:

• Wyjście sterownika Photo-TRIAC 400 V.
• Źródło podczerwieni z diodą galowo-arsenkową i optycznie sprzężony krzemowy sterownik triakowy
• Wysoka izolacja - 500 Vpeak
• Sterownik wyjściowy zaprojektowany na 220 Vac
• Standardowy 6-zaciskowy plastikowy DIP
• Bezpośrednio wymienne z Motorola MOC3020, MOC3021 i MOC3022

Typowe zastosowania MOC3020:

• Sterowanie elektromagnesem / zaworem
• Stateczniki do lamp
• Łączenie mikroprocesorów z urządzeniami peryferyjnymi 115/240 Vac
• Sterowanie silnikiem
• Ściemniacze do lamp żarowych

Zastosowanie MOC3020:

Poniższy obwód jest typowym obwodem używanym do kontroli obciążenia AC z mikrokontrolera, jedną diodę LED można połączyć szeregowo z MOC3021, dioda LED sygnalizująca, kiedy jest podawana wysoka z mikrokontrolera, dzięki czemu możemy wiedzieć, że prąd płynie w wewnętrznej diodzie LED opto-łącznik. Pomysł polega na zastosowaniu lampy mocy, której aktywacja wymaga napięcia sieciowego AC, a nie napięcia stałego. W ten sposób zasilanie sieciowe AC, które próbujemy przełączyć lampę, i nie jest wymagane zewnętrzne źródło zasilania. Aby przełączyć prąd zmienny na lampę, musimy użyć triaka sprzężonego optycznie, lampę i diak pokazano na schemacie poniżej. Mówi się, że triak jest przełącznikiem sterowanym prądem zmiennym. Posiada trzy terminale M1, M2 i bramkę. TRIAC, obciążenie lampy i napięcie zasilania są połączone szeregowo. Gdy zasilanie jest włączone w cyklu dodatnim, prąd przepływa przez lampę, rezystory, diak i bramkę i dociera do zasilania, a następnie tylko lampa świeci się przez tę połowę cyklu bezpośrednio przez zaciski M2 i M1 triaka. W ujemnym półcyklu to samo się powtarza. W ten sposób lampa świeci w obu cyklach w sposób kontrolowany w zależności od impulsów wyzwalających na optoizolatorze, jak pokazano na poniższym wykresie. Jeśli jest to podawane do silnika zamiast lampy, moc jest kontrolowana, co skutkuje kontrolą prędkości.

2. MOC3021

MOC3021 to transoptor przeznaczony do wyzwalania TRIACS. Używając tego, możemy wyzwalać w dowolnym miejscu cyklu, więc możemy je nazwać niezerowym opto-sprzęgaczem. MOC3021 są bardzo szeroko stosowane i można je dość łatwo uzyskać z wielu źródeł. Jest wyposażony w 6-pinowy DIP pokazany na rysunku.

MOC3021 (łącznik optyczny)

Opis pinów:

Pin 1: Anoda

Pin 2: katoda

Pin 3: brak połączenia (NC)

Pin 4: Główny zacisk

Pin 5: brak połączenia (NC)

Pin 6: Główny zacisk

Funkcje:

• Wyjście sterownika foto-triaka 400 V.
• Źródło podczerwieni z diodą galu i arsenkiem oraz optycznie sprzężony krzemowy przetwornik triakowy
• Wysoka izolacja 7500 V.
• Sterownik wyjściowy zaprojektowany dla 220 Vac
• Standardowy 6-zaciskowy plastikowy DIP

Istnieje wiele zastosowań MOC3021, takich jak sterowanie solenoidem / zaworem, stateczniki lamp, łączenie mikroprocesorów z urządzeniami peryferyjnymi 115/240 Vac, sterowanie silnikami i ściemniacze żarówek.

Zastosowanie MOC3021:

Z poniższego obwodu najczęściej stosowanym jest transoptor MOC3021 z kombinacją diaków LED. Dodatkowo podczas korzystania z mikrokontrolera i jednej diody LED można połączyć szeregowo z MOC3021, dioda LED sygnalizująca stan wysoki jest podawana z mikrokontrolera, dzięki czemu możemy wiedzieć, że prąd płynie w wewnętrznej diodzie LED transoptora. Gdy zostanie podana wartość logiczna w stanie wysokim, prąd przepływa przez diodę LED ze styku 1 do 2. Zatem w tym procesie światło LED pada na DIAC, powodując zamknięcie 6 i 4. Podczas każdego półcyklu prąd przepływa przez bramkę, rezystor szeregowy i diak optyczny, aby główny tyrystor / triak wyzwalał działanie obciążenia.

3. MCT2E

Oto film na temat transoptora MCT2E

Seria MCT2E opto-sprzęgaczy składa się z diod LED podczerwieni z arsenku galu i krzemowego fototranzystora NPN. Są zapakowane w 6-pinową obudowę DIP i dostępne w szerokich odstępach.

Pin 1: Anoda.

Pin 2: katoda.

Pin 3: Brak połączenia.

Pin 4: emiter.

Pin 5: Kolektor.

Pin 6: Podstawa.

Funkcje:

• Napięcie probiercze izolacji 5000 VRMS
• Interfejsy ze wspólnymi rodzinami logiki
• Pojemność sprzęgająca wejście-wyjście<0.5 pF
• Standardowy w branży zestaw 6-pinowych podwójnych linii
• Zgodny z dyrektywą RoHS 2002/95 / WE

Sprzęgacz optyczny zwykle znajduje się w obwodzie zasilacza impulsowego, odczytuje sterowanie przekaźnika, sterowanie przemysłowe, cyfrowe wejścia logiczne i wiele urządzeń elektronicznych

Zastosowanie MCT2E:

Jest to połączenie 1 diody LED i tranzystora. Pin 6 tranzystora nie jest generalnie używany i kiedy światło pada na złącze baza-emiter, to przełącza się, a pin5 przechodzi do zera.

• Kiedy logiczne zero jest podane jako wejście, wówczas światło nie pada na tranzystor, więc nie przewodzi, co daje logiczne zero jako wyjście.
• Gdy logika 1 jest podana jako wejście, to światło pada na tranzystor tak, że przewodzi, co powoduje włączenie tranzystora i tworzy zwarcie, co powoduje, że wyjście ma logiczne zero, ponieważ kolektor tranzystora jest podłączony do masy.

4. MOC363

Urządzenia MOC3063 składają się z diod emitujących podczerwień z arsenku galu, sprzężonych optycznie z monolitycznymi detektorami krzemowymi pełniącymi funkcje dwustronnych triakowych sterowników krzyżujących się przez zero. Jest to również 6-pinowy DIP pokazany na rysunku:

Opis pinów:

Pin 1: Anoda

Pin 2: Katoda

Pin 3: Brak połączenia (NC)

Pin 4: Główny terminal

Pin 5: Brak połączenia (NC)

Pin 6: Główny terminal

Funkcje:

• Upraszcza logiczne sterowanie mocą 115/240 VAC
• Napięcie przejścia przez zero
• dv / dt typowo 1500 V / µs, gwarantowane 600 V / µs
• Rozpoznane przez VDE
• Uznane przez Underwriters Laboratories (UL)

Aplikacje:

• Sterowanie elektromagnesem / zaworem
• Statyczne przełączniki zasilania
• Regulacja temperatury
• Rozruszniki i sterowniki silników AC
• Sterowanie oświetleniem
• Styczniki E.M.
• Przekaźnik półprzewodnikowy

Działanie MOC3063:

Z obwodu mamy transoptor MOC3063 z kombinacją typu LED SCR. Dodatkowo przy zastosowaniu tego opto-sprzęgacza z mikrokontrolerem i jedną diodą LED można połączyć szeregowo z diodą MOC3063, aby wskazać, kiedy jest podawana wysoka z mikrokontrolera, dzięki czemu możemy wiedzieć, że prąd płynie w wewnętrznej diodzie LED transoptora. Po podaniu stanu logicznego w stan wysoki prąd przepływa przez diodę LED ze styku 1 do 2. Światło diody LED pada na tyrystor, powodując zamknięcie 6 i 4 tylko przy przejściu przez zero napięcia zasilania. Podczas każdego półcyklu prąd przepływa przez bramkę SCR, zewnętrzny rezystor szeregowy i przez tyrystor główny, aby zadziałał główny tyrystor / triak, aby obciążenie na początku cyklu zasilania zawsze działało.

Oto film przedstawiający połączenie transoptora z TRIAC