ऑप्टिकल कनेक्टर्स और उनके अनुप्रयोग
एक ऑप्टोकॉप्लर (या ऑप्टोकॉप्लर, जैसा कि इसे हाल ही में कहा जाने लगा) संरचनात्मक रूप से दो तत्वों से बना होता है: एक एमिटर और एक फोटोडेटेक्टर, एक नियम के रूप में, एक आम सीलबंद आवास में।
ऑप्टोकॉप्लर्स कई प्रकार के होते हैं: रेसिस्टर, डायोड, ट्रांजिस्टर, थाइरिस्टर। ये नाम फोटोडेटेक्टर के प्रकार को इंगित करते हैं। एक उत्सर्जक के रूप में, 0.9… 1.2 माइक्रोन की सीमा में तरंग दैर्ध्य के साथ एक अर्धचालक अवरक्त एलईडी आमतौर पर उपयोग किया जाता है। लाल एल ई डी, इलेक्ट्रोल्यूमिनिसेंट उत्सर्जक, और लघु गरमागरम लैंप का भी उपयोग किया जाता है।
ऑप्टोकॉप्लर्स का मुख्य उद्देश्य सिग्नल सर्किट के बीच गैल्वेनिक अलगाव प्रदान करना है। इसके आधार पर, इन उपकरणों के संचालन का सामान्य सिद्धांत, फोटोडेटेक्टरों में अंतर के बावजूद, समान माना जा सकता है: एमिटर पर आने वाले इनपुट विद्युत सिग्नल को एक प्रकाश प्रवाह में परिवर्तित किया जाता है, जो फोटोडेटेक्टर पर कार्य करके इसकी चालकता को बदल देता है। .
अगर फोटोडेटेक्टर है photoresistor, तो इसका प्रकाश प्रतिरोध मूल (अंधेरे) प्रतिरोध से हजारों गुना कम हो जाता है यदि फोटोट्रांसिस्टर - इसके आधार का विकिरण उसी तरह का प्रभाव उत्पन्न करता है जैसा कि वर्तमान को आधार पर लागू किया जाता है पारंपरिक ट्रांजिस्टरऔर खुल जाता है।
नतीजतन, ऑप्टोकॉप्लर के आउटपुट पर एक सिग्नल बनता है, जो सामान्य रूप से इनपुट के आकार के समान नहीं हो सकता है, और इनपुट और आउटपुट सर्किट गैल्वेनिक रूप से जुड़े नहीं होते हैं। ऑप्टोकॉप्लर के इनपुट और आउटपुट सर्किट के बीच एक विद्युत रूप से मजबूत पारदर्शी ढांकता हुआ द्रव्यमान (आमतौर पर एक कार्बनिक बहुलक) रखा जाता है, जिसका प्रतिरोध 10 ^ 9 ... 10 ^ 12 ओम तक पहुंचता है।
उद्योग-निर्मित ऑप्टोकॉप्लर्स का नाम वर्तमान सेमीकंडक्टर डिवाइस पदनाम प्रणाली के आधार पर रखा गया है।
ऑप्टोकॉप्लर (ए) के पदनाम का पहला अक्षर उत्सर्जक की शुरुआती सामग्री को इंगित करता है - गैलियम आर्सेनाइड या गैलियम-एल्यूमीनियम-आर्सेनिक का एक ठोस समाधान, दूसरा (ओ) का अर्थ है उपवर्ग - ऑप्टोकॉप्लर; तीसरा दिखाता है कि उपकरण किस प्रकार का है: P — प्रतिरोधक, D — डायोड, T — ट्रांजिस्टर, Y — थाइरिस्टर। आगे संख्याएँ हैं, जिसका अर्थ है विकास की संख्या, और एक अक्षर - यह या उस प्रकार का समूह।
ऑप्टोकॉप्लर डिवाइस
उत्सर्जक - एक अलिखित एलईडी - आमतौर पर धातु के मामले के ऊपरी भाग में रखा जाता है, और निचले हिस्से में, एक क्रिस्टल धारक पर, एक प्रबलित सिलिकॉन फोटोडेटेक्टर होता है, उदाहरण के लिए, एक फोटोथाइरिस्टर। एलईडी और फोटोथाइरिस्टर के बीच का पूरा स्थान एक ठोस पारदर्शी द्रव्यमान से भरा होता है। यह भराव एक परत से ढका होता है जो प्रकाश किरणों को अंदर की ओर दर्शाता है, जो प्रकाश को कार्य क्षेत्र के बाहर बिखरने से रोकता है।
वर्णित अवरोधक से थोड़ा अलग डिज़ाइन ऑप्टिकल युग्मक... यहां धातु के शरीर के ऊपरी हिस्से में एक गरमागरम फिलामेंट के साथ एक लघु दीपक स्थापित किया गया है, और निचले हिस्से में कैडमियम सेलेनियम पर आधारित एक फोटोरेसिस्टर स्थापित किया गया है।
फोटोरेसिस्टर को पतले सीटल बेस पर अलग से निर्मित किया जाता है। एक अर्धचालक सामग्री, कैडमियम सेलेनाइड की एक फिल्म का छिड़काव किया जाता है, जिसके बाद एक प्रवाहकीय सामग्री (जैसे एल्यूमीनियम) से बने इलेक्ट्रोड बनते हैं। आउटपुट तारों को इलेक्ट्रोड से वेल्डेड किया जाता है। दीपक और आधार के बीच कठोर संबंध कठोर पारदर्शी द्रव्यमान द्वारा प्रदान किया जाता है।
ऑप्टोकॉप्लर तारों के आवास में छेद कांच से भरे हुए हैं। वेल्डिंग द्वारा कवर और शरीर के आधार का तंग कनेक्शन सुनिश्चित किया जाता है।
एक थाइरिस्टर ऑप्टोकॉप्लर की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता (सीवीसी) लगभग एक एकल के समान होती है thyristor... इनपुट करंट (I = 0 - डार्क कैरेक्टर) की अनुपस्थिति में, फोटोथाइरिस्टर केवल उस पर लागू वोल्टेज (800 ... 1000 V) के बहुत अधिक मूल्य पर ही चालू हो सकता है। चूंकि इस तरह के उच्च वोल्टेज का अनुप्रयोग व्यावहारिक रूप से अस्वीकार्य है, इसलिए यह वक्र विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक समझ में आता है।
यदि एक प्रत्यक्ष ऑपरेटिंग वोल्टेज (50 से 400 V तक, ऑप्टोकॉप्लर के प्रकार के आधार पर) को फोटोथाइरिस्टर पर लागू किया जाता है, तो डिवाइस को केवल तभी चालू किया जा सकता है जब एक इनपुट करंट की आपूर्ति की जाती है, जो अब ड्राइविंग है।
ऑप्टोकॉप्लर की स्विचिंग गति इनपुट करंट के मान पर निर्भर करती है। विशिष्ट स्विचिंग समय t = 5 … 10 μs हैं। ऑप्टोकॉप्लर का टर्न-ऑफ समय फोटोथिरिस्टर के जंक्शनों में अल्पसंख्यक वर्तमान वाहकों के पुनरुत्थान की प्रक्रिया से संबंधित है और केवल प्रवाहित आउटपुट करंट के मूल्य पर निर्भर करता है।ट्रिपिंग समय का वास्तविक मूल्य 10… 50 μs की सीमा में है।
जब परिवेश का तापमान 40 डिग्री सेल्सियस से ऊपर हो जाता है, तो फोटोरेसिस्टर ऑप्टोकॉप्लर का अधिकतम और ऑपरेटिंग आउटपुट करंट तेजी से घटता है। इस ऑप्टोकॉप्लर का आउटपुट प्रतिरोध 4 mA के इनपुट करंट के मान तक स्थिर रहता है, और इनपुट करंट में और वृद्धि के साथ (जब गरमागरम दीपक की चमक बढ़ने लगती है) यह तेजी से घट जाती है।
ऊपर वर्णित लोगों के अलावा, तथाकथित खुले ऑप्टिकल चैनल के साथ ऑप्टोकॉप्लर्स भी हैं। यहां, इलुमिनेटर एक इन्फ्रारेड एलईडी है, और फोटोडिटेक्टर एक फोटोरेसिस्टर, फोटोडायोड या फोटोट्रांसिस्टर हो सकता है। इस ऑप्टोकॉप्लर के बीच का अंतर यह है कि इसका विकिरण बाहर जाता है, किसी बाहरी वस्तु द्वारा परिलक्षित होता है और ऑप्टोकॉप्लर को फोटोडेटेक्टर को लौटाता है। ऐसे ऑप्टोकॉप्लर में, आउटपुट करंट को न केवल इनपुट करंट द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, बल्कि बाहरी परावर्तक सतह की स्थिति को बदलकर भी नियंत्रित किया जा सकता है।
खुले ऑप्टिकल चैनल ऑप्टोकॉप्लर्स में, उत्सर्जक और रिसीवर के ऑप्टिकल अक्ष समानांतर या मामूली कोण पर होते हैं। समाक्षीय ऑप्टिकल कुल्हाड़ियों के साथ ऐसे ऑप्टोकॉप्लर्स के डिज़ाइन हैं। ऐसे उपकरणों को ऑप्टोकॉप्लर्स कहा जाता है।
ओट्रॉन का अनुप्रयोग
वर्तमान में, ऑप्टोकॉप्लर्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से एक्ट्यूएटर्स (रिले, इलेक्ट्रिक मोटर्स, कॉन्टेक्टर्स, आदि) के साथ शक्तिशाली असतत तत्वों वाले माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक लॉजिक ब्लॉकों को संयोजित करने के लिए, साथ ही लॉजिक ब्लॉकों के बीच संचार के लिए जिसमें गैल्वेनिक अलगाव, निरंतर और धीरे-धीरे बदलते मॉड्यूलेशन की आवश्यकता होती है। वोल्टेज, रूपांतरण आयताकार दालें साइनसोइडल दोलनों में, शक्तिशाली लैंप का नियंत्रण और उच्च वोल्टेज के संकेतक।