"ऑप्टिकल ट्रान्समीटर - ऑप्टिकल रिसीव्हर" ही जोडी इलेक्ट्रॉनिक्स आणि इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये बर्याच काळापासून वापरली जात आहे. एक इलेक्ट्रॉनिक घटक ज्यामध्ये रिसीव्हर आणि ट्रान्समीटर एकाच बंदिस्तात स्थित असतात आणि त्यांच्यामध्ये ऑप्टिकल संवाद असतो त्याला ऑप्टोकपलर किंवा ऑप्टोकपलर म्हणतात.
ऑप्ट्रॉन डिझाइन
ऑप्ट्रॉन्समध्ये ऑप्टिकल ट्रान्समीटर (एमिटर), एक ऑप्टिकल चॅनेल आणि ऑप्टिकल रिसीव्हर असतो. फोटोट्रांसमीटर इलेक्ट्रिकल सिग्नलला ऑप्टिकल सिग्नलमध्ये रूपांतरित करतो. बहुतेक प्रकरणांमध्ये ट्रान्समीटर एक LED असतो (प्रारंभिक मॉडेल इनॅन्डेन्सेंट किंवा निऑन बल्ब वापरतात). LEDs चा वापर सिद्धांतहीन आहे, परंतु ते अधिक टिकाऊ आणि विश्वासार्ह आहेत.
ऑप्टिकल सिग्नल ऑप्टिकल चॅनेलद्वारे रिसीव्हरकडे प्रसारित केला जातो. चॅनेल बंद केले जाऊ शकते - जेव्हा ट्रान्समीटरद्वारे उत्सर्जित होणारा प्रकाश ऑप्टोक्युलरच्या शरीराच्या पलीकडे जात नाही. मग रिसीव्हरद्वारे व्युत्पन्न केलेला सिग्नल ट्रान्समीटरच्या इनपुटवरील सिग्नलसह सिंक्रोनाइझ केला जातो. हे चॅनेल हवेने भरलेले किंवा विशेष ऑप्टिकल कंपाऊंडने भरलेले असू शकतात. "लांब" ऑप्टोकपलर देखील आहेत ज्यामध्ये चॅनेल आहे फायबर ऑप्टिक.
जर ऑप्टोक्युलरची रचना अशा प्रकारे केली असेल की व्युत्पन्न रेडिएशन रिसीव्हरपर्यंत पोहोचण्यापूर्वी बंदिस्त सोडते, त्याला ओपन चॅनेल म्हणतात. लाइट बीमच्या मार्गातील अडथळे शोधण्यासाठी याचा वापर केला जाऊ शकतो.
फोटोडिटेक्टर ऑप्टिकल सिग्नलला परत इलेक्ट्रिकल सिग्नलमध्ये रूपांतरित करतो. सर्वात सामान्यपणे वापरले जाणारे रिसीव्हर्स आहेत:
- फोटोडायोड्स. सामान्यत: डिजिटल कम्युनिकेशन लाइनमध्ये वापरले जाते. त्यांच्याकडे एक लहान रेषीय विभाग आहे.
- फोटोरेसिस्टर. त्यांचे वैशिष्ट्य म्हणजे रिसीव्हरची द्वि-मार्ग चालकता. रेझिस्टरद्वारे प्रवाह दोन्ही दिशेने जाऊ शकतो.
- फोटोट्रान्सिस्टर्स. अशा उपकरणांचे वैशिष्ट्य म्हणजे ऑप्टो-ट्रान्झिस्टर आणि आउटपुट सर्किट दोन्हीद्वारे ट्रान्झिस्टर प्रवाह नियंत्रित करण्याची क्षमता. ते रेखीय आणि डिजिटल मोडमध्ये वापरले जातात. फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर समांतर स्विच केलेले ऑप्टोकपलरचा वेगळा प्रकार आहे. या उपकरणांना म्हणतात सॉलिड स्टेट रिले.
- फोटोथायरिस्टर्स. अशा ऑप्टोकपलरमध्ये वाढीव आउटपुट पॉवर आणि स्विचिंग गती द्वारे दर्शविले जाते, अशी उपकरणे पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्सच्या घटकांवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी सोयीस्कर आहेत. ही उपकरणे सॉलिड-स्टेट रिलेच्या श्रेणीशी संबंधित आहेत.
ऑप्टोकपलर मायक्रोक्रिकेट्स - एका पॅकेजमध्ये ऑप्टोकपलर वायरिंगसह ऑप्टोकपलर असेंब्ली - व्यापक बनल्या आहेत. अशा ऑप्टोकपलरचा वापर स्विचिंग डिव्हाइसेस म्हणून आणि इतर कारणांसाठी केला जातो.
फायदे आणि तोटे
ऑप्टिकल उपकरणांमध्ये नमूद केलेला पहिला फायदा म्हणजे यांत्रिक भागांची अनुपस्थिती. याचा अर्थ असा की ऑपरेशन दरम्यान इलेक्ट्रोमेकॅनिकल रिलेप्रमाणे कोणतेही घर्षण, झीज आणि स्पार्किंग संपर्क नाहीत. सिग्नल गॅल्व्हॅनिक आयसोलेशन (ट्रान्सफॉर्मर इ.) साठी इतर उपकरणांप्रमाणे ऑप्टोकपलर थेट करंटसह अगदी कमी फ्रिक्वेन्सीवर ऑपरेट करू शकतात.
याव्यतिरिक्त, ऑप्टिकल आयसोलेटर्सचा फायदा म्हणजे इनपुट आणि आउटपुट दरम्यान खूप कमी कॅपेसिटिव्ह आणि प्रेरक कपलिंग आहे.हे नाडी आणि उच्च-वारंवारता हस्तक्षेपाच्या प्रसाराची संभाव्यता कमी करते. इनपुट आणि आउटपुट दरम्यान यांत्रिक आणि इलेक्ट्रिकल कपलिंगची अनुपस्थिती गैर-संपर्क नियंत्रण आणि स्विचिंग सर्किट तयार करण्यासाठी विविध तांत्रिक उपाय प्रदान करते.
जरी रिअल-वर्ल्ड डिझाइन्स इनपुट आणि आउटपुटसाठी व्होल्टेज आणि करंटमध्ये मर्यादित आहेत, तरीही ही वैशिष्ट्ये वाढवण्यात कोणतेही मूलभूत सैद्धांतिक अडथळे नाहीत. हे जवळजवळ कोणत्याही अनुप्रयोगास अनुकूल करण्यासाठी ऑप्टोकपलर तयार करण्यास अनुमती देते.
ऑप्टोकपलरच्या तोट्यांमध्ये एक-मार्ग सिग्नल ट्रान्समिशन समाविष्ट आहे - आपण फोटोडेटेक्टरमधून ट्रान्समीटरवर ऑप्टिकल सिग्नल पाठवू शकत नाही. यामुळे ट्रान्समीटर सिग्नलला रिसीव्हर सर्किटच्या प्रतिसादाशी जुळण्यासाठी फीडबॅक लूप आयोजित करणे कठीण होते.
प्राप्त भागाचा प्रतिसाद केवळ ट्रान्समीटर रेडिएशन बदलूनच नव्हे तर चॅनेलच्या स्थितीवर (विदेशी वस्तूंचे स्वरूप, चॅनेल माध्यमाच्या ऑप्टिकल गुणधर्मांमधील बदल इ.) प्रभावित करून देखील प्रभावित होऊ शकतो. असा प्रभाव विद्युत नसलेला असू शकतो. हे ऑप्टोकपलर वापरण्याची शक्यता वाढवते. बाह्य इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डची असंवेदनशीलता आपल्याला उच्च आवाज प्रतिकारशक्तीसह डेटा चॅनेल तयार करण्यास अनुमती देते.
ऑप्ट्रॉन्सच्या मुख्य गैरसोयीमध्ये सिग्नलच्या दुहेरी रूपांतरणामध्ये सिग्नलच्या नुकसानाशी संबंधित कमी ऊर्जा कार्यक्षमता समाविष्ट आहे. उच्च आंतरिक आवाज पातळी हा एक गैरसोय देखील मानला जातो. यामुळे ऑप्टोकपलरची संवेदनशीलता कमी होते आणि कमकुवत सिग्नल आवश्यक असताना त्यांचा वापर मर्यादित होतो.
ऑप्टोकपलर वापरताना त्यांच्या पॅरामीटर्सवर तापमानाचा प्रभाव विचारात घेणे आवश्यक आहे - हे महत्त्वपूर्ण आहे.याव्यतिरिक्त, ऑप्टोकपलरच्या तोट्यांमध्ये ऑपरेशन दरम्यान घटकांचे लक्षणीय ऱ्हास आणि एका पॅकेजमध्ये वेगवेगळ्या सेमीकंडक्टर सामग्रीच्या वापराशी संबंधित उत्पादनातील तंत्रज्ञानाची विशिष्ट कमतरता समाविष्ट आहे.
ऑप्टोकपलर वैशिष्ट्ये
Optocoupler पॅरामीटर्स दोन श्रेणींमध्ये विभागले आहेत:
- सिग्नल प्रसारित करण्यासाठी डिव्हाइसचे गुणधर्म वैशिष्ट्यीकृत करणे;
- इनपुट आणि आउटपुट दरम्यान डीकपलिंगचे वैशिष्ट्यीकृत.
प्रथम श्रेणी वर्तमान हस्तांतरण गुणांक आहे. हे एलईडीच्या उत्सर्जनावर, रिसीव्हरची संवेदनशीलता आणि ऑप्टिकल चॅनेलच्या गुणधर्मांवर अवलंबून असते. हे गुणांक आउटपुट करंट ते इनपुट करंटच्या गुणोत्तराच्या बरोबरीचे आहे आणि बहुतेक प्रकारच्या ऑप्टोकपलरसाठी 0.005 ... 0.2 आहे. ट्रान्झिस्टर घटकांचे हस्तांतरण गुणांक 1 पर्यंत असते.
जर आपण ऑप्टोक्युलरला क्वाड्रुपोल मानला तर त्याचे इनपुट वैशिष्ट्य पूर्णपणे व्होल्टमीटर (एलईडी) द्वारे निर्धारित केले जाते आणि आउटपुट वैशिष्ट्य प्राप्तकर्त्याच्या वैशिष्ट्याद्वारे निर्धारित केले जाते. सर्वसाधारणपणे इनपुट वैशिष्ट्य नॉनलाइनर असते, परंतु काही प्रकारच्या ऑप्टोकपलरमध्ये रेखीय विभाग असतात. उदाहरणार्थ, चांगल्या रेखीयतेमध्ये डायोड ऑप्टोक्युलरच्या WAV चा एक भाग असतो, परंतु हा विभाग फार मोठा नाही.
रेझिस्टर घटकांचे मूल्यमापन गडद प्रतिरोधकतेच्या (शून्य बरोबरीच्या इनपुट करंटवर) प्रकाशाच्या प्रतिकाराच्या गुणोत्तराने देखील केले जाते. थायरिस्टर ऑप्टोकपलरसाठी एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य म्हणजे खुल्या स्थितीत किमान होल्डिंग करंट. सर्वोच्च ऑपरेटिंग वारंवारता हे ऑप्टोकपलरचे एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य आहे.
गॅल्व्हॅनिक अलगावची गुणवत्ता द्वारे दर्शविले जाते:
- इनपुट आणि आउटपुटवर लागू केलेला सर्वात मोठा व्होल्टेज;
- इनपुट आणि आउटपुट दरम्यान सर्वात मोठे व्होल्टेज;
- इनपुट आणि आउटपुट दरम्यान इन्सुलेशन प्रतिरोध;
- थ्रुपुट कॅपेसिटन्स.
शेवटचा पॅरामीटर इलेक्ट्रोड्समधील कॅपेसिटन्सद्वारे, ऑप्टिकल चॅनेलला बायपास करून, इनपुटपासून आउटपुटमध्ये गळती करण्यासाठी इलेक्ट्रिकल उच्च-फ्रिक्वेंसी सिग्नलची क्षमता दर्शवते.
इनपुट सर्किटची क्षमता निर्धारित करण्यासाठी पॅरामीटर्स आहेत:
- सर्वात मोठे व्होल्टेज जे इनपुट लीड्सवर लागू केले जाऊ शकते;
- एलईडी हाताळू शकणारा सर्वात मोठा प्रवाह;
- रेट केलेल्या प्रवाहावर एलईडी ओलांडून व्होल्टेज ड्रॉप;
- रिव्हर्स इनपुट व्होल्टेज - रिव्हर्स पोलॅरिटी व्होल्टेज जे LED हाताळू शकते.
आउटपुट सर्किटसाठी, ही वैशिष्ट्ये सर्वोच्च स्वीकार्य वर्तमान आणि व्होल्टेज आउटपुट आणि शून्य इनपुट करंटवर गळती चालू असेल.
ऑप्टोकपलरसाठी अर्ज
काही कारणास्तव (विद्युत सुरक्षितता, इ.) सिग्नल स्त्रोत आणि रिसीव्हर दरम्यान डीकपलिंग आवश्यक असल्यास बंद चॅनेलसह ऑप्टोकपलर वापरले जातात. उदाहरणार्थ, फीडबॅक सर्किट्समध्ये वीज पुरवठा स्विच करणे - सिग्नल पीएसयूच्या आउटपुटमधून घेतले जाते, उत्सर्जित घटकाला दिले जाते, ज्याची चमक व्होल्टेज स्तरावर अवलंबून असते. आउटपुट व्होल्टेजवर अवलंबून असलेला सिग्नल रिसीव्हरकडून घेतला जातो आणि PWM कंट्रोलरला दिला जातो.
दोन ऑप्टोकपलरसह संगणक पीएसयूची योजना आकृतीमध्ये दर्शविली आहे. अप्पर ऑप्टोकपलर IC2 व्होल्टेज स्थिर करणारा फीडबॅक तयार करतो. खालचा IC3 स्वतंत्र मोडमध्ये कार्य करतो आणि जेव्हा स्टँडबाय व्होल्टेज असतो तेव्हा PWM IC ला वीज पुरवतो.
काही मानक इलेक्ट्रिकल इंटरफेसद्वारे स्त्रोत आणि रिसीव्हर दरम्यान गॅल्व्हॅनिक अलगाव देखील आवश्यक आहे.
कोणत्याही वस्तू (प्रिंटरमध्ये कागदाची उपस्थिती), मर्यादा स्विच, काउंटर (कन्व्हेयर बेल्टवरील वस्तू, माऊस मॅनिपुलेटर्समधील गियर दातांची संख्या) इत्यादी शोधण्यासाठी सेन्सर तयार करण्यासाठी ओपन चॅनेलसह उपकरणे वापरली जातात.
सॉलिड स्टेट रिलेचा वापर पारंपरिक रिले प्रमाणेच केला जातो - सिग्नल स्विच करण्यासाठी. परंतु त्यांचा प्रसार खुल्या स्थितीत चॅनेलच्या उच्च प्रतिकारामुळे मर्यादित आहे. ते सॉलिड-स्टेट पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स (हाय-पॉवर फील्ड-इफेक्ट किंवा IGBT ट्रान्झिस्टर) च्या घटकांसाठी ड्रायव्हर म्हणून देखील वापरले जातात.
ऑप्ट्रॉन अर्ध्या शतकापूर्वी विकसित केले गेले होते, परंतु LEDs उपलब्ध आणि स्वस्त झाल्यानंतर त्याचा व्यापक वापर सुरू झाला. आता ऑप्टोकपलरची सर्व नवीन मॉडेल्स (बहुतेक त्यावर आधारित चिप्स) विकसित केली जात आहेत आणि त्यांच्या अनुप्रयोगाचे क्षेत्र केवळ विस्तारत आहे.
संबंधित लेख:
