ઓપ્ટોકપ્લર શું છે, તે કેવી રીતે કાર્ય કરે છે, મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ અને તેનો ઉપયોગ ક્યાં થાય છે

જોડી "ઓપ્ટિકલ એમિટર - ઓપ્ટિકલ રીસીવર" લાંબા સમયથી ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે. એક ઈલેક્ટ્રોનિક ઘટક કે જેમાં રીસીવર અને ટ્રાન્સમીટર એક જ હાઉસિંગમાં સ્થિત હોય અને તેમની વચ્ચે ઓપ્ટિકલ લિંક હોય તેને ઓપ્ટોકોપ્લર અથવા ઓપ્ટોકપ્લર કહેવામાં આવે છે.

Optocoupler ઉપકરણ

ઓપ્ટોકપ્લરમાં ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમીટર (એમિટર), ઓપ્ટિકલ ચેનલ અને ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ રીસીવરનો સમાવેશ થાય છે. ફોટોટ્રાન્સમીટર ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલને ઓપ્ટિકલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરે છે. મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં ટ્રાન્સમીટર એ LED છે (અગાઉના મોડલ અગ્નિથી પ્રકાશિત અથવા નિયોન લાઇટ બલ્બનો ઉપયોગ કરતા હતા). એલઇડીનો ઉપયોગ સિદ્ધાંત વગરનો છે, પરંતુ તે વધુ ટકાઉ અને વિશ્વસનીય છે.

ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ ઓપ્ટિકલ ચેનલ દ્વારા રીસીવર સુધી પ્રસારિત થાય છે. ચેનલ બંધ છે - જ્યારે ટ્રાન્સમીટર દ્વારા ઉત્સર્જિત પ્રકાશ ઓપ્ટોકપ્લરના શરીરની બહાર જતો નથી. પછી રીસીવર દ્વારા જનરેટ થયેલ સિગ્નલ ટ્રાન્સમીટર ઇનપુટ પરના સિગ્નલ સાથે સિંક્રનાઇઝ થાય છે.આવી ચેનલો હવા અથવા વિશિષ્ટ ઓપ્ટિકલ સંયોજનથી ભરેલી હોય છે. ત્યાં પણ "લાંબા" ઓપ્ટોકપ્લર્સ છે, જે ચેનલ છે ઓપ્ટીકલ ફાઈબર.

જો ઓપ્ટોકોપ્લર એવી રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે કે ઉત્પન્ન થયેલ રેડિયેશન, રીસીવર સુધી પહોંચતા પહેલા, હાઉસિંગ છોડી દે છે, તો આવી ચેનલને ખુલ્લી કહેવામાં આવે છે. તેની સાથે, તમે પ્રકાશ બીમના માર્ગમાં ઉદ્ભવતા અવરોધોની નોંધણી કરી શકો છો.

ફોટોડિટેક્ટર ઓપ્ટિકલ સિગ્નલનું ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલમાં વિપરીત રૂપાંતરણ કરે છે. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા રીસીવરો છે:

1. ફોટોડાયોડ્સ. સામાન્ય રીતે ડિજિટલ કમ્યુનિકેશન લાઇનમાં વપરાય છે. તેમનો વંશ નાનો છે.
2. ફોટોરેઝિસ્ટર. તેમની વિશેષતા એ રીસીવરની બે-માર્ગીય વાહકતા છે. રેઝિસ્ટર દ્વારા પ્રવાહ કોઈપણ દિશામાં જઈ શકે છે.
3. ફોટોટ્રાન્સિસ્ટર્સ. આવા ઉપકરણોની વિશેષતા એ છે કે ઓપ્ટોટ્રાન્સમીટર અને આઉટપુટ સર્કિટ દ્વારા ટ્રાન્ઝિસ્ટર વર્તમાનને નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા. રેખીય અને ડિજિટલ બંને મોડમાં વપરાય છે. સમાંતર-વિરોધી ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર સાથે - એક અલગ પ્રકારનો ઓપ્ટોકપ્લર્સ. આવા ઉપકરણો કહેવામાં આવે છે સોલિડ સ્ટેટ રિલે.
4. ફોટોથાયરિસ્ટર્સ. આવા ઓપ્ટોકપ્લર્સ આઉટપુટ સર્કિટની વધેલી શક્તિ અને તેમની સ્વિચિંગ સ્પીડ દ્વારા અલગ પડે છે; આવા ઉપકરણોનો ઉપયોગ પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સના તત્વોને નિયંત્રિત કરવા માટે સરળ રીતે થાય છે. આ ઉપકરણોને સોલિડ સ્ટેટ રિલે તરીકે પણ વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

ઓપ્ટોકોપ્લર માઇક્રોસિરકીટ્સ વ્યાપક બની ગયા છે - એક પેકેજમાં સ્ટ્રેપિંગ સાથે ઓપ્ટોકોપ્લર્સની એસેમ્બલી. આવા optocouplers સ્વિચિંગ ઉપકરણો તરીકે અને અન્ય હેતુઓ માટે વપરાય છે.

ફાયદાઓ અને ગેરફાયદાઓ

ઓપ્ટિકલ સાધનોમાં નોંધાયેલ પ્રથમ ફાયદો એ યાંત્રિક ભાગોની ગેરહાજરી છે.આનો અર્થ એ છે કે ઓપરેશન દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ રિલેની જેમ કોઈ ઘર્ષણ, વસ્ત્રો, સંપર્કોના સ્પાર્કિંગ નથી. સિગ્નલો (ટ્રાન્સફોર્મર્સ વગેરે)ના ગેલ્વેનિક આઇસોલેશન માટેના અન્ય ઉપકરણોથી વિપરીત, ઓપ્ટોકપ્લર્સ ખૂબ જ ઓછી ફ્રીક્વન્સીઝ પર કામ કરી શકે છે, જેમાં ડાયરેક્ટ કરંટનો સમાવેશ થાય છે.

વધુમાં, ઓપ્ટિકલ આઇસોલેશનનો ફાયદો એ ઇનપુટ અને આઉટપુટ વચ્ચે ખૂબ જ ઓછી કેપેસિટીવ અને પ્રેરક જોડાણ છે. આને કારણે, આવેગ અને ઉચ્ચ-આવર્તન દખલગીરીના પ્રસારણની સંભાવના ઓછી થાય છે. ઇનપુટ અને આઉટપુટ વચ્ચે યાંત્રિક અને વિદ્યુત જોડાણની ગેરહાજરી સંપર્ક વિનાના નિયંત્રણ અને સ્વિચિંગ સર્કિટના નિર્માણ માટે વિવિધ તકનીકી ઉકેલોની શક્યતા પૂરી પાડે છે.

ઇનપુટ અને આઉટપુટ માટે વોલ્ટેજ અને વર્તમાનની દ્રષ્ટિએ વાસ્તવિક ડિઝાઇનમાં મર્યાદા હોવા છતાં, સિદ્ધાંતમાં આ લાક્ષણિકતાઓને વધારવામાં કોઈ મૂળભૂત અવરોધો નથી. આ તમને લગભગ કોઈપણ કાર્ય માટે optocouplers બનાવવા માટે પરવાનગી આપે છે.

ઓપ્ટોકોપ્લર્સના ગેરફાયદામાં વન-વે સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશનનો સમાવેશ થાય છે - ફોટોડિટેક્ટરથી ટ્રાન્સમીટર પર ઑપ્ટિકલ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિટ કરવું અશક્ય છે. આ ટ્રાન્સમીટર સિગ્નલને પ્રાપ્ત કરનાર સર્કિટના પ્રતિભાવ અનુસાર પ્રતિસાદને ગોઠવવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે.

પ્રાપ્ત ભાગની પ્રતિક્રિયા માત્ર ટ્રાન્સમીટરના રેડિયેશનને બદલીને જ નહીં, પણ ચેનલની સ્થિતિને પ્રભાવિત કરીને (તૃતીય-પક્ષની વસ્તુઓનો દેખાવ, ચેનલ માધ્યમના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોને બદલીને, વગેરે) દ્વારા પણ પ્રભાવિત થઈ શકે છે. આવી અસર બિન-ઇલેક્ટ્રીક પ્રકૃતિની પણ હોઈ શકે છે. આ ઓપ્ટોકપ્લર્સનો ઉપયોગ કરવાની શક્યતાઓને વિસ્તૃત કરે છે. અને બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રોની અસંવેદનશીલતા તમને ઉચ્ચ અવાજ પ્રતિરક્ષા સાથે ડેટા ટ્રાન્સમિશન ચેનલો બનાવવાની મંજૂરી આપે છે.

ઓપ્ટોકોપ્લર્સનો મુખ્ય ગેરલાભ એ ઓછી ઉર્જા કાર્યક્ષમતા છે જે ડબલ સિગ્નલ રૂપાંતરણ દરમિયાન સિગ્નલના નુકસાન સાથે સંકળાયેલ છે. એક ગેરલાભ એ ઉચ્ચ આંતરિક અવાજ સ્તર છે. આ optocouplers ની સંવેદનશીલતા ઘટાડે છે અને જ્યાં નબળા સંકેતો સાથે કામ કરવાની જરૂર હોય ત્યાં તેમની એપ્લિકેશનના અવકાશને મર્યાદિત કરે છે.

ઓપ્ટોકોપ્લર્સનો ઉપયોગ કરતી વખતે, તેમના પરિમાણો પર તાપમાનનો પ્રભાવ પણ ધ્યાનમાં લેવો આવશ્યક છે - તે નોંધપાત્ર છે. આ ઉપરાંત, ઓપ્ટોકપ્લર્સના ગેરફાયદામાં ઓપરેશન દરમિયાન તત્વોના નોંધપાત્ર અધોગતિ અને એક પેકેજમાં વિવિધ સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીના ઉપયોગ સાથે સંકળાયેલ ઉત્પાદનમાં તકનીકીનો ચોક્કસ અભાવ શામેલ છે.

ઓપ્ટોકપ્લર્સની લાક્ષણિકતાઓ

ઓપ્ટોકપ્લર પેરામીટર્સ બે કેટેગરીમાં આવે છે:

• સિગ્નલ પ્રસારિત કરવા માટે ઉપકરણના ગુણધર્મોની લાક્ષણિકતા;
• ઇનપુટ અને આઉટપુટ વચ્ચેના ડિકપલિંગની લાક્ષણિકતા.

પ્રથમ શ્રેણી વર્તમાન ટ્રાન્સફર ગુણાંક છે. તે LED ની ઉત્સર્જન, રીસીવરની સંવેદનશીલતા અને ઓપ્ટિકલ ચેનલના ગુણધર્મો પર આધાર રાખે છે. આ ગુણાંક આઉટપુટ વર્તમાનના ઇનપુટ વર્તમાનના ગુણોત્તર જેટલો છે અને મોટાભાગના પ્રકારના ઓપ્ટોકપ્લર્સ માટે 0.005 ... 0.2 છે. ટ્રાન્ઝિસ્ટર તત્વો માટે, ટ્રાન્સફર ગુણાંક 1 સુધી પહોંચી શકે છે.

જો આપણે ઓપ્ટોકોપ્લરને ચાર-ધ્રુવ તરીકે ધ્યાનમાં લઈએ, તો તેની ઇનપુટ લાક્ષણિકતા ઓપ્ટો-એમિટર (LED) ના CVC દ્વારા અને આઉટપુટ - રીસીવરની લાક્ષણિકતા દ્વારા સંપૂર્ણપણે નિર્ધારિત થાય છે. પાસ-થ્રુ લાક્ષણિકતા સામાન્ય રીતે બિન-રેખીય હોય છે, પરંતુ કેટલાક પ્રકારના ઓપ્ટોકપ્લર્સમાં રેખીય વિભાગો હોય છે. તેથી, ડાયોડ ઓપ્ટોકપ્લરના સીવીસીનો એક ભાગ સારી રેખીયતા ધરાવે છે, પરંતુ આ વિભાગ બહુ મોટો નથી.

પ્રતિરોધક તત્વોનું મૂલ્યાંકન શ્યામ પ્રતિકાર (શૂન્યના બરાબર ઇનપુટ વર્તમાન સાથે) અને પ્રકાશ પ્રતિકારના ગુણોત્તર દ્વારા પણ કરવામાં આવે છે. thyristor optocouplers માટે, એક મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા એ ખુલ્લા રાજ્યમાં લઘુત્તમ ધારણ કરંટ છે. ઓપ્ટોકોપ્લરના નોંધપાત્ર પરિમાણોમાં સૌથી વધુ ઓપરેટિંગ આવર્તન પણ શામેલ છે.

ગેલ્વેનિક આઇસોલેશનની ગુણવત્તા આના દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે:

• ઇનપુટ અને આઉટપુટ પર લાગુ મહત્તમ વોલ્ટેજ;
• ઇનપુટ અને આઉટપુટ વચ્ચે મહત્તમ વોલ્ટેજ;
• ઇનપુટ અને આઉટપુટ વચ્ચે ઇન્સ્યુલેશન પ્રતિકાર;
• પેસેજ ક્ષમતા.

છેલ્લું પરિમાણ ઈલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેની કેપેસીટન્સ દ્વારા, ઓપ્ટિકલ ચેનલને બાયપાસ કરીને, ઇનપુટથી આઉટપુટમાં લિક થવાની ઇલેક્ટ્રિકલ ઉચ્ચ-આવર્તન સિગ્નલની ક્ષમતાને દર્શાવે છે.

એવા પરિમાણો છે જે તમને ઇનપુટ સર્કિટની ક્ષમતાઓ નક્કી કરવા દે છે:

• સૌથી વધુ વોલ્ટેજ જે ઇનપુટ ટર્મિનલ્સ પર લાગુ કરી શકાય છે;
• મહત્તમ વર્તમાન કે જે એલઇડી ટકી શકે છે;
• રેટ કરેલ વર્તમાન પર સમગ્ર એલઇડી પર વોલ્ટેજ ડ્રોપ;
• રિવર્સ ઇનપુટ વોલ્ટેજ - રિવર્સ પોલેરિટી વોલ્ટેજ કે જે LED ટકી શકે છે.

આઉટપુટ સર્કિટ માટે, આ લાક્ષણિકતાઓ મહત્તમ સ્વીકાર્ય આઉટપુટ વર્તમાન અને વોલ્ટેજ, તેમજ શૂન્ય ઇનપુટ વર્તમાન પર લિકેજ વર્તમાન હશે.

ઓપ્ટોકપ્લર્સનો અવકાશ

બંધ ચેનલવાળા ઓપ્ટોકપ્લર્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જ્યાં, કેટલાક કારણોસર (ઇલેક્ટ્રિકલ સલામતી, વગેરે), સિગ્નલ સ્રોત અને પ્રાપ્ત બાજુ વચ્ચે ડીકપ્લિંગ જરૂરી છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રતિસાદ લૂપ્સમાં પાવર સપ્લાય સ્વિચિંગ - સિગ્નલ પીએસયુ આઉટપુટમાંથી લેવામાં આવે છે, રેડિયેટિંગ એલિમેન્ટને આપવામાં આવે છે, જેની તેજ વોલ્ટેજ સ્તર પર આધારિત છે.આઉટપુટ વોલ્ટેજના આધારે સિગ્નલ રીસીવરમાંથી લેવામાં આવે છે અને PWM નિયંત્રકને આપવામાં આવે છે.

બે ઓપ્ટોકપ્લર્સ સાથેના કમ્પ્યુટર પાવર સપ્લાય સર્કિટનો ટુકડો આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યો છે. ટોચનું ઓપ્ટોકોપ્લર IC2 એક પ્રતિસાદ બનાવે છે જે વોલ્ટેજને સ્થિર કરે છે. નીચેનું IC3 અલગ મોડમાં કાર્ય કરે છે અને જ્યારે સ્ટેન્ડબાય વોલ્ટેજ હાજર હોય ત્યારે PWM ચિપને પાવર સપ્લાય કરે છે.

સ્ત્રોત અને રીસીવર વચ્ચે ગેલ્વેનિક અલગતા કેટલાક પ્રમાણભૂત વિદ્યુત ઇન્ટરફેસ દ્વારા પણ જરૂરી છે.

કોઈપણ ઑબ્જેક્ટ (પ્રિંટરમાં કાગળની હાજરી), મર્યાદા સ્વીચો, કાઉન્ટર્સ (કન્વેયર પરના ઑબ્જેક્ટ્સ, માઉસ મેનિપ્યુલેટરમાં ગિયર દાંતની સંખ્યા) વગેરેને શોધવા માટે સેન્સર બનાવવા માટે ઓપન ચેનલવાળા ઉપકરણોનો ઉપયોગ થાય છે.

સોલિડ સ્ટેટ રિલેનો ઉપયોગ પરંપરાગત રિલેની જેમ જ થાય છે - સિગ્નલોને સ્વિચ કરવા માટે. પરંતુ ખુલ્લા રાજ્યમાં ચેનલના ઉચ્ચ પ્રતિકાર દ્વારા તેમનો પ્રચાર અવરોધાય છે. તેઓ પાવર સોલિડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ (શક્તિશાળી ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ અથવા IGBT ટ્રાન્ઝિસ્ટર) ના તત્વો માટે ડ્રાઇવર તરીકે પણ ઉપયોગમાં લેવાય છે.

ઑપ્ટોકપ્લર અડધી સદી કરતાં વધુ પહેલાં વિકસાવવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ LEDs સસ્તું અને સસ્તું બન્યા પછી તેનો વ્યાપક ઉપયોગ શરૂ થયો. હવે ઓપ્ટોકોપ્લર્સના તમામ નવા મોડલ વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છે (મોટાભાગે, તેમના પર આધારિત માઇક્રોકિરકિટ્સ), અને તેમનો અવકાશ ફક્ત વિસ્તરી રહ્યો છે.

સમાન લેખો: