"ऑप्टिकल एमिटर - ऑप्टिकल रिसीव्हर" ही जोडी इलेक्ट्रॉनिक्स आणि इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये बर्याच काळापासून वापरली जात आहे. एक इलेक्ट्रॉनिक घटक ज्यामध्ये रिसीव्हर आणि ट्रान्समीटर एकाच घरामध्ये स्थित आहेत आणि त्यांच्यामध्ये ऑप्टिकल लिंक आहे त्याला ऑप्टोकपलर किंवा ऑप्टोकपलर म्हणतात.
ऑप्टोकपलर डिव्हाइस
ऑप्टोकपलरमध्ये ऑप्टिकल ट्रान्समीटर (एमिटर), एक ऑप्टिकल चॅनेल आणि ऑप्टिकल सिग्नल रिसीव्हर असतो. फोटोट्रांसमीटर इलेक्ट्रिकल सिग्नलला ऑप्टिकलमध्ये रूपांतरित करतो. बहुतेक प्रकरणांमध्ये ट्रान्समीटर एक LED असतो (पूर्वीच्या मॉडेलमध्ये इनॅन्डेन्सेंट किंवा निऑन लाइट बल्ब वापरले जात होते). LEDs चा वापर सिद्धांतहीन आहे, परंतु ते अधिक टिकाऊ आणि विश्वासार्ह आहेत.
ऑप्टिकल सिग्नल ऑप्टिकल चॅनेलद्वारे प्राप्तकर्त्याकडे प्रसारित केला जातो. चॅनेल बंद आहे - जेव्हा ट्रान्समीटरद्वारे उत्सर्जित होणारा प्रकाश ऑप्टोक्युलरच्या शरीराच्या पलीकडे जात नाही. नंतर रिसीव्हरद्वारे व्युत्पन्न केलेला सिग्नल ट्रान्समीटर इनपुटवरील सिग्नलसह समक्रमित केला जातो.अशा चॅनेल हवा किंवा विशेष ऑप्टिकल कंपाऊंडने भरलेले असतात. "लांब" ऑप्टोकपलर देखील आहेत, ज्यामध्ये चॅनेल आहे ऑप्टिकल फायबर.
जर ऑप्टोक्युलर अशा प्रकारे डिझाइन केले असेल की व्युत्पन्न रेडिएशन, रिसीव्हरपर्यंत पोहोचण्यापूर्वी, घर सोडते, अशा वाहिनीला ओपन म्हणतात. त्यासह, आपण प्रकाश बीमच्या मार्गात उद्भवणारे अडथळे नोंदवू शकता.
फोटोडिटेक्टर ऑप्टिकल सिग्नलचे विद्युतीय सिग्नलमध्ये उलटे रूपांतरण करतो. सर्वात सामान्यपणे वापरले जाणारे रिसीव्हर्स आहेत:
- फोटोडायोड्स. सामान्यतः डिजिटल कम्युनिकेशन लाइन्समध्ये वापरले जाते. त्यांचा वंश लहान आहे.
- फोटोरेसिस्टर. त्यांचे वैशिष्ट्य म्हणजे रिसीव्हरची द्वि-मार्ग चालकता. रेझिस्टरद्वारे प्रवाह दोन्ही दिशेने जाऊ शकतो.
- फोटोट्रान्सिस्टर्स. अशा उपकरणांचे वैशिष्ट्य म्हणजे ऑप्टोट्रांसमीटर आणि आउटपुट सर्किटद्वारे ट्रान्झिस्टर प्रवाह नियंत्रित करण्याची क्षमता. रेखीय आणि डिजिटल मोडमध्ये वापरले जाते. ऑप्टोकपलरचा एक वेगळा प्रकार - समांतर-विरोधित फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरसह. अशा उपकरणांना म्हणतात सॉलिड स्टेट रिले.
- फोटोथायरिस्टर्स. अशा ऑप्टोकपलर्सना आउटपुट सर्किट्सच्या वाढीव शक्तीने आणि त्यांच्या स्विचिंग गतीने ओळखले जाते; अशी उपकरणे पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्सच्या घटकांवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी सोयीस्करपणे वापरली जातात. ही उपकरणे सॉलिड स्टेट रिले म्हणून देखील वर्गीकृत आहेत.
ऑप्टोकपलर मायक्रोक्रिकेट्स व्यापक झाले आहेत - एका पॅकेजमध्ये स्ट्रॅपिंगसह ऑप्टोकपलरची असेंब्ली. अशा ऑप्टोकपलरचा वापर स्विचिंग डिव्हाइसेस म्हणून आणि इतर कारणांसाठी केला जातो.
फायदे आणि तोटे
ऑप्टिकल उपकरणांमध्ये लक्षात घेतलेला पहिला फायदा म्हणजे यांत्रिक भागांची अनुपस्थिती.याचा अर्थ असा की ऑपरेशन दरम्यान इलेक्ट्रोमेकॅनिकल रिलेप्रमाणे घर्षण, पोशाख, संपर्कांचे स्पार्किंग होत नाही. सिग्नल्स (ट्रान्सफॉर्मर इ.) च्या गॅल्व्हॅनिक अलगावसाठी इतर उपकरणांच्या विपरीत, ऑप्टोकपलर थेट करंटसह अगदी कमी फ्रिक्वेन्सीवर ऑपरेट करू शकतात.
याव्यतिरिक्त, ऑप्टिकल अलगावचा फायदा म्हणजे इनपुट आणि आउटपुटमधील अत्यंत कमी कॅपेसिटिव्ह आणि प्रेरक कपलिंग. यामुळे, आवेग आणि उच्च-वारंवारता हस्तक्षेप प्रसारित होण्याची शक्यता कमी होते. इनपुट आणि आउटपुट दरम्यान यांत्रिक आणि विद्युत कनेक्शनची अनुपस्थिती संपर्करहित नियंत्रण आणि स्विचिंग सर्किट्सच्या निर्मितीसाठी विविध तांत्रिक उपायांची शक्यता प्रदान करते.
इनपुट आणि आउटपुटसाठी व्होल्टेज आणि करंटच्या बाबतीत वास्तविक डिझाइनमध्ये मर्यादा असूनही, सिद्धांततः ही वैशिष्ट्ये वाढविण्यात कोणतेही मूलभूत अडथळे नाहीत. हे आपल्याला जवळजवळ कोणत्याही कार्यासाठी ऑप्टोकपलर तयार करण्यास अनुमती देते.
ऑप्टोकपलरच्या तोट्यांमध्ये एक-मार्ग सिग्नल ट्रान्समिशन समाविष्ट आहे - फोटोडेटेक्टरपासून ट्रान्समीटरवर ऑप्टिकल सिग्नल प्रसारित करणे अशक्य आहे. यामुळे ट्रान्समीटर सिग्नलला रिसीव्हिंग सर्किटच्या प्रतिसादानुसार फीडबॅक आयोजित करणे कठीण होते.
प्राप्त झालेल्या भागाची प्रतिक्रिया केवळ ट्रान्समीटरचे रेडिएशन बदलूनच नव्हे तर चॅनेलच्या स्थितीवर (तृतीय-पक्षीय वस्तूंचे स्वरूप, चॅनेल माध्यमाचे ऑप्टिकल गुणधर्म बदलणे इ.) प्रभावित करून देखील प्रभावित होऊ शकते. असा प्रभाव विद्युत नसलेल्या स्वरूपाचा देखील असू शकतो. हे ऑप्टोकपलर वापरण्याची शक्यता वाढवते. आणि बाह्य इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डची असंवेदनशीलता आपल्याला उच्च आवाज प्रतिकारशक्तीसह डेटा ट्रान्समिशन चॅनेल तयार करण्यास अनुमती देते.
ऑप्टोकपलरचा मुख्य तोटा म्हणजे दुहेरी सिग्नल रूपांतरणादरम्यान सिग्नलच्या नुकसानीशी संबंधित कमी ऊर्जा कार्यक्षमता. तसेच एक गैरसोय म्हणजे उच्च आंतरिक आवाज पातळी. हे ऑप्टोकपलरची संवेदनशीलता कमी करते आणि त्यांच्या अनुप्रयोगाची व्याप्ती मर्यादित करते जेथे कमकुवत सिग्नलसह कार्य करणे आवश्यक आहे.
ऑप्टोकपलर वापरताना, त्यांच्या पॅरामीटर्सवरील तापमानाचा प्रभाव देखील विचारात घेणे आवश्यक आहे - हे महत्त्वपूर्ण आहे. याव्यतिरिक्त, ऑप्टोकपलरच्या तोट्यांमध्ये ऑपरेशन दरम्यान घटकांचे लक्षणीय ऱ्हास आणि एका पॅकेजमध्ये विविध सेमीकंडक्टर सामग्रीच्या वापराशी संबंधित उत्पादनातील तंत्रज्ञानाची विशिष्ट कमतरता समाविष्ट आहे.
ऑप्टोकपलरची वैशिष्ट्ये
Optocoupler पॅरामीटर्स दोन श्रेणींमध्ये मोडतात:
- सिग्नल प्रसारित करण्यासाठी डिव्हाइसच्या गुणधर्मांचे वैशिष्ट्यीकृत करणे;
- इनपुट आणि आउटपुट दरम्यान डीकपलिंगचे वैशिष्ट्यीकरण.
प्रथम श्रेणी वर्तमान हस्तांतरण गुणांक आहे. हे एलईडीची उत्सर्जनशीलता, रिसीव्हरची संवेदनशीलता आणि ऑप्टिकल चॅनेलच्या गुणधर्मांवर अवलंबून असते. हा गुणांक आउटपुट करंट आणि इनपुट करंटच्या गुणोत्तराच्या बरोबरीचा आहे आणि बहुतेक प्रकारच्या ऑप्टोकपलरसाठी 0.005 ... 0.2 आहे. ट्रान्झिस्टर घटकांसाठी, हस्तांतरण गुणांक 1 पर्यंत पोहोचू शकतो.
जर आपण ऑप्टोकपलरला चार-ध्रुव मानतो, तर त्याचे इनपुट वैशिष्ट्य पूर्णपणे ऑप्टो-एमिटर (LED) च्या CVC द्वारे आणि आउटपुट - प्राप्तकर्त्याच्या वैशिष्ट्याद्वारे निश्चित केले जाते. पास-थ्रू वैशिष्ट्य सामान्यतः नॉन-रेखीय असते, परंतु काही प्रकारच्या ऑप्टोकपलरमध्ये रेखीय विभाग असतात. तर, डायोड ऑप्टोक्युलरच्या सीव्हीसीच्या एका भागामध्ये चांगली रेखीयता आहे, परंतु हा विभाग फार मोठा नाही.
रेझिस्टर घटकांचे मूल्यमापन गडद प्रतिरोधकतेच्या (शून्य बरोबरीचे इनपुट प्रवाहासह) प्रकाश प्रतिरोधाच्या गुणोत्तराने देखील केले जाते. थायरिस्टर ऑप्टोकपलरसाठी, एक महत्त्वपूर्ण वैशिष्ट्य म्हणजे खुल्या स्थितीत किमान होल्डिंग करंट. ऑप्टोक्युलरच्या महत्त्वपूर्ण पॅरामीटर्समध्ये सर्वोच्च ऑपरेटिंग वारंवारता देखील समाविष्ट आहे.
गॅल्व्हॅनिक अलगावची गुणवत्ता द्वारे दर्शविले जाते:
- इनपुट आणि आउटपुटवर लागू केलेले कमाल व्होल्टेज;
- इनपुट आणि आउटपुट दरम्यान जास्तीत जास्त व्होल्टेज;
- इनपुट आणि आउटपुट दरम्यान इन्सुलेशन प्रतिरोध;
- मार्ग क्षमता.
शेवटचे पॅरामीटर इलेक्ट्रोड्समधील कॅपेसिटन्सद्वारे, ऑप्टिकल चॅनेलला बायपास करून, इनपुटपासून आउटपुटमध्ये गळती करण्यासाठी इलेक्ट्रिकल उच्च-फ्रिक्वेंसी सिग्नलची क्षमता दर्शवते.
असे पॅरामीटर्स आहेत जे आपल्याला इनपुट सर्किटची क्षमता निर्धारित करण्याची परवानगी देतात:
- इनपुट टर्मिनल्सवर लागू करता येणारे सर्वोच्च व्होल्टेज;
- एलईडी सहन करू शकणारे जास्तीत जास्त प्रवाह;
- रेट केलेल्या प्रवाहावर एलईडी ओलांडून व्होल्टेज ड्रॉप;
- रिव्हर्स इनपुट व्होल्टेज - उलट ध्रुवीय व्होल्टेज जे LED सहन करू शकते.
आउटपुट सर्किटसाठी, ही वैशिष्ट्ये जास्तीत जास्त स्वीकार्य आउटपुट करंट आणि व्होल्टेज असतील, तसेच शून्य इनपुट करंटवर गळती चालू असेल.
ऑप्टोकपलरची व्याप्ती
बंद चॅनेलसह ऑप्टोकपलर वापरले जातात जेथे, काही कारणास्तव (विद्युत सुरक्षा, इ.), सिग्नल स्त्रोत आणि प्राप्त बाजू दरम्यान डीकपलिंग आवश्यक असते. उदाहरणार्थ, फीडबॅक लूपमध्ये वीज पुरवठा स्विच करणे - सिग्नल पीएसयू आउटपुटमधून घेतले जाते, रेडिएटिंग एलिमेंटला दिले जाते, ज्याची चमक व्होल्टेज स्तरावर अवलंबून असते.आउटपुट व्होल्टेजवर अवलंबून असलेला सिग्नल रिसीव्हरकडून घेतला जातो आणि PWM कंट्रोलरला दिला जातो.
दोन ऑप्टोकपलरसह संगणक वीज पुरवठा सर्किटचा एक तुकडा आकृतीमध्ये दर्शविला आहे. टॉप ऑप्टोकपलर IC2 एक फीडबॅक तयार करतो जो व्होल्टेज स्थिर करतो. तळाचा IC3 स्वतंत्र मोडमध्ये कार्य करतो आणि जेव्हा स्टँडबाय व्होल्टेज असतो तेव्हा PWM चिपला वीज पुरवतो.
काही मानक इलेक्ट्रिकल इंटरफेसद्वारे स्त्रोत आणि रिसीव्हर दरम्यान गॅल्व्हॅनिक अलगाव देखील आवश्यक आहे.
खुल्या चॅनेलसह उपकरणे कोणत्याही वस्तू (प्रिंटरमध्ये कागदाची उपस्थिती), मर्यादा स्विच, काउंटर (कन्व्हेयरवरील वस्तू, माउस मॅनिपुलेटर्समधील गियर दातांची संख्या) इत्यादी शोधण्यासाठी सेन्सर तयार करण्यासाठी वापरली जातात.
सॉलिड स्टेट रिलेचा वापर पारंपरिक रिले प्रमाणेच केला जातो - सिग्नल स्विच करण्यासाठी. परंतु खुल्या स्थितीत चॅनेलच्या उच्च प्रतिकारामुळे त्यांचा प्रसार अडथळा येतो. ते पॉवर सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक्स (शक्तिशाली फील्ड-इफेक्ट किंवा IGBT ट्रान्झिस्टर) च्या घटकांसाठी ड्राइव्हर म्हणून देखील वापरले जातात.
ऑप्टोकपलर अर्ध्या शतकापूर्वी विकसित केले गेले होते, परंतु LEDs स्वस्त आणि स्वस्त झाल्यानंतर त्याचा व्यापक वापर सुरू झाला. आता ऑप्टोकपलर्सची सर्व नवीन मॉडेल्स विकसित केली जात आहेत (बहुतेक भागासाठी, त्यांच्यावर आधारित मायक्रोसर्किट्स), आणि त्यांची व्याप्ती केवळ विस्तारत आहे.
तत्सम लेख:
