اپتوکوپلر (Optocoupler) چیست؟ – به زبان ساده

اپوتوکوپلر چیست؟

هر دو قطعه LED و قطعه حساس به نور در یک محفظه تاریک قرار داده شده‌اند و پایه‌های فلزی برای اتصال الکتریکی دارند.

اپتوکوپلر فتوترانزیستوری

فتوترانزیستور شکل زیر را در نظر بگیرید. جریان سیگنال منبع از LED ورودی عبور می‌کند و سبب تولید نور فروسرخ در آن می‌شود که شدت آن متناسب با سیگنال الکتریکی است. این نور منتشر شده به بیس فتوترانزیستور می‌رسد و باعث روشن شدن آن می‌شود. در نتیجه، فتوترانزیستور مانند یک ترانزیستور دو قطبی عادی کار خواهد کرد.

بیس فتوترانزیستور می‌تواند باز (بدون اتصال) باشد تا حساسیت به انرژی نور فروسرخ LED حداکثر شود. همچنین می‌توان پایه بیس را از طریق یک مقاومت بزرگ زمین کرد و حساسیت سوئیچینگ را کنترل نمود و آن را نسبت به نویزهای الکتریکی خارجی و تغییرات ناگهانی ولتاژ آن پایدارتر و مقاوم‌تر کرد.

وقتی جریان گذرنده از LED قطع شود، انتشار نور فروسرخ نیز متوقف شده و فتوترانزیستور از هدایت باز می‌ایستد. از فتوترانزیستور می‌توان برای سوئیچ کردن جریان در مدار خروجی استفاده کرد. پاسخ طیفی LED و قطعه حساس به نور تطابق زیادی با هم دارند و از طریق یک حائل شفاف مانند شیشه، پلاستیک یا هوا از یکدیگر جدا شده‌اند. از آن‌جایی که اتصال الکتریکی مستقیمی بین ورودی و خروجی یک اپتوکوپلر وجود ندارد، تا حدود $$10\, \text {kV}$$ ایزولاسیون الکتریکی وجود دارد.

اپتوکوپلرها در چهار نوع مختلف در دسترس هستند که هر کدام یک منبع LED فروسرخ دارند، اما قطعه حساس به نور آن‌ها با هم متفاوت است. این چهار اپتوکوپلر عبارتند از:

• فتوتراتزیستوری (Photo-Transistor)
• فتودارلینگتونی (Photo-Darlington)
• فوتوتریستوری (Photo-SCR)
• فتوترایاکی (Photo-Triac)

چهار اپتوکوپلر مذکور در شکل زیر نشان داده شده‌اند.

اپتوکوپلرهای ساده را می‌توان با استفاده از قطعات مجزا ساخت. برای این کار باید یک LED و یک فتوترانزیستور را مطابق شکل زیر در یک لوله پلاستیکی محکم یا روکش حرارتی (شرینگ) قرار دهیم. مزیت این اپتوکوپلر دست‌ساز این است که می‌توان لوله را با هر طول دلخواهی برید و حتی آن را خم کرد. واضح است که لوله با سطح داخلی انعکاسی، نسبت به لوله‌ای با درون تاریک بازدهی بیشتری دارد.

کاربرد اپتوکوپلر

فیلم آموزش الکترونیک قدرت در متلب و سیمولینک در فرادرس

کلیک کنید

اپتوکوپلر برای آشکارسازی عملکرد سوئیچ یا نوع دیگری از سیگنال ورودی دیجیتال به کار می‌رود. اگر سوئیچ یا سیگنالی که باید آشکارسازی شود در یک محیط نویزی الکتریکی باشد، ارزش اپتوکوپلر مشخص‌تر خواهد شد. خروجی اپتوکوپلر را می‌توان برای کار کردن یک مدار خارجی، نور یا یک کامپیوتر یا میکروپروسسور مورد استفاده قرار داد.

شکل زیر یک سوئیچ DC اپتوترانزیستوری را نشان می‌دهد.

مشابه آشکارسازی سیگنال‌ها و داده‌های DC، ایزولاتورهای اپتوترایاک نیز برای مدارهای AC وجود دارند. اپتوترایاک‌هایی مانند $$\text {MOOC 3020}$$ ولتاژی در حدود $$400$$ ولت دارند که آن‌ها را گزینه‌ای ایده‌آل برای اتصال مستقیم و جریان حداکثر حدود $$100$$ میلی‌آمپر قرار داده است. در بارهایی با توان بزرگتر، اپتوترایاک برای پالس گیت یک ترایاک بزرگتر و همراه با یک مقاومت محدودکننده به کار می‌رود.

اپتوکوپلرها و اپتوایزولاتورها قطعات الکترونیکی بسیار مفیدی هستند که با استفاده از آن‌ها می‌توان پورت‌های خروجی یک PC، سوئیچ دیجیتال یا سیگنال داده ولتاژ پایین مانند یک گیت منطقی را کنترل کرد. مزیت اصلی اپتوکوپلرها ایزولاسیون الکتریکی بالای آن‌ها بین ترمینال‌های ورودی و خروجی است که موجب می‌شود بتوانیم با سیگنال‌های دیجیتال تقریباً کوچک، ولتاژها و جریان‌ها و توان‌های AC بزرگ را کنترل کنیم.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

• IGBT چیست؟ — به زبان ساده
• یکسوساز تمام موج — به زبان ساده
• دیود زنر — به زبان ساده

^^