آپٹوکوپلر کیا ہے، یہ کیسے کام کرتا ہے، اس کی اہم خصوصیات اور اسے کہاں استعمال کیا جاتا ہے۔

جوڑا "آپٹیکل ٹرانسمیٹر - آپٹیکل ریسیور" طویل عرصے سے الیکٹرانکس اور الیکٹریکل انجینئرنگ میں استعمال ہوتا رہا ہے۔ ایک الیکٹرانک جزو جس میں وصول کنندہ اور ٹرانسمیٹر ایک ہی دیوار میں واقع ہوتے ہیں اور ان کے درمیان آپٹیکل کمیونیکیشن ہوتی ہے اسے آپٹکوپلر یا آپٹکوپلر کہتے ہیں۔

آپٹرون ڈیزائن

Optrons ایک آپٹیکل ٹرانسمیٹر (emitter)، ایک آپٹیکل چینل اور ایک آپٹیکل ریسیور پر مشتمل ہوتا ہے۔ فوٹو ٹرانسمیٹر برقی سگنل کو آپٹیکل سگنل میں تبدیل کرتا ہے۔ زیادہ تر معاملات میں ٹرانسمیٹر ایک LED ہوتا ہے (ابتدائی ماڈل میں تاپدیپت یا نیین بلب استعمال ہوتے ہیں)۔ ایل ای ڈی کا استعمال غیر اصولی ہے، لیکن یہ زیادہ پائیدار اور قابل اعتماد ہیں۔

آپٹیکل سگنل آپٹیکل چینل کے ذریعے وصول کنندہ تک پہنچایا جاتا ہے۔ چینل کو بند کیا جا سکتا ہے - جب ٹرانسمیٹر کے ذریعہ خارج ہونے والی روشنی آپٹکوپلر کے جسم سے باہر نہیں جاتی ہے۔ پھر وصول کنندہ کے ذریعہ تیار کردہ سگنل ٹرانسمیٹر کے ان پٹ پر سگنل کے ساتھ ہم آہنگ ہوتا ہے۔ یہ چینلز ہوا سے بھرے یا کسی خاص آپٹیکل کمپاؤنڈ سے بھرے جا سکتے ہیں۔ "لمبی" آپٹوکوپلرز بھی ہیں جس میں چینل ہے۔ فائبر آپٹک.

اگر آپٹوکوپلر کو اس طرح ڈیزائن کیا گیا ہے کہ پیدا ہونے والی تابکاری رسیور تک پہنچنے سے پہلے دیوار سے نکل جائے، تو اسے کھلا چینل کہا جاتا ہے۔ اس کا استعمال لائٹ بیم کے راستے میں حائل رکاوٹوں کا پتہ لگانے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔

فوٹو ڈیٹیکٹر آپٹیکل سگنل کو واپس برقی سگنل میں تبدیل کرتا ہے۔ سب سے زیادہ استعمال ہونے والے ریسیورز ہیں:

1. فوٹوڈیوڈس۔ عام طور پر ڈیجیٹل کمیونیکیشن لائنوں میں استعمال ہوتا ہے۔ ان کا ایک چھوٹا لکیری سیکشن ہے۔
2. فوٹو ریسسٹرس۔ ان کی خصوصیت رسیور کی دو طرفہ چالکتا ہے۔ ریزسٹر کے ذریعے کرنٹ کسی بھی سمت میں جا سکتا ہے۔
3. فوٹوٹرانسسٹر۔ اس طرح کے آلات کی ایک خصوصیت آپٹو ٹرانجسٹر اور آؤٹ پٹ سرکٹ دونوں کے ذریعے ٹرانزسٹر کرنٹ کو کنٹرول کرنے کی صلاحیت ہے۔ وہ لکیری اور ڈیجیٹل دونوں طریقوں میں استعمال ہوتے ہیں۔ ایک الگ قسم کے آپٹکوپلر وہ ہوتے ہیں جن میں فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر متوازی سوئچ ہوتے ہیں۔ ان آلات کو کہا جاتا ہے۔ ٹھوس ریاست ریلے.
4. فوٹوتھائرسٹرس۔ اس طرح کے آپٹکوپلرز کی خصوصیت بڑھتی ہوئی آؤٹ پٹ پاور اور سوئچنگ کی رفتار سے ہوتی ہے، ایسے آلات پاور الیکٹرانکس کے عناصر کو کنٹرول کرنے کے لیے آسان ہوتے ہیں۔ یہ آلات بھی سالڈ سٹیٹ ریلے کے زمرے سے تعلق رکھتے ہیں۔

Optocoupler microcircuits - ایک پیکج میں optocoupler وائرنگ کے ساتھ optocoupler اسمبلیاں - بڑے پیمانے پر ہو گئے ہیں. اس طرح کے آپٹکوپلر کو سوئچنگ ڈیوائسز اور دیگر مقاصد کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

فائدے اور نقصانات

آپٹیکل آلات میں سب سے پہلا فائدہ مکینیکل حصوں کی عدم موجودگی ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ آپریشن کے دوران الیکٹرو مکینیکل ریلے کی طرح کوئی رگڑ، ٹوٹ پھوٹ، چمکنے والے رابطے نہیں ہوتے ہیں۔ سگنل گالوانک آئسولیشن (ٹرانسفارمرز وغیرہ) کے لیے دیگر آلات کے برعکس آپٹکوپلر بہت کم فریکوئنسیوں پر کام کر سکتے ہیں، بشمول براہ راست کرنٹ۔

اس کے علاوہ، آپٹیکل الگ تھلگ کرنے والوں کا فائدہ ان پٹ اور آؤٹ پٹ کے درمیان بہت کم کیپسیٹو اور انڈکٹیو کپلنگ ہے۔اس سے نبض کی منتقلی اور اعلی تعدد مداخلت کا امکان کم ہوجاتا ہے۔ ان پٹ اور آؤٹ پٹ کے درمیان مکینیکل اور برقی جوڑے کی عدم موجودگی غیر رابطہ کنٹرول اور سوئچنگ سرکٹس بنانے کے لیے مختلف تکنیکی حل فراہم کرتی ہے۔

اگرچہ حقیقی دنیا کے ڈیزائن ان پٹ اور آؤٹ پٹ کے لیے وولٹیج اور کرنٹ میں محدود ہیں، لیکن ان خصوصیات کو بڑھانے میں کوئی بنیادی نظریاتی رکاوٹیں نہیں ہیں۔ یہ آپٹوکوپلرز کو تقریبا کسی بھی ایپلی کیشن کے مطابق بنانے کی اجازت دیتا ہے۔

آپٹکوپلرز کے نقصانات میں یک طرفہ سگنل ٹرانسمیشن شامل ہے - آپ فوٹو ڈیٹیکٹر سے آپٹیکل سگنل واپس ٹرانسمیٹر میں منتقل نہیں کر سکتے۔ اس سے ٹرانسمیٹر سگنل پر رسیور سرکٹ کے ردعمل سے ملنے کے لیے فیڈ بیک لوپ کو منظم کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔

وصول کرنے والے حصے کا ردعمل نہ صرف ٹرانسمیٹر تابکاری کو تبدیل کرکے بلکہ چینل کی حالت (غیر ملکی اشیاء کی ظاہری شکل، چینل میڈیم کی نظری خصوصیات میں تبدیلی وغیرہ) کو بھی متاثر کر سکتا ہے۔ اس طرح کا اثر غیر برقی نوعیت کا ہو سکتا ہے۔ یہ آپٹوکوپلرز کے استعمال کے امکانات کو بڑھاتا ہے۔ بیرونی برقی مقناطیسی شعبوں کی غیر حساسیت آپ کو زیادہ شور سے استثنیٰ کے ساتھ ڈیٹا چینلز بنانے کی اجازت دیتی ہے۔

آپٹران کے اہم نقصان میں سگنل کی دوہری تبدیلی میں سگنل کے نقصانات سے وابستہ کم توانائی کی کارکردگی شامل ہے۔ اس کے علاوہ ایک نقصان کو اعلی اندرونی شور کی سطح سمجھا جاتا ہے۔ یہ آپٹکوپلرز کی حساسیت کو کم کرتا ہے اور ان کے استعمال کو محدود کرتا ہے جہاں کمزور سگنلز کی ضرورت ہوتی ہے۔

optocouplers کا استعمال کرتے وقت ان کے پیرامیٹرز پر درجہ حرارت کے اثر و رسوخ پر غور کرنا ضروری ہے - یہ اہم ہے.اس کے علاوہ، آپٹکوپلرز کے نقصانات میں آپریشن کے دوران عناصر کی نمایاں کمی اور ایک پیکج میں مختلف سیمی کنڈکٹر مواد کے استعمال سے وابستہ پیداوار میں ٹیکنالوجی کی کمی شامل ہے۔

آپٹکوپلر کی خصوصیات

Optocoupler پیرامیٹرز کو دو اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے:

• سگنل منتقل کرنے کے لیے ڈیوائس کی خصوصیات کو نمایاں کرنا؛
• ان پٹ اور آؤٹ پٹ کے درمیان ڈیکپلنگ کی خصوصیت۔

پہلی قسم موجودہ منتقلی کا عدد ہے۔ یہ ایل ای ڈی کے اخراج، رسیور کی حساسیت اور آپٹیکل چینل کی خصوصیات پر منحصر ہے۔ یہ گتانک آؤٹ پٹ کرنٹ اور ان پٹ کرنٹ کے تناسب کے برابر ہے اور زیادہ تر قسم کے آپٹوکوپلرز کے لیے 0.005 ... 0.2 ہے۔ ٹرانزسٹر عناصر کا ٹرانسفر گتانک 1 تک ہوتا ہے۔

اگر ہم ایک آپٹکوپلر کو کواڈروپول کے طور پر سمجھتے ہیں، تو اس کی ان پٹ کی خصوصیت کا تعین مکمل طور پر وولٹ میٹر (LED) سے ہوتا ہے، اور آؤٹ پٹ کی خصوصیت کا تعین وصول کنندہ کی خصوصیت سے ہوتا ہے۔ عام طور پر ان پٹ کی خصوصیت نان لائنر ہوتی ہے، لیکن کچھ قسم کے آپٹکوپلر میں لکیری حصے ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ایک اچھی لکیریٹی میں ڈایڈڈ آپٹکوپلر کے WAV کا ایک حصہ ہوتا ہے، لیکن یہ سیکشن بہت بڑا نہیں ہوتا ہے۔

ریزسٹر عناصر کا اندازہ روشنی کی مزاحمت کے لیے تاریک مزاحمت (صفر کے برابر ان پٹ کرنٹ پر) کے تناسب سے بھی کیا جاتا ہے۔ thyristor optocouplers کے لیے ایک اہم خصوصیت کھلی حالت میں کم از کم کرنٹ کو روکنا ہے۔ سب سے زیادہ آپریٹنگ فریکوئنسی بھی آپٹوکوپلر کی ایک اہم خصوصیت ہے۔

galvanic تنہائی کے معیار کی خصوصیات ہیں:

• ان پٹ اور آؤٹ پٹ پر لاگو ہونے والا سب سے بڑا وولٹیج؛
• ان پٹ اور آؤٹ پٹ کے درمیان سب سے بڑا وولٹیج؛
• ان پٹ اور آؤٹ پٹ کے درمیان موصلیت مزاحمت؛
• تھرو پٹ کیپیسیٹینس۔

آخری پیرامیٹر برقی ہائی فریکوئنسی سگنل کی ان پٹ سے آؤٹ پٹ تک لیک ہونے کی صلاحیت کو ظاہر کرتا ہے، آپٹیکل چینل کو نظرانداز کرتے ہوئے، الیکٹروڈ کے درمیان کیپیسیٹینس کے ذریعے۔

ان پٹ سرکٹ کی صلاحیتوں کا تعین کرنے کے لیے پیرامیٹرز ہیں:

• سب سے بڑا وولٹیج جو ان پٹ لیڈز پر لگایا جا سکتا ہے۔
• سب سے بڑا کرنٹ ایل ای ڈی سنبھال سکتا ہے۔
• ریٹیڈ کرنٹ پر ایل ای ڈی کے پار وولٹیج ڈراپ؛
• ریورس ان پٹ وولٹیج - ریورس پولرٹی وولٹیج جسے LED ہینڈل کر سکتا ہے۔

آؤٹ پٹ سرکٹ کے لیے، یہ خصوصیات سب سے زیادہ قابل اجازت کرنٹ اور وولٹیج آؤٹ پٹ، اور صفر ان پٹ کرنٹ پر لیکیج کرنٹ ہوں گی۔

آپٹوکوپلرز کے لیے درخواستیں۔

بند چینل والے Optocouplers کا استعمال کیا جاتا ہے جہاں کسی وجہ سے (برقی حفاظت وغیرہ) سگنل سورس اور ریسیور کے درمیان ڈیکپلنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، فیڈ بیک سرکٹس میں سوئچنگ پاور سپلائیز کا - سگنل PSU کے آؤٹ پٹ سے لیا جاتا ہے، اسے خارج کرنے والے عنصر کو کھلایا جاتا ہے، جس کی چمک وولٹیج کی سطح پر منحصر ہوتی ہے۔ آؤٹ پٹ وولٹیج پر منحصر ایک سگنل ریسیور سے لیا جاتا ہے اور PWM کنٹرولر کو کھلایا جاتا ہے۔

دو آپٹکوپلر کے ساتھ کمپیوٹر PSU کا ایک اسکیمیٹک شکل میں دکھایا گیا ہے۔ اوپری optocoupler IC2 وولٹیج کو مستحکم کرنے والی آراء تخلیق کرتا ہے۔ نچلا IC3 ڈسکریٹ موڈ میں کام کرتا ہے اور اسٹینڈ بائی وولٹیج کے موجود ہونے پر PWM IC کو بجلی فراہم کرتا ہے۔

کچھ معیاری برقی انٹرفیس کے ذریعہ ذریعہ اور وصول کنندہ کے درمیان گالوانک تنہائی بھی ضروری ہے۔

کھلے چینل والے آلات کا استعمال کسی بھی چیز کا پتہ لگانے کے لیے سینسر بنانے کے لیے کیا جاتا ہے (پرنٹر میں کاغذ کی موجودگی)، حد کے سوئچ، کاؤنٹر (کنویئر بیلٹ پر موجود اشیاء، ماؤس مینیپلیٹر میں گیئر دانتوں کی تعداد) وغیرہ۔

سالڈ سٹیٹ ریلے کا استعمال اسی طرح کیا جاتا ہے جیسے روایتی ریلے - سوئچنگ سگنلز کے لیے۔ لیکن ان کا پھیلاؤ کھلی حالت میں چینل کی اعلی مزاحمت کی وجہ سے محدود ہے۔ انہیں سالڈ اسٹیٹ پاور الیکٹرانکس (ہائی پاور فیلڈ ایفیکٹ یا آئی جی بی ٹی ٹرانجسٹر) کے عناصر کے ڈرائیور کے طور پر بھی استعمال کیا جاتا ہے۔

آپٹرون کو نصف صدی قبل تیار کیا گیا تھا، لیکن ایل ای ڈی کے دستیاب اور سستے ہونے کے بعد اس کا وسیع پیمانے پر استعمال شروع ہوا۔ اب آپٹوکوپلرز کے تمام نئے ماڈلز (زیادہ تر ان پر مبنی چپس) تیار کیے جا رہے ہیں، اور ان کے استعمال کا میدان صرف پھیل رہا ہے۔

متعلقہ مضامین: