જોડી "ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમીટર - ઓપ્ટિકલ રીસીવર" લાંબા સમયથી ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે. એક ઈલેક્ટ્રોનિક ઘટક કે જેમાં રીસીવર અને ટ્રાન્સમીટર એક જ બિડાણમાં સ્થિત હોય અને તેમની વચ્ચે ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશન હોય તેને ઓપ્ટોકપ્લર અથવા ઓપ્ટોકપ્લર કહેવામાં આવે છે.
ઓપ્ટ્રોન ડિઝાઇન
ઓપ્ટ્રોન્સમાં ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમીટર (એમિટર), ઓપ્ટિકલ ચેનલ અને ઓપ્ટિકલ રીસીવર હોય છે. ફોટોટ્રાન્સમીટર ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલને ઓપ્ટિકલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરે છે. મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં ટ્રાન્સમીટર એ LED છે (પ્રારંભિક મોડેલો અગ્નિથી પ્રકાશિત અથવા નિયોન બલ્બનો ઉપયોગ કરે છે). એલઇડીનો ઉપયોગ સિદ્ધાંત વગરનો છે, પરંતુ તે વધુ ટકાઉ અને વિશ્વસનીય છે.
ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ ઓપ્ટિકલ ચેનલ દ્વારા રીસીવર સુધી પ્રસારિત થાય છે. ચેનલ બંધ કરી શકાય છે - જ્યારે ટ્રાન્સમીટર દ્વારા ઉત્સર્જિત પ્રકાશ ઓપ્ટોકોપલરના શરીરની બહાર ન જાય. પછી રીસીવર દ્વારા જનરેટ થયેલ સિગ્નલ ટ્રાન્સમીટરના ઇનપુટ પરના સિગ્નલ સાથે સિંક્રનાઇઝ થાય છે. આ ચેનલો હવાથી ભરેલી અથવા વિશિષ્ટ ઓપ્ટિકલ સંયોજનથી ભરેલી હોઈ શકે છે. ત્યાં પણ "લાંબા" ઓપ્ટોકપ્લર્સ છે જેમાં ચેનલ છે ફાઈબર ઓપ્ટિક.
જો ઓપ્ટોકપલરને એવી રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવે કે જેથી ઉત્પન્ન થયેલ રેડિયેશન રીસીવર સુધી પહોંચતા પહેલા બિડાણમાંથી બહાર નીકળી જાય, તો તેને ઓપન ચેનલ કહેવામાં આવે છે. તેનો ઉપયોગ પ્રકાશ બીમના માર્ગમાં અવરોધો શોધવા માટે થઈ શકે છે.
ફોટોડિટેક્ટર ઓપ્ટિકલ સિગ્નલને પાછું ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલમાં ફેરવે છે. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા રીસીવરો છે:
- ફોટોડાયોડ્સ. સામાન્ય રીતે ડિજિટલ કમ્યુનિકેશન લાઇનમાં વપરાય છે. તેમની પાસે એક નાનો રેખીય વિભાગ છે.
- ફોટોરેઝિસ્ટર. તેમની વિશેષતા એ રીસીવરની બે-માર્ગીય વાહકતા છે. રેઝિસ્ટર દ્વારા પ્રવાહ કોઈપણ દિશામાં જઈ શકે છે.
- ફોટોટ્રાન્સિસ્ટર્સ. આવા ઉપકરણોની વિશેષતા એ ઓપ્ટો-ટ્રાન્ઝિસ્ટર અને આઉટપુટ સર્કિટ બંને દ્વારા ટ્રાન્ઝિસ્ટર વર્તમાનને નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા છે. તેનો ઉપયોગ રેખીય અને ડિજિટલ બંને મોડમાં થાય છે. એક અલગ પ્રકારના ઓપ્ટોકપ્લર્સ તે છે જે ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર સમાંતર સ્વિચ કરે છે. આ ઉપકરણો કહેવામાં આવે છે સોલિડ સ્ટેટ રિલે.
- ફોટોથાયરિસ્ટર્સ. આવા optocouplers વધારો આઉટપુટ પાવર અને સ્વિચિંગ ઝડપ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, આવા ઉપકરણો પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સના ઘટકોને નિયંત્રિત કરવા માટે અનુકૂળ છે. આ ઉપકરણો સોલિડ-સ્ટેટ રિલેની શ્રેણીમાં પણ આવે છે.
ઓપ્ટોકપ્લર માઇક્રોક્રિકિટ્સ - એક પેકેજમાં ઓપ્ટોકપ્લર વાયરિંગ સાથે ઓપ્ટોકપ્લર એસેમ્બલી - વ્યાપક બની છે. આવા optocouplers સ્વિચિંગ ઉપકરણો તરીકે અને અન્ય હેતુઓ માટે વપરાય છે.
ફાયદાઓ અને ગેરફાયદાઓ
ઓપ્ટિકલ ઉપકરણોમાં નોંધાયેલ પ્રથમ ફાયદો એ યાંત્રિક ભાગોની ગેરહાજરી છે. આનો અર્થ એ છે કે ઓપરેશન દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ રિલેની જેમ કોઈ ઘર્ષણ, ઘસારો અને સ્પાર્કિંગ સંપર્કો નથી. સિગ્નલ ગેલ્વેનિક આઇસોલેશન (ટ્રાન્સફોર્મર્સ, વગેરે) માટેના અન્ય ઉપકરણોથી વિપરીત ઓપ્ટોકપ્લર્સ ડાયરેક્ટ કરંટ સહિત ખૂબ જ ઓછી ફ્રીક્વન્સી પર કામ કરી શકે છે.
વધુમાં, ઓપ્ટિકલ આઇસોલેટરનો ફાયદો એ છે કે ઇનપુટ અને આઉટપુટ વચ્ચે ખૂબ જ ઓછી કેપેસિટીવ અને ઇન્ડક્ટિવ કપ્લીંગ છે.આ પલ્સ અને ઉચ્ચ-આવર્તન દખલગીરીના પ્રસારણની સંભાવનાને ઘટાડે છે. ઇનપુટ અને આઉટપુટ વચ્ચે યાંત્રિક અને વિદ્યુત જોડાણની ગેરહાજરી બિન-સંપર્ક નિયંત્રણ અને સ્વિચિંગ સર્કિટ બનાવવા માટે વિવિધ તકનીકી ઉકેલો પ્રદાન કરે છે.
વાસ્તવિક દુનિયાની ડિઝાઇન ઇનપુટ અને આઉટપુટ માટે વોલ્ટેજ અને વર્તમાનમાં મર્યાદિત હોવા છતાં, આ લાક્ષણિકતાઓને વધારવા માટે કોઈ મૂળભૂત સૈદ્ધાંતિક અવરોધો નથી. આ લગભગ કોઈપણ એપ્લિકેશનને અનુરૂપ optocouplers બાંધવામાં પરવાનગી આપે છે.
ઓપ્ટોકોપ્લર્સના ગેરફાયદામાં વન-વે સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશનનો સમાવેશ થાય છે - તમે ફોટોડિટેક્ટરથી ટ્રાન્સમીટર પર ઑપ્ટિકલ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિટ કરી શકતા નથી. આનાથી ટ્રાન્સમીટર સિગ્નલ માટે રીસીવર સર્કિટના પ્રતિભાવને મેચ કરવા માટે પ્રતિસાદ લૂપ ગોઠવવાનું મુશ્કેલ બને છે.
પ્રાપ્ત ભાગની પ્રતિક્રિયા માત્ર ટ્રાન્સમીટર રેડિયેશનને બદલીને જ નહીં, પણ ચેનલની સ્થિતિ (વિદેશી વસ્તુઓનો દેખાવ, ચેનલ માધ્યમના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોમાં ફેરફાર વગેરે) ને પ્રભાવિત કરીને પણ પ્રભાવિત થઈ શકે છે. આવા પ્રભાવ બિન-વિદ્યુત પ્રકૃતિનો હોઈ શકે છે. આ ઓપ્ટોકપ્લર્સનો ઉપયોગ કરવાની શક્યતાઓને વિસ્તૃત કરે છે. બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રો પ્રત્યે અસંવેદનશીલતા તમને ઉચ્ચ અવાજ પ્રતિરક્ષા સાથે ડેટા ચેનલો બનાવવાની મંજૂરી આપે છે.
ઓપ્ટ્રોન્સના મુખ્ય ગેરલાભમાં સિગ્નલના ડબલ રૂપાંતરણમાં સિગ્નલના નુકસાન સાથે સંકળાયેલ ઓછી ઉર્જા કાર્યક્ષમતાનો સમાવેશ થાય છે. ઉચ્ચ આંતરિક અવાજ સ્તર પણ ગેરલાભ તરીકે ગણવામાં આવે છે. આ optocouplers ની સંવેદનશીલતા ઘટાડે છે અને જ્યાં નબળા સંકેતો જરૂરી હોય ત્યાં તેમની એપ્લિકેશનને મર્યાદિત કરે છે.
ઓપ્ટોકોપ્લર્સનો ઉપયોગ કરતી વખતે તેમના પરિમાણો પર તાપમાનના પ્રભાવને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી 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.
ઓપ્ટોકપ્લર લાક્ષણિકતાઓ
Optocoupler પરિમાણોને બે શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરવામાં 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 વર્તમાનથી ઇનપુટ વર્તમાનના ગુણોત્તર સમાન છે અને મોટાભાગના પ્રકારના ઓપ્ટોકપ્લર્સ માટે 0.005 ... 0.2 છે. ટ્રાન્ઝિસ્ટર તત્વો 1 સુધીના ટ્રાન્સફર ગુણાંક ધરાવે છે.
જો આપણે ઓપ્ટોકોપલરને ક્વાડ્રપોલ તરીકે ધ્યાનમાં લઈએ, તો તેની ઇનપુટ લાક્ષણિકતા સંપૂર્ણપણે વોલ્ટમીટર (LED) દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, અને આઉટપુટ લાક્ષણિકતા રીસીવરની લાક્ષણિકતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે ઇનપુટ લાક્ષણિકતા બિનરેખીય છે, પરંતુ કેટલાક પ્રકારના ઓપ્ટોકપ્લર્સમાં રેખીય વિભાગો હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, સારી રેખીયતામાં ડાયોડ ઓપ્ટોકોપલરના WAV નો એક ભાગ હોય છે, પરંતુ આ વિભાગ બહુ મોટો નથી.
પ્રતિરોધક તત્વોનું મૂલ્યાંકન શ્યામ પ્રતિકાર (શૂન્યના બરાબર ઇનપુટ વર્તમાન પર) અને પ્રકાશ પ્રતિકારના ગુણોત્તર દ્વારા પણ કરવામાં આવે છે. thyristor optocouplers માટે એક અગત્યની લાક્ષણિકતા એ છે કે ખુલ્લી સ્થિતિમાં ન્યૂનતમ ધારણ કરંટ છે. સૌથી વધુ ઓપરેટિંગ આવર્તન એ ઓપ્ટોકપ્લરની એક મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા છે.
ગેલ્વેનિક આઇસોલેશનની ગુણવત્તા આના દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે:
- ઇનપુટ અને આઉટપુટ પર લાગુ સૌથી મોટો વોલ્ટેજ;
- ઇનપુટ અને આઉટપુટ વચ્ચેનો સૌથી મોટો વોલ્ટેજ;
- ઇનપુટ અને આઉટપુટ વચ્ચે ઇન્સ્યુલેશન પ્રતિકાર;
- થ્રુપુટ કેપેસીટન્સ.
છેલ્લું પરિમાણ ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેની કેપેસીટન્સ દ્વારા, ઓપ્ટિકલ ચેનલને બાયપાસ કરીને, ઇનપુટમાંથી આઉટપુટમાં લીક થવાની ઇલેક્ટ્રિકલ ઉચ્ચ-આવર્તન સિગ્નલની ક્ષમતાને દર્શાવે છે.
ઇનપુટ સર્કિટની ક્ષમતાઓ નક્કી કરવા માટેના પરિમાણો છે:
- સૌથી મોટો વોલ્ટેજ જે ઇનપુટ લીડ્સ પર લાગુ કરી શકાય છે;
- એલઇડી હેન્ડલ કરી શકે તેવો સૌથી મોટો પ્રવાહ;
- રેટ કરેલ વર્તમાન પર સમગ્ર એલઇડી પર વોલ્ટેજ ડ્રોપ;
- રિવર્સ ઇનપુટ વોલ્ટેજ - રિવર્સ પોલેરિટી વોલ્ટેજ કે જે LED હેન્ડલ કરી શકે છે.
આઉટપુટ સર્કિટ માટે, આ લાક્ષણિકતાઓ સૌથી વધુ સ્વીકાર્ય વર્તમાન અને વોલ્ટેજ આઉટપુટ અને શૂન્ય ઇનપુટ વર્તમાન પર લિકેજ પ્રવાહ હશે.
optocouplers માટે અરજીઓ
બંધ ચેનલવાળા ઓપ્ટોકપ્લર્સનો ઉપયોગ થાય છે જ્યાં કોઈ કારણસર (ઈલેક્ટ્રીકલ સલામતી, વગેરે) સિગ્નલ સ્ત્રોત અને રીસીવર વચ્ચે ડીકપલિંગ જરૂરી હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રતિસાદ સર્કિટ્સમાં વીજ પુરવઠો બદલવાનું - સિગ્નલ પીએસયુના આઉટપુટમાંથી લેવામાં આવે છે, જે ઉત્સર્જિત તત્વને આપવામાં આવે છે, જેની તેજ વોલ્ટેજ સ્તર પર આધારિત છે. આઉટપુટ વોલ્ટેજના આધારે સિગ્નલ રીસીવરમાંથી લેવામાં આવે છે અને PWM નિયંત્રકને આપવામાં આવે છે.
આકૃતિમાં બે ઓપ્ટોકપ્લર સાથે કમ્પ્યુટર PSU ની યોજના દર્શાવવામાં આવી છે. ઉપલા ઓપ્ટોકોપ્લર IC2 વોલ્ટેજ સ્થિર પ્રતિસાદ બનાવે છે. નીચલું IC3 અલગ મોડમાં કાર્ય કરે છે અને જ્યારે સ્ટેન્ડબાય વોલ્ટેજ હાજર હોય ત્યારે PWM IC ને પાવર સપ્લાય કરે છે.
સ્ત્રોત અને રીસીવર વચ્ચે ગેલ્વેનિક અલગતા કેટલાક પ્રમાણભૂત વિદ્યુત ઇન્ટરફેસ દ્વારા પણ જરૂરી છે.
કોઈપણ ઑબ્જેક્ટ (પ્રિંટરમાં કાગળની હાજરી), લિમિટ સ્વીચો, કાઉન્ટર્સ (કન્વેયર બેલ્ટ પરની 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 - સિગ્નલ સ્વિચ કરવા માટે. પરંતુ ખુલ્લા રાજ્યમાં ચેનલના ઉચ્ચ પ્રતિકાર દ્વારા તેમના પ્રસારને અવરોધે છે. તેઓ સોલિડ-સ્ટેટ પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ (હાઇ-પાવર ફીલ્ડ-ઇફેક્ટ અથવા IGBT ટ્રાન્ઝિસ્ટર) ના તત્વો માટે ડ્રાઇવર તરીકે પણ ઉપયોગમાં લેવાય છે.
ઓપ્ટ્રોન અડધી સદી પહેલા વિકસાવવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ LEDs ઉપલબ્ધ અને સસ્તું થયા પછી તેનો વ્યાપક ઉપયોગ શરૂ થયો. હવે ઓપ્ટોકપ્લર્સના તમામ નવા મોડલ (મોટાભાગે તેમના પર આધારિત ચિપ્સ) વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છે, અને તેમના એપ્લિકેશનનું ક્ષેત્ર ફક્ત વિસ્તરી રહ્યું છે.
સંબંધિત લેખો:
