Optokuplör ne işe yarar ?
Optokuplörün görevi, iki devreyi birbirinden fiziksel olarak ayırmak, yani elektriksel olarak yalıtmaktır.
Elektronik bir eleman olan optokuplörler, birbiri ile optik bağlantılı ışın vericiden ve fotoalıcıdan oluşurlar. Optokuplörlerin asıl görevi, iki devrenin elektriksel olarak izolasyonudur (yalıtılması).
Optokuplör ,elektriki bir bağlantı olmadan düşük gerilimlerle ,yüksek gerilim ve akımları kontrol edebilen devre elemanına denir. Yapısında ise bir led diyot ve onun yaydığı ışıktan etkilenerek iletime geçen bir adet foto eleman bulunur.
Optokuplörler, iki elektronik devre arasında izolasyonu sağlamanın yanında başka işlemler için de kullanılırlar. Örneğin optokuplörler transformatörler gibi çalışabilirler. Ayrıca geribeslerne elemanı olarak kullanılabilirler. Birden fazla bağımsız devrenin çıkışlarını bir araya getirmek (toplama elemanı olarak) için kullanılabilirler.
12 voltluk ve 220 voltluk gerilimin kullanıldığı devrelerde, bu gerilimleri ayrı tutmak için optokuplörler kullanılır. Böylece optokuplörler sayesinde, farklı akımlar aynı devrede birbirinden izole edilerek güvenli bir şekilde akar ve devre sorunsuz bir şekilde çalışır.
Optokuplörler görünüş bakımından ;
1. Entegre tipi optokulörler ,
2. Foto eleman ve led diyodun açıkta bağlandığı optokuplörler
Optokuplör Çeşitleri
Optokuplörler, giriş ve çıkış bölgelerinden oluşmaktadır. Giriş bölgesi LED’lerden çıkış bölgesi ise fotoalıcılardan oluşur. Giriş ile çıkış arasındaki bağlantı ışık ile gerçekleştirilmektedir. Optokuplörlerde, giriş çıkışı etkiler, fakat çıkış girişi etkilemez.
Diyot Optokuplör: Infrared LED ışık ve silikon fotodiyot sensör kullanır. Hızı yüksektir.
Dirençli Optokuplör: Doğrusal akkor teli lamba, neon lamba veya infrared LED kullanır. Sensör olarak CdS veya CdSe fotodirenç vardır. Hızı genellikle düşüktür.
Transistör Optokuplör: Infrared LED kullanır. Sensör olarak çiftkutuplu silikon fototransistör veya Darlington tipi fototransistör kullanır. Ortalama bir hıza sahiptir.
SCR Optokuplör: Infrared LED ve silikonlu doğrultucu sensör kullanır. Hızı yavaş ve orta arasıdır.
Triak Optokuplör: Infrared LED kullanır. Sensör olarak TRIAC yani Alternatif Akım Triyodu kullanır. Hızı yavaş ve orta arasıdır.
Katıhal Röle: Infrared LED kümesi ve sensör olarak fotodiyot kümesi kullanır. Hızı yavaştan hızlıya kadar çıkabilmektedir.
Optokuplörlerde ışık verici olarak kullanılan led diyotlar Galyum Arsenürden yapılmıştır.Bu ledden çıkan ışık insan gözünün algıladığı ışık dalga boyundan küçük olduğundan göz tarafından algılanamaz. kullanılan bu ledlere ” infaruj verici ledler ” denir.
Piyasada farklı modellerde optokuplör bulunmaktadır.Bunlardan en çok rastlanılanlar ise şunlardır:
1- pc817
2- 4n25
3- MOC3021 , MOC3031 , MOC3041
Optokuplörlerin Çalışma Prensibi
Optokuplör Devresi
Optokuplörde foto diyot kullanıldığında led diyottan yayılan ışığın şiddeti artmaya başladıkça diyot iletime geçer ve diyot üzerinden geçen akım ışık şiddetiyle doğru orantılı artar. Bu şekilde foto diyot transistör veya başka bir devre elemanını iletime geçirebilir. Foto diyot ters polarizasyon altında çalışmalıdır.
Optokuplörde foto transistör kullanıldığında beyz yüzeyine düşen ışığın şiddeti artmaya başladıkça emiter – kollektör arası iletime geçerek istenen bir elemanı kontrol edebilir.Bildiğiniz gibi ışık istenen yüzeye düştüğünde burada küçük bir gerilim düşümü olur. İşte bu gerilim ile eleman akım geçirmeye başlar.
Optokuplörde foto tristör kullanıldığında ise geyt yüzeyine düşen ışığın şiddeti artmaya başladıkça anot – katot arası iletime geçerek akım geçişine izin verir.Bu sistem daha çok yüksek AC akımların kontrolünde kullanılmaktadır.
Optokuplörde foto triyak kullanıldığında ise geyt yüzeyine düşen ışığın şiddeti artmaya başladıkça A1 – A2 arası akım geçişine açılır.Triyaklar çift yönlü akım geçişine izin verdikleri için AC ve DC de kullanışlıdır
Optokuplör bir elektronik röledir
Optokuplörün mekanik röleye göre şu üstünlükleri vardır
1.Mekanik parçaları yoktur.
2.İki devre arasında büyük izolasyon vardır.
3.Yüksek işletme hızları,
4.Sıçramasız anahtarlama,
5.Küçük boyut,
6.Titreşim ve sarsıntıya duyarsızlık,
7.Devingen parçaların olmaması,
8.Mantık ve mikroişlemci devreleri ile uyumluluk,
9.DC ile 100+MHz arası bant genişliği, olarak sıralanabilir.
Optokuplörün Dezavantajları
1.Gücü düşüktür.
Optokuplörün Kullanıldığı Alanlar
Optokuplörler, hem lineer rejimde hem de dijital ( anahtar ) rejimde kullanılabilirler. Fotodirençli, fotodiyotlu ve fototranzistörlii optokuplörler hem lineer hem de dijital rejimlerde çalışabilirler. Fototristörlü ve fototriyaklı optokuplörler ise sadece anahtar rejiminde çalışırlar.
PLC’lerde, Switch mode devrelerde, telekominikasyonda, mikroişlemcili sistemlerde, endüstriyel sistemlerde, veri transferinde, MOSFET ve IGBT sürücülerde sıkça kullanılırlar. Günümüzde elektronik devrelerin çoğunda optokuplörler kullanılmaktadır.
Doğru bir optokuplörü seçmek için maksimum işlem sıcaklığına, akım transfer oranlarına ve tiplerine bakılmalıdır.
