ઓપ્ટિકલ કનેક્ટર્સ અને તેમની એપ્લિકેશનો

ઓપ્ટોકપ્લરનો ખ્યાલ, ઓપ્ટોકપ્લર્સના પ્રકાર.

ઓપ્ટોકોપ્લર (અથવા ઓપ્ટોકપ્લર, જેમ કે તેને તાજેતરમાં કહેવાનું શરૂ થયું) માળખાકીય રીતે બે ઘટકો ધરાવે છે: એક ઉત્સર્જક અને ફોટોડિટેક્ટર, એક નિયમ તરીકે, એક સામાન્ય સીલબંધ આવાસમાં.

ઘણા પ્રકારના ઓપ્ટોકોપ્લર્સ છે: રેઝિસ્ટર, ડાયોડ, ટ્રાન્ઝિસ્ટર, થાઇરિસ્ટર. આ નામો ફોટોડિટેક્ટરનો પ્રકાર સૂચવે છે. ઉત્સર્જક તરીકે, સામાન્ય રીતે 0.9 … 1.2 માઇક્રોનની રેન્જમાં તરંગલંબાઇ સાથે સેમિકન્ડક્ટર ઇન્ફ્રારેડ LED નો ઉપયોગ થાય છે. લાલ એલઇડી, ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસન્ટ એમિટર્સ અને લઘુચિત્ર અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવાઓનો પણ ઉપયોગ થાય છે.

ઓપ્ટોકોપ્લર્સનો મુખ્ય હેતુ સિગ્નલ સર્કિટ વચ્ચે ગેલ્વેનિક આઇસોલેશન પ્રદાન કરવાનો છે. આના આધારે, ફોટોડિટેક્ટરમાં તફાવત હોવા છતાં, આ ઉપકરણોના સંચાલનના સામાન્ય સિદ્ધાંતને સમાન ગણી શકાય: ઉત્સર્જક પર પહોંચતા ઇનપુટ ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલને પ્રકાશ પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, જે ફોટોડિટેક્ટર પર કાર્ય કરીને, તેની વાહકતામાં ફેરફાર કરે છે. .

જો ફોટોડિટેક્ટર છે ફોટોરેઝિસ્ટર, તો પછી તેનો પ્રકાશ પ્રતિકાર મૂળ (શ્યામ) પ્રતિકાર કરતાં હજારો ગણો ઓછો થઈ જાય છે જો ફોટોટ્રાન્સિસ્ટર — તેના પાયાનું ઇરેડિયેશન એ જ અસર પેદા કરે છે કે જ્યારે આધાર પર કરંટ લાગુ કરવામાં આવે છે. પરંપરાગત ટ્રાન્ઝિસ્ટરઅને ખુલે છે.

પરિણામે, ઓપ્ટોકપ્લરના આઉટપુટ પર એક સિગ્નલ રચાય છે, જે સામાન્ય રીતે ઇનપુટના આકાર સાથે સરખા ન હોઈ શકે, અને ઇનપુટ અને આઉટપુટ સર્કિટ ગેલ્વેનિકલી જોડાયેલા નથી. ઓપ્ટોકોપ્લરના ઇનપુટ અને આઉટપુટ સર્કિટ વચ્ચે ઇલેક્ટ્રિકલી મજબૂત પારદર્શક ડાઇલેક્ટ્રિક માસ (સામાન્ય રીતે ઓર્ગેનિક પોલિમર) મૂકવામાં આવે છે, જેનો પ્રતિકાર 10 ^ 9 ... 10 ^ 12 ઓહ્મ સુધી પહોંચે છે.

ઉદ્યોગ દ્વારા ઉત્પાદિત ઓપ્ટોકપ્લર્સનું નામ વર્તમાન સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ હોદ્દો સિસ્ટમના આધારે રાખવામાં આવ્યું છે.

ઓપ્ટોકપ્લર (A) ના હોદ્દાનો પ્રથમ અક્ષર ઉત્સર્જકની પ્રારંભિક સામગ્રી સૂચવે છે — ગેલિયમ આર્સેનાઇડ અથવા ગેલિયમ-એલ્યુમિનિયમ-આર્સેનિકનું નક્કર દ્રાવણ, બીજા (O) નો અર્થ સબક્લાસ — ઓપ્ટોકપ્લર; ત્રીજું બતાવે છે કે ઉપકરણ કયા પ્રકારનું છે: P — રેઝિસ્ટર, D — ડાયોડ, T — ટ્રાન્ઝિસ્ટર, Y — થાઈરિસ્ટર. આગળ સંખ્યાઓ છે, જેનો અર્થ વિકાસની સંખ્યા છે, અને એક અક્ષર - આ અથવા તે પ્રકારનું જૂથ.

Optocoupler ઉપકરણ

ઉત્સર્જક - એક અનવેપ્ડ LED - સામાન્ય રીતે મેટલ કેસના ઉપરના ભાગમાં મૂકવામાં આવે છે, અને નીચેના ભાગમાં, ક્રિસ્ટલ ધારક પર, એક પ્રબલિત સિલિકોન ફોટોડિટેક્ટર છે, ઉદાહરણ તરીકે, ફોટોથાયરિસ્ટર. LED અને ફોટોથાયરિસ્ટર વચ્ચેની આખી જગ્યા નક્કર પારદર્શક સમૂહથી ભરેલી છે. આ ભરણ એક સ્તરથી ઢંકાયેલું છે જે પ્રકાશ કિરણોને અંદરની તરફ પ્રતિબિંબિત કરે છે, જે પ્રકાશને કાર્યક્ષેત્રની બહાર વિખેરતા અટકાવે છે.

વર્ણવેલ રેઝિસ્ટર ઓપ્ટિકલ કપ્લરથી થોડી અલગ ડિઝાઇન... અહીં મેટલ બોડીના ઉપરના ભાગમાં અગ્નિથી પ્રકાશિત ફિલામેન્ટ સાથેનો લઘુચિત્ર લેમ્પ સ્થાપિત કરવામાં આવ્યો છે, અને નીચેના ભાગમાં કેડમિયમ સેલેનિયમ પર આધારિત ફોટોરેઝિસ્ટર સ્થાપિત થયેલ છે.

ફોટોરેઝિસ્ટર પાતળા સિટલ બેઝ પર અલગથી બનાવવામાં આવે છે. સેમિકન્ડક્ટિંગ મટિરિયલની એક ફિલ્મ, કેડમિયમ સેલેનાઇડ, તેના પર છાંટવામાં આવે છે, જેના પછી વાહક સામગ્રી (દા.ત. એલ્યુમિનિયમ) માંથી બનેલા ઇલેક્ટ્રોડ્સ રચાય છે. આઉટપુટ વાયરને ઇલેક્ટ્રોડ્સમાં વેલ્ડ કરવામાં આવે છે. દીવો અને આધાર વચ્ચેનું કઠોર જોડાણ સખત પારદર્શક સમૂહ દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે.

ઓપ્ટોકોપ્લર વાયર માટેના હાઉસિંગના છિદ્રો કાચથી ભરેલા છે. કવર અને શરીરના આધારનું ચુસ્ત જોડાણ વેલ્ડીંગ દ્વારા સુનિશ્ચિત કરવામાં આવે છે.

થાઇરિસ્ટર ઓપ્ટોકોપ્લરનું વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા (CVC) લગભગ સિંગલની સમાન છે. થાઇરિસ્ટર… ઇનપુટ પ્રવાહની ગેરહાજરીમાં (I = 0 — શ્યામ લાક્ષણિકતા), ફોટોથાયરિસ્ટર તેના પર લાગુ વોલ્ટેજના ખૂબ ઊંચા મૂલ્ય પર જ ચાલુ કરી શકે છે (800 … 1000 V). આવા ઉચ્ચ વોલ્ટેજનો ઉપયોગ વ્યવહારીક રીતે અસ્વીકાર્ય હોવાથી, આ વળાંક સંપૂર્ણપણે સૈદ્ધાંતિક અર્થમાં બનાવે છે.

જો ફોટોથાયરિસ્ટર પર ડાયરેક્ટ ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ (50 થી 400 V સુધી, ઓપ્ટોકોપ્લરના પ્રકાર પર આધાર રાખીને) લાગુ કરવામાં આવે છે, તો ઉપકરણ ફક્ત ત્યારે જ ચાલુ કરી શકાય છે જ્યારે ઇનપુટ કરંટ પૂરો પાડવામાં આવે છે, જે હવે ડ્રાઇવિંગ છે.

ઑપ્ટોકપ્લરની સ્વિચિંગ ઝડપ ઇનપુટ વર્તમાનના મૂલ્ય પર આધારિત છે. સામાન્ય સ્વિચિંગ સમય t = 5 … 10 μs છે. ઓપ્ટોકોપ્લરનો ટર્ન-ઓફ સમય ફોટોથાયરિસ્ટરના જંકશનમાં લઘુમતી વર્તમાન વાહકોના રિસોર્પ્શનની પ્રક્રિયા સાથે સંબંધિત છે અને તે ફક્ત વહેતા આઉટપુટ પ્રવાહના મૂલ્ય પર આધારિત છે.ટ્રિપિંગ સમયનું વાસ્તવિક મૂલ્ય 10 … 50 μs ની રેન્જમાં છે.

જ્યારે આજુબાજુનું તાપમાન 40 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી ઉપર વધે છે ત્યારે ફોટોરેઝિસ્ટર ઓપ્ટોકોપ્લરનું મહત્તમ અને ઓપરેટિંગ આઉટપુટ વર્તમાન તીવ્રપણે ઘટે છે. આ ઓપ્ટોકોપ્લરનો આઉટપુટ પ્રતિકાર 4 mA ના ઇનપુટ પ્રવાહના મૂલ્ય સુધી સ્થિર રહે છે, અને ઇનપુટ પ્રવાહમાં વધુ વધારા સાથે (જ્યારે અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવાની તેજ વધવા લાગે છે) તે તીવ્ર ઘટાડો થાય છે.

ઉપરોક્ત વર્ણવેલ ઉપરાંત, કહેવાતા ઓપન ઓપ્ટિકલ ચેનલ સાથે ઓપ્ટોકોપ્લર્સ છે... અહીં, ઇલ્યુમિનેટર એ ઇન્ફ્રારેડ LED છે, અને ફોટોડિટેક્ટર ફોટોરેઝિસ્ટર, ફોટોોડિયોડ અથવા ફોટોટ્રાન્સિસ્ટર હોઈ શકે છે. આ ઓપ્ટોકોપ્લર વચ્ચેનો તફાવત એ છે કે તેનું રેડિયેશન બહાર જાય છે, કોઈ બાહ્ય પદાર્થ દ્વારા પ્રતિબિંબિત થાય છે અને ઓપ્ટોકપ્લર પર, ફોટોડિટેક્ટર પર પરત આવે છે. આવા optocoupler માં, આઉટપુટ પ્રવાહ માત્ર ઇનપુટ વર્તમાન દ્વારા નિયંત્રિત કરી શકાય છે પરંતુ બાહ્ય પ્રતિબિંબીત સપાટીની સ્થિતિ બદલીને પણ.

ઓપન ઓપ્ટિકલ ચેનલ ઓપ્ટોકોપ્લર્સમાં, ઉત્સર્જક અને રીસીવરની ઓપ્ટિકલ અક્ષ સમાંતર અથવા સહેજ કોણ પર હોય છે. કોક્સિયલ ઓપ્ટિકલ અક્ષો સાથે આવા ઓપ્ટોકોપ્લર્સની ડિઝાઇન છે. આવા ઉપકરણોને ઓપ્ટોકપ્લર્સ કહેવામાં આવે છે.

ઓટ્રોનનો ઉપયોગ

હાલમાં, optocouplers વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, ખાસ કરીને એક્ચ્યુએટર્સ (રિલે, ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ, કોન્ટેક્ટર્સ, વગેરે) સાથે શક્તિશાળી અલગ તત્વો ધરાવતા માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક લોજિક બ્લોક્સને જોડવા, તેમજ ગેલ્વેનિક આઇસોલેશન, સતત મોડ્યુલેશન અને ધીમે ધીમે બદલાતા લોજિક બ્લોક્સ વચ્ચેના સંચાર માટે. વોલ્ટેજ, રૂપાંતર લંબચોરસ કઠોળ sinusoidal oscillations માં, શક્તિશાળી લેમ્પ્સનું નિયંત્રણ અને ઉચ્ચ વોલ્ટેજના સૂચક.