OPTOCOUPLERS OF OPTOISOLATORS zijn apparaten die een efficiënte overdracht van DC-signaal en andere gegevens over twee circuittrappen mogelijk maken, en tegelijkertijd een uitstekende elektrische isolatie tussen hen handhaven.
Optocouplers worden met name nuttig wanneer een elektrisch signaal over twee circuittrappen moet worden verzonden, maar met een extreme mate van elektrische isolatie tussen de trappen.
Optocoupling-apparaten werken als logische niveau-omschakelingen tussen twee circuits. Het heeft de mogelijkheid om ruisoverdracht over de geïntegreerde circuits te blokkeren, voor het isoleren van logische niveaus van AC-hoogspanningslijnen en voor het elimineren van aardlussen.
Optocouplers worden een effectieve vervanging voor relais , en voor transformatoren voor het koppelen van digitale schakelingstrappen.
Bovendien blijkt de frequentierespons van de Optocoupler onvergelijkbaar te zijn in analoge circuits.
Optocoupler interne constructie
Intern bevat een optocoupler een infrarood- of IR-emitter-LED (normaal gebouwd met galliumarsenide). Deze IR-led is optisch gekoppeld met een aangrenzende fotodetector van silicium die doorgaans een fototransistor, een fotodiode of een soortgelijk fotogevoelig element is). Deze twee complementaire apparaten zijn hermetisch ingebed in een ondoorzichtige, lichtdichte verpakking.
De bovenstaande afbeelding toont een ontleed aanzicht van een typische zes-pins dual-in-line (DIP) optocoupler-chip. Wanneer de terminals die zijn verbonden met de IR-LED worden voorzien van een geschikte voorwaartse voorspanning, zendt deze intern een infraroodstraling uit met een golflengte van 900 tot 940 nanometer.
Dit IR-signaal valt op de aangrenzende fotodetector, die normaal een NPN-fototransistor is (met een gevoeligheid ingesteld op dezelfde golflengte), en het geleidt onmiddellijk, waardoor een continuïteit ontstaat over de collector / emitteraansluitingen.
Zoals op de afbeelding te zien is, zijn de IR-LED en de fototransistor op aangrenzende armen van een leadframe gemonteerd.
Het lead-frame heeft de vorm van een stempel dat is uitgehouwen uit fijn geleidend plaatmetaal met verschillende takachtige afwerking. De geïsoleerde substraten die worden meegeleverd om het apparaat te versterken, worden gemaakt met behulp van de binnentakken. De respectievelijke pinout van de DIP wordt overeenkomstig ontwikkeld vanuit de buitenste takken.
Zodra de geleidende verbindingen tot stand zijn gebracht tussen de matrijsbehuizing en de juiste lead-frame-pinnen, wordt de ruimte rond de IR-led en de fototransistor afgedicht in een transparante IR-ondersteunde hars die zich gedraagt als een 'lichtpijp' of optische golfgeleider tussen de twee IR-apparaten.
Het complete samenstel wordt tenslotte gegoten in een lichtbestendige epoxyhars die het DIP-pakket vormt. Bij de afwerking zijn de pennen van het leadframe netjes naar beneden gebogen.
Optocoupler Pinout
Het bovenstaande diagram toont het pinout-diagram van de typische optocoupler in DIP-pakket. Het apparaat wordt ook wel opto-isolator genoemd omdat er geen stroom is tussen de twee chips, maar alleen lichtsignalen, en ook omdat de IR-zender en IR-detector 100% elektrisch geïsoleerd en geïsoleerd zijn.
De andere populaire namen die aan dit apparaat zijn gekoppeld, zijn photocoupler of fotongekoppelde isolatoren.
We kunnen zien dat de basis van de interne IR-transistor eindigt op pin 6 van het IC. Deze basis wordt normaal gesproken niet aangesloten, aangezien het belangrijkste doel van de apparaten is om de twee circuits te koppelen via een geïsoleerd intern IR-lichtsignaal.
Evenzo is pin 3 een open of niet-verbonden pinout en is niet relevant. Het is mogelijk om de interne IR-fototransistor om te zetten in een fotodiode door simpelweg de basispen 6 kort te sluiten en te verbinden met de emitterpen 4.
De bovenstaande functie is echter mogelijk niet toegankelijk in een 4-pins optocoupler of meerkanaals optocouplers.
Optocoupler-kenmerken
Optocoupler vertoont een zeer nuttige eigenschap en dat is zijn lichtkoppelingsefficiëntie, aangeduid als huidige overdrachtsratio, of de CTR.
Deze verhouding wordt verbeterd met een ideaal passend IR LED-signaalspectrum met het aangrenzende fototransistordetectiespectrum.
CTR wordt dus gedefinieerd als de verhouding tussen uitgangsstroom en ingangsstroom, bij een nominaal bias-niveau van een specifiek optocoupler-apparaat. Het wordt vertegenwoordigd door een percentage:
CTR = Iced/ Ikfx 100%
Wanneer de specificatie een CTR van 100% suggereert, verwijst dit naar een uitgangsstroomoverdracht van 1 mA voor elke mA stroom naar de IR-led. Minimumwaarden voor de CTR kunnen variaties tussen 20 en 100% laten zien voor verschillende optocouplers.
De factoren die de CTR kunnen variëren, zijn afhankelijk van de momentane specificaties van de ingangs- en uitgangsvoedingsspanning en -stroom naar het apparaat.
De bovenstaande afbeelding toont de karakteristieke plot van de uitgangsstroom van een optocoupler interne fototransistor (I.CB) vs. ingangsstroom (I.F.) wanneer een VCB van 10 V wordt toegepast over de collector- / basispennen.
Belangrijke OptoCoupler-specificaties
Enkele van de essentiële parameters van de optocoupler-specificatie kunnen worden bestudeerd aan de hand van de onderstaande gegevens:
Isolatiespanning (Viso) : Het wordt gedefinieerd als de absolute maximale wisselspanning die kan bestaan over de ingangs- en uitgangscircuitfasen van de optocoupler, zonder het apparaat te beschadigen. De standaardwaarden voor deze parameter kunnen tussen 500 V en 5 kV RMS liggen.
JE BENT: het kan worden begrepen als de maximale gelijkspanning die kan worden toegepast over de fototransistorpennen van het apparaat. Meestal ligt dit tussen de 30 en 70 volt.
Als : Het is de maximale continue DC voorwaartse stroom die in de IR-led of de INETTO Het zijn de standaardwaarden van de huidige verwerkingscapaciteit gespecificeerd voor een fototransistoruitgang van de optocoupler, die kan variëren tussen 40 en 100 mA.
Stijging / daling tijd : Deze parameter definieert de logische snelheid van de optocoupler-respons over de interne IR-led en de fototransistor. Dit kan typisch 2 tot 5 microseconden zijn voor zowel stijgen als dalen. Dit vertelt ons ook over de bandbreedte van het optocoupler-apparaat.
Optocoupler basisconfiguratie
De bovenstaande afbeelding toont een basis optocouplercircuit. De hoeveelheid stroom die door de fototransistor kan gaan, wordt bepaald door de toegepaste voorwaartse instelstroom van de IR-led of de INETTO, ondanks dat ze volledig gescheiden zijn.
Terwijl de schakelaar S1 open wordt gehouden, vloeit er stroom door de INETTOwordt geremd, wat betekent dat er geen IR-energie beschikbaar is voor de fototransistor.
Dit maakt de inrichting volledig inactief waardoor een nulspanning ontstaat over de uitgangsweerstand R2.
Wanneer S1 gesloten is, mag stroom door de I stromenNETTOen R1.
Dit activeert de IR-led die IR-signalen begint uit te zenden op de fototransistor, waardoor deze kan worden ingeschakeld, en dit veroorzaakt op zijn beurt een uitgangsspanning over R2.
Dit eenvoudige optocouplercircuit zal specifiek goed reageren op AAN / UIT-schakelingangssignalen.
Indien nodig kan het circuit echter worden aangepast om te werken met analoge ingangssignalen en overeenkomstige analoge uitgangssignalen te genereren.
Soorten optische koppelingen
De fototransistor van elke optocoupler kan worden geleverd met veel verschillende output-outputversterking en werkspecificaties. Het onderstaande schema toont zes andere vormen van optocouplervarianten die hun eigen specifieke combinaties van IRED en outputfotodetector hebben.
De eerste variant hierboven geeft een bidirectionele input en fototransistor output optocoupler-schema aan met een aantal back-to-back verbonden gallium-arsenide IRED's voor het koppelen van AC-ingangssignalen, en ook om te beschermen tegen invoer met omgekeerde polariteit.
Gewoonlijk heeft deze variant een minimum CTR van 20%.
Het volgende type hierboven illustreert een optokoppeling waarvan de output is verbeterd met een op silicium gebaseerde foto-darlington-versterker. Hierdoor kan het een hogere uitgangsstroom produceren in vergelijking met de andere normale opto-coupler.
Dankzij het Darlington-element aan de uitgang kunnen dit type optocouplers minimaal 500% CTR produceren wanneer de collector-emitterspanning rond de 30 tot 35 volt ligt. Deze magnitude lijkt ongeveer tien keer hoger te zijn dan een normale optocoupler.
Deze zijn echter mogelijk niet zo snel als de andere normale apparaten en dit kan een aanzienlijke afweging zijn bij het werken met een photodarlington-koppeling.
Het kan ook een afname van de effectieve bandbreedte hebben met ongeveer een factor tien. Industriestandaardversies van photoDarlington-optocouplers zijn 4N29 tot 4N33 en 6N138 en 6N139.
Je kunt ze ook krijgen als fotodarlington-koppelingen met twee of vier kanalen.
Het derde schema hierboven toont een optocoupler met een IRED en een MOSFET fotosensor met bi-directionele lineaire output. Het isolatiespanningsbereik van deze variant kan oplopen tot 2500 volt RMS. Het doorslagspanningsbereik kan tussen 15 en 30 volt liggen, terwijl de stijg- en daaltijden elk ongeveer 15 microseconden bedragen.
De volgende variant hierboven demonstreert een basis SCR of thyristor gebaseerde opto-fotosensor. Hier wordt de output aangestuurd via een SCR. De isolatiespanning van OptoSCR-koppelingen is typisch ongeveer 1000 tot 4000 volt RMS. Het beschikt over een minimale blokkerende spanningen van 200 tot 400 V. De hoogste inschakelstromen (I.vr) kan ongeveer 10 mA zijn.
De afbeelding hierboven toont een optocoupler met een phototriac-output. Dit soort op Thyristor gebaseerde uitgangskoppelingen hebben over het algemeen een voorwaartse blokkerende spanning (VDRM) van 400 V.
Optocouplers met Schmitt-trigger-eigenschap zijn ook beschikbaar. Dit type optocoupler wordt hierboven weergegeven en bevat een op IC gebaseerde optosensor met een Schmitt-trigger-IC die een sinusgolf of elke vorm van gepulseerd ingangssignaal omzet in een rechthoekige uitgangsspanning.
Deze op IC fotodetectoren gebaseerde apparaten zijn eigenlijk ontworpen om te werken als een multivibratorcircuit. Isolatiespanningen kunnen variëren van 2500 tot 4000 volt.
De inschakelstroom wordt meestal gespecificeerd tussen 1 en 10 mA. De minimale en maximale werkende voedingsniveaus liggen tussen 3 en 26 volt en de maximale datasnelheid (NRZ) is 1 MHz.
Toepassingscircuits
De interne werking van optocouplers is exact gelijk aan de werking van een discreet opgestelde IR-zender en ontvanger.
Ingangsstroomregeling
Net als elke andere LED heeft ook de IR-LED van een optocoupler een weerstand nodig om de ingangsstroom tot veilige limieten te regelen. Deze weerstand kan op twee basismanieren worden aangesloten met de optocoupler-LED, zoals hieronder wordt gedemonstreerd:
De weerstand kan in serie worden toegevoegd met de anode-aansluiting (a) of kathode-aansluiting (b) van de IRED.
AC Optocoupler
In onze eerdere discussies hebben we geleerd dat voor AC-invoer de AC-optocouplers worden aanbevolen. Elke standaard optocoupler kan echter ook veilig worden geconfigureerd met een AC-ingang door een externe diode aan de IRED-ingangspennen toe te voegen, zoals blijkt uit het volgende diagram.
Dit ontwerp garandeert ook de veiligheid van het apparaat tegen onbedoelde omgekeerde ingangsspanning.
Digitale of analoge conversie
Om een digitale of analoge conversie aan de uitgang van de optocoupler te krijgen, kan een weerstand worden toegevoegd in serie met respectievelijk de optotransistorcollectorpin of de emitterpin, zoals hieronder weergegeven:
Omzetten naar fototransistor of fotodiode
Zoals hieronder aangegeven, kan de uitgangsfoto-transistor van een gewone 6-pins DIP-optocoupler worden geconverteerd naar een fotodiode-uitgang door de basispen 6 van de fototransistor van de transistor te verbinden met aarde en door de emitter los te laten of kort te sluiten met pen6 .
Deze configuratie veroorzaakt een aanzienlijke toename van de stijgtijd van het ingangssignaal, maar resulteert ook in een drastische verlaging van de CTR-waarde tot 0,2%.
Optocoupler digitale interface
Optocouplers kunnen uitstekend zijn als het gaat om digitale signaalinterface, bediend op verschillende voedingsniveaus.
Optocouplers kunnen worden gebruikt voor het koppelen van digitale IC's over identieke TTL-, ECL- of CMOS-families, en evenzo over deze chipfamilies.
Optocouplers zijn ook de favorieten als het gaat om het koppelen van personal computers of microcontrollers met andere mainframe-computers, of belastingen zoals motoren, relais , solenoïde, lampen etc. Het onderstaande diagram illustreert het interfacing-diagram van een opto-coupler met TTL-circuits.
Koppeling van TTL IC met Optocoupler
Hier kunnen we zien dat IRED van de optocoupler is aangesloten over de + 5V en de TTL-poortuitgang, in plaats van op de gebruikelijke manier die tussen de TTL-uitgang en aarde is.
Dit komt doordat de TTL-poorten geschikt zijn voor het produceren van zeer lage uitgangsstromen (ongeveer 400 uA), maar gespecificeerd zijn om de stroom met een vrij hoge snelheid (16 mA) te laten dalen. Daarom maakt de bovenstaande verbinding een optimale activeringsstroom voor IRED mogelijk wanneer de TTL laag is. Dit betekent echter ook dat de uitvoerrespons wordt omgekeerd.
Een ander nadeel van de TTL-poortuitgang is dat wanneer de uitgang HOOG of logisch 1 is, deze ongeveer 2,5 V kan produceren, wat misschien niet genoeg is om de IRED volledig UIT te schakelen. Het moet minimaal 4,5 V of 5 V zijn om volledige uitschakeling van de IRED mogelijk te maken.
Om dit probleem op te lossen, is R3 inbegrepen, die ervoor zorgt dat de IRED volledig wordt uitgeschakeld wanneer de TTL-poortuitgang HOOG wordt, zelfs bij een 2,5 V.
De collectoroutputpin van de optocoupler die zichtbaar is, is verbonden tussen de input en aarde van de TTL IC. Dit is belangrijk omdat een TTL-poortingang voldoende geaard moet zijn ten minste onder 0,8 V bij 1,6 mA om een correcte logische 0 aan de poortuitgang mogelijk te maken. Opgemerkt moet worden dat de opstelling in de bovenstaande afbeelding een niet-inverterende respons aan de uitgang mogelijk maakt.
Koppeling van CMOS IC met Optocoupler
In tegenstelling tot de TTL-tegenhanger, hebben CMOS IC-uitgangen de mogelijkheid om zonder problemen voldoende stroomgroottes tot vele mA's te genereren en te laten dalen.
Daarom kunnen deze IC's gemakkelijk worden aangesloten op de optocoupler IRED, hetzij in de sink-modus, of in de source-modus, zoals hieronder weergegeven.
Ongeacht welke configuratie aan de ingangszijde wordt geselecteerd, R2 aan de uitgangszijde moet voldoende groot zijn om een volledige uitgangsspanningszwaai tussen logische 0 en 1 toestanden aan de CMOS-poortuitgang mogelijk te maken.
Koppeling van Arduino Microcontroller en BJT met Optocoupler
De bovenstaande afbeelding laat zien hoe je een microcontroller of Arduino aansluit uitgangssignaal (5 volt, 5 mA) met een relatief hoge stroombelasting via een optocoupler en BJT-trappen.
Met een HIGH + 5V-logica van de Arduino, blijven de optocoupler IRED en fototransistor beide uitgeschakeld, waardoor Q1, Q2 en de belastingsmotor AAN blijven.
Nu, zodra de Arduino-uitgang laag wordt, activeert de optocoupler IRED en schakelt deze de fototransistor in. Dit aardt onmiddellijk de basisvoorspanning van Q1, waardoor Q1, Q2 en de motor worden uitgeschakeld.
Koppeling van analoge signalen met optocoupler
Een optocoupler kan ook effectief worden gebruikt voor het koppelen van analoge signalen over twee circuittrappen door een drempelstroom door de IRED te bepalen en deze vervolgens te moduleren met het toegepaste analoge signaal.
De volgende afbeelding laat zien hoe deze techniek kan worden toegepast voor het koppelen van een analoog audiosignaal.
De opamp IC2 is geconfigureerd als een spanningsvolgerschakeling met eenheidsversterking. De IRED van de opto-coupler kan worden gezien als opgetuigd aan de negatieve feedbacklus.
Deze lus zorgt ervoor dat de spanning over R3 (en dus de stroom door de IRED) precies de spanning volgt of volgt die wordt toegepast op pin # 3 van de opamp, wat de niet-inverterende ingangspen is.
Deze pin3 van de is op amp ingesteld op de helft van de voedingsspanning via R1, R2 potentiaalverdeler netwerk. Hierdoor kan de pin3 worden gemoduleerd met AC-signalen die een audiosignaal kunnen zijn en zorgt ervoor dat de IRED-verlichting varieert volgens deze audio of het modulerende analoge signaal.
De ruststroom of de ruststroomafname voor de IRED-stroom wordt bereikt bij 1 tot 2 mA via R3.
Aan de uitgangszijde van de optocoupler wordt de ruststroom bepaald door de fototransistor. Deze stroom ontwikkelt een spanning over potentiometer R4 waarvan de waarde zo moet worden aangepast dat deze een ruststroom genereert die ook gelijk is aan de helft van de voedingsspanning.
Het volggemoduleerde audio-uitgangssignaalequivalent wordt geëxtraheerd over potentiometer R4 en ontkoppeld via C2 voor verdere verwerking.
Interfacing Triac met Optocoupler
Optocouplers kunnen ideaal worden gebruikt voor het creëren van een perfect geïsoleerde koppeling tussen een laag DC-stuurcircuit en een triac-stuurcircuit met hoog AC-netvoeding.
Het wordt aanbevolen om de aardingszijde van de gelijkstroomingang aangesloten te houden op een goede aardleiding.
De volledige opstelling is te zien in het volgende diagram:
Het bovenstaande ontwerp kan worden gebruikt voor een geïsoleerde controle van AC-lampen , verwarmers, motoren en andere gelijkaardige ladingen. Dit circuit is niet ingesteld op nuldoorgang, wat betekent dat de ingangstrigger ervoor zorgt dat de triac op elk punt van de AC-golfvorm schakelt.
Hier creëert het netwerk gevormd door R2, D1, D2 en C1 een 10 V potentiaalverschil afgeleid van de AC-lijningang. Deze spanning wordt gebruikt voor het triggeren van de triac door Q1 telkens wanneer de ingangszijde wordt ingeschakeld door de schakelaar S1 te sluiten. Dit betekent dat zolang S1 open is, de optocoupler is uitgeschakeld vanwege een nulbasisvoorspanning voor Q1, waardoor de triac UIT blijft.
Op het moment dat S1 wordt gesloten, wordt de IRED geactiveerd, die Q1 inschakelt. Q1 verbindt vervolgens de 10 V DC met de poort van de triac die de triac AAN zet, en uiteindelijk ook de aangesloten belasting AAN.
Het volgende circuit hierboven is ontworpen met een silicium monolithische nulspanningsschakelaar, de CA3059 / CA3079. Met deze schakelingen kan de triac synchroon triggeren, dat wil zeggen alleen tijdens de nul spanningsovergang van de AC-cyclusgolfvorm.
Wanneer S1 wordt ingedrukt, reageert de opamp er alleen op als de AC-cyclus van de triac-ingang in de buurt van een paar mV nabij de nuldoorgang is. Als de ingangstrigger wordt gemaakt terwijl de AC niet in de buurt van de nuldoorgang is, wacht de opamp totdat de golfvorm de nuldoorgang bereikt en activeert dan pas de triac via een positieve logica vanaf zijn pin4.
Deze nuldoorgang-schakelfunctie beschermt de aangeslotenen tegen plotselinge enorme stroomstoten en -pieken, aangezien het inschakelen gebeurt op het nuldoorgangsniveau en niet wanneer de AC op zijn hoogste pieken staat.
Dit elimineert ook onnodige RF-ruis en storingen in de voedingslijn. Deze op triac gebaseerde nuldoorgangsschakelaar op basis van optocoupler kan effectief worden gebruikt voor het maken van SSR of halfgeleiderrelais
PhotoSCR en PhotoTriacs Optocoupler-applicatie
Optocouplers met hun fotodetector in de vorm van photoSCR en foto-Triac-output hebben over het algemeen een lagere outputstroom.
In tegenstelling tot andere optocoupler-apparaten, hebben optoTriac of optoSCR echter een vrij hoge verwerkingscapaciteit voor piekstroom (gepulseerd) die veel hoger kan zijn dan hun nominale RMS-waarden.
Voor SCR-optocouplers kan de specificatie van de stootstroom zo hoog zijn als 5 ampère, maar dit kan de vorm hebben van een pulsbreedte van 100 microseconde en een inschakelduur van niet meer dan 1%.
Met triac-optocouplers kan de piekspecificatie 1,2 ampère zijn, die slechts een puls van 10 microseconde mag duren met een maximale inschakelduur van 10%.
De volgende afbeeldingen tonen enkele toepassingsschakelingen die gebruik maken van triac-optocouplers.
In het eerste diagram is de photoTriac te zien geconfigureerd om de lamp rechtstreeks vanuit de AC-lijn te activeren. Hier moet de lamp een nominaal vermogen hebben van minder dan 100 mA RMS en een piek inschakelstroomverhouding van minder dan 1,2 ampère voor een veilige werking van de optocoupler.
Het tweede ontwerp laat zien hoe de photoTriac optocoupler kan worden geconfigureerd om een slaaf Triac te triggeren en vervolgens een belasting te activeren volgens elk gewenst vermogen. Dit circuit wordt aanbevolen om alleen te worden gebruikt met resistieve belastingen zoals gloeilampen of verwarmingselementen.
De derde figuur hierboven illustreert hoe de bovenste twee circuits kunnen worden aangepast omgaan met inductieve belastingen zoals motoren. Het circuit bestaat uit R2, C1 en R3 die een faseverschuiving genereren op het gate-aandrijfnetwerk van de Triac.
Hierdoor kan de triac een juiste triggeractie doorlopen. Weerstanden R4 en C2 worden geïntroduceerd als een snubber-netwerk om piekpieken als gevolg van inductieve EMF's te onderdrukken en te beheersen.
In alle bovenstaande toepassingen moet R1 zo gedimensioneerd zijn dat de IRED wordt gevoed met ten minste 20 mA voorwaartse stroom voor een juiste activering van de triac-fotodetector.
Snelheidsteller of RPM Detector-applicatie
De bovenstaande figuren verklaren een aantal unieke op maat gemaakte optocouplers-modules die kunnen worden gebruikt voor toerenteller- of toerentalmetingstoepassingen.
Het eerste concept toont een op maat gemaakte koppeling met sleuf en onderbreker. We kunnen zien dat er een sleuf in de vorm van een luchtspleet is geplaatst tussen de IRED en de fototransistor, die op aparte dozen zijn gemonteerd die tegenover elkaar over de luchtspleetopening zijn geplaatst.
Normaal gesproken kan het infraroodsignaal zonder enige blokkering door de sleuf gaan terwijl de module wordt gevoed. We weten dat infraroodsignalen volledig kunnen worden geblokkeerd door een ondoorzichtig object op zijn pad te plaatsen. Wanneer in de besproken toepassing een obstakel zoals wielspaken door de gleuf mag worden bewogen, wordt de doorgang van de IR-signalen onderbroken.
Deze worden vervolgens omgezet in klokfrequentie over de uitgang van de fototransistorklemmen. Deze uitgangsklokfrequentie varieert afhankelijk van de snelheid van het wiel en kan worden verwerkt voor de vereiste metingen.
De aangegeven sleuf kan een breedte hebben van 3 mm (0,12 inch). De fototransistor die in de module wordt gebruikt, heeft een fototransistor en moet worden gespecificeerd met een minimum CTR van ongeveer 10% in de 'open' toestand.
De module is eigenlijk een replica van een standaard optocoupler met een ingebouwde IR en een fotoransistor, is het enige verschil dat deze hier discreet in aparte dozen zijn gemonteerd met een luchtspleet die ze van elkaar scheidt.
De eerste module hierboven kan worden gebruikt voor het meten van omwentelingen of als een toerenteller. Elke keer dat het wieltje de sleuf van de optocoupler kruist, schakelt de fototransistor UIT en genereert een enkele telling.
Het bijgevoegde tweede ontwerp toont een optocouplermodule die is ontworpen om te reageren op gereflecteerde IR-signalen.
De IRED en de fototransistor zijn in aparte compartimenten in de module geïnstalleerd, zodat ze elkaar normaal niet kunnen 'zien'. De twee apparaten zijn echter zo gemonteerd dat beide een gemeenschappelijke brandpuntshoek delen die op een afstand van 5 mm (0,2 inch) ligt.
Hierdoor kan de onderbrekingsmodule bewegende objecten in de buurt detecteren die niet in een dunne sleuf kunnen worden gestoken. Dit type reflector-optomodule kan worden gebruikt voor het tellen van de passage van grote objecten over transportbanden of objecten die door een toevoerbuis glijden.
In de tweede figuur hierboven kunnen we zien dat de module wordt toegepast als een toerenteller die de gereflecteerde IR-signalen tussen de IRED en de fototransistor detecteert via de spiegelreflectoren die op het tegenoverliggende oppervlak van de roterende schijf zijn gemonteerd.
De scheiding tussen de optocouplermodule en de draaiende schijf is gelijk aan de brandpuntsafstand van 5 mm van het emitterdetectorpaar.
De reflecterende oppervlakken op het wiel kunnen worden gemaakt met metallic verf of tape of glas. Deze op maat gemaakte discrete optocouplers-modules kunnen ook effectief worden toegepast toerental van de motoras en motoras RPM of rotatie per minuut meting etc. Het hierboven toegelichte Foto-onderbrekers en fotoreflectoren-concept kan worden gebouwd met behulp van elk optodetectorapparaat zoals een photodarlington-, photoSCR- en photoTriac-apparaat, volgens de configuratie-specificaties van het uitgangscircuit.
Deur / raam inbraakalarm
De hierboven toegelichte opto-isolator-onderbrekingsmodule kan ook effectief worden gebruikt als een deur- of raaminbraakalarm, zoals hieronder weergegeven:
Dit circuit is effectiever en gemakkelijker te installeren dan het conventionele magnetische inbraakalarm van het type met reedrelais
Hier gebruikt het circuit een IC 555-timers als een eenmalige timer om het alarm te laten klinken.
De luchtspleetgleuf van de optoisolator wordt geblokkeerd met een soort hendelbevestiging, die ook in het raam of de deur is geïntegreerd.
In het geval dat de deur wordt geopend of het raam wordt geopend, wordt de blokkering in de sleuf verwijderd en bereikt de LED IR de fototransistors en activeert de one shot monostabiele IC 555-tafel
De IC 555 activeert onmiddellijk de piëzo-zoemer die waarschuwt voor de inbraak.
Vorige: LDR-circuits en werkingsprincipe Volgende: IJswaarschuwingscircuit voor auto's
