फोटोकपलर क्या है, फोटोकपलर का चयन और उपयोग कैसे करें?

ऑप्टोकपलर्स, जो माध्यम के रूप में ऑप्टिकल संकेतों का उपयोग करके सर्किटों को जोड़ते हैं, ऐसे क्षेत्रों में सक्रिय तत्व हैं जहां उच्च परिशुद्धता अपरिहार्य है, जैसे ध्वनिकी, चिकित्सा और उद्योग, उनकी उच्च बहुमुखी प्रतिभा और विश्वसनीयता के कारण, जैसे स्थायित्व और इन्सुलेशन।

लेकिन ऑप्टोकपलर कब और किन परिस्थितियों में काम करता है, और इसके पीछे क्या सिद्धांत है? या जब आप अपने इलेक्ट्रॉनिक्स के काम में फोटोकपलर का इस्तेमाल करते हैं, तो आपको यह नहीं पता होता कि इसे कैसे चुनना और इस्तेमाल करना है। क्योंकि ऑप्टोकपलर को अक्सर "फोटोट्रांजिस्टर" और "फोटोडायोड" समझ लिया जाता है। इसलिए, इस लेख में फोटोकपलर क्या है, इसका परिचय दिया जाएगा।
फोटोकपलर क्या है?

ऑप्टोकपलर एक इलेक्ट्रॉनिक घटक है जिसकी व्युत्पत्ति ऑप्टिकल है

कपलर, जिसका अर्थ है "प्रकाश के साथ युग्मन"। इसे कभी-कभी ऑप्टोकपलर, ऑप्टिकल आइसोलेटर, ऑप्टिकल इंसुलेशन आदि नामों से भी जाना जाता है। यह प्रकाश उत्सर्जक तत्व और प्रकाश ग्रहण करने वाले तत्व से मिलकर बना होता है, और ऑप्टिकल सिग्नल के माध्यम से इनपुट साइड सर्किट और आउटपुट साइड सर्किट को जोड़ता है। इन सर्किटों के बीच कोई विद्युतीय संबंध नहीं होता, दूसरे शब्दों में, ये इंसुलेशन की स्थिति में होते हैं। इसलिए, इनपुट और आउटपुट के बीच सर्किट कनेक्शन अलग होता है और केवल सिग्नल ही प्रेषित होता है। इनपुट और आउटपुट के बीच उच्च वोल्टेज इंसुलेशन के साथ, अलग-अलग इनपुट और आउटपुट वोल्टेज स्तरों वाले सर्किटों को सुरक्षित रूप से कनेक्ट करें।

इसके अलावा, इस प्रकाश संकेत को प्रेषित या अवरुद्ध करके, यह एक स्विच का काम करता है। विस्तृत सिद्धांत और क्रियाविधि बाद में समझाई जाएगी, लेकिन फोटोकपलर का प्रकाश उत्सर्जक तत्व एक एलईडी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड) होता है।

1960 से 1970 के दशक तक, जब एलईडी का आविष्कार हुआ और उनकी तकनीकी प्रगति महत्वपूर्ण थी,Optoelectronicsउस समय, विभिन्नऑप्टिकल उपकरणोंप्रकाश-विद्युत युग्मक का आविष्कार हुआ, और प्रकाश-विद्युत युग्मक उनमें से एक था। इसके बाद, प्रकाश-इलेक्ट्रॉनिक्स तेज़ी से हमारे जीवन में प्रवेश कर गया।

① सिद्धांत/तंत्र

ऑप्टोकपलर का सिद्धांत यह है कि प्रकाश उत्सर्जक तत्व इनपुट विद्युत संकेत को प्रकाश में परिवर्तित करता है, और प्रकाश ग्रहण करने वाला तत्व प्रकाश को वापस विद्युत संकेत को आउटपुट साइड सर्किट में प्रेषित करता है। प्रकाश उत्सर्जक तत्व और प्रकाश ग्रहण करने वाला तत्व बाहरी प्रकाश के ब्लॉक के अंदर स्थित होते हैं, और प्रकाश संचारित करने के लिए दोनों एक दूसरे के विपरीत स्थित होते हैं।

प्रकाश उत्सर्जक तत्वों में प्रयुक्त अर्धचालक एलईडी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड) है। दूसरी ओर, प्रकाश-ग्राही उपकरणों में उपयोग के वातावरण, बाहरी आकार, कीमत आदि के आधार पर कई प्रकार के अर्धचालक प्रयुक्त होते हैं, लेकिन सामान्यतः सबसे अधिक प्रयुक्त फोटोट्रांजिस्टर होता है।

काम न करते समय, फोटोट्रांजिस्टर सामान्य अर्धचालकों की तुलना में बहुत कम धारा प्रवाहित करते हैं। जब प्रकाश उन पर पड़ता है, तो फोटोट्रांजिस्टर P-प्रकार अर्धचालक और N-प्रकार अर्धचालक की सतह पर एक प्रकाश-विद्युत चालक बल उत्पन्न करता है। N-प्रकार अर्धचालक के छिद्र p क्षेत्र में प्रवाहित होते हैं, p क्षेत्र में मुक्त इलेक्ट्रॉन अर्धचालक n क्षेत्र में प्रवाहित होता है, और धारा प्रवाहित होती है।

फोटोट्रांजिस्टर फोटोडायोड जितने प्रतिक्रियाशील नहीं होते, लेकिन वे भी आउटपुट सिग्नल को इनपुट सिग्नल से सैकड़ों से 1,000 गुना तक बढ़ा देते हैं (आंतरिक विद्युत क्षेत्र के कारण)। इसलिए, वे कमज़ोर सिग्नल को भी पकड़ने के लिए पर्याप्त संवेदनशील होते हैं, जो एक फ़ायदा है।

वास्तव में, हम जो “प्रकाश अवरोधक” देखते हैं वह एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जिसका सिद्धांत और तंत्र समान है।

हालाँकि, प्रकाश अवरोधकों का उपयोग आमतौर पर सेंसर के रूप में किया जाता है और ये प्रकाश उत्सर्जक तत्व और प्रकाश ग्रहण करने वाले तत्व के बीच एक प्रकाश अवरोधक वस्तु डालकर अपनी भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, इसका उपयोग वेंडिंग मशीनों और एटीएम में सिक्कों और बैंक नोटों का पता लगाने के लिए किया जा सकता है।

2 विशेषताएं

चूँकि ऑप्टोकपलर प्रकाश के माध्यम से संकेत प्रेषित करता है, इसलिए इनपुट और आउटपुट के बीच का इन्सुलेशन एक प्रमुख विशेषता है। उच्च इन्सुलेशन न केवल शोर से आसानी से प्रभावित होता है, बल्कि आसन्न सर्किटों के बीच आकस्मिक धारा प्रवाह को भी रोकता है, जो सुरक्षा की दृष्टि से अत्यंत प्रभावी है। और इसकी संरचना भी अपेक्षाकृत सरल और उचित है।

अपने लंबे इतिहास और विभिन्न निर्माताओं की समृद्ध उत्पाद श्रृंखला के कारण, ऑप्टोकपलर का एक अनूठा लाभ यह भी है कि इसमें भौतिक संपर्क न होने के कारण, पुर्जों के बीच घिसाव कम होता है और जीवनकाल लंबा होता है। दूसरी ओर, इसकी एक विशेषता यह भी है कि इसकी चमकदार दक्षता में उतार-चढ़ाव आसानी से होता है, क्योंकि समय बीतने और तापमान में बदलाव के साथ एलईडी धीरे-धीरे खराब होती जाती है।

खासकर जब पारदर्शी प्लास्टिक के आंतरिक घटक लंबे समय तक धुंधले हो जाते हैं, तो यह बहुत अच्छी रोशनी नहीं दे सकता। हालाँकि, किसी भी स्थिति में, यांत्रिक संपर्क के संपर्क की तुलना में इसका जीवनकाल बहुत लंबा होता है।

फोटोट्रांजिस्टर आमतौर पर फोटोडायोड की तुलना में धीमे होते हैं, इसलिए इनका उपयोग उच्च गति संचार के लिए नहीं किया जाता है। हालाँकि, यह कोई नुकसान नहीं है, क्योंकि कुछ घटकों में गति बढ़ाने के लिए आउटपुट साइड पर प्रवर्धन सर्किट होते हैं। वास्तव में, सभी इलेक्ट्रॉनिक सर्किटों को गति बढ़ाने की आवश्यकता नहीं होती है।

2 उपयोग

फोटोइलेक्ट्रिक कपलरमुख्य रूप से स्विचिंग संचालन के लिए उपयोग किए जाते हैं। स्विच चालू करने से सर्किट सक्रिय हो जाएगा, लेकिन उपरोक्त विशेषताओं, विशेष रूप से इन्सुलेशन और लंबे जीवन के दृष्टिकोण से, यह उच्च विश्वसनीयता की आवश्यकता वाले परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है। उदाहरण के लिए, शोर चिकित्सा इलेक्ट्रॉनिक्स और ऑडियो उपकरण/संचार उपकरणों का दुश्मन है।

इसका उपयोग मोटर ड्राइव सिस्टम में भी किया जाता है। मोटर की वजह यह है कि जब इसे चलाया जाता है तो इसकी गति इन्वर्टर द्वारा नियंत्रित होती है, लेकिन उच्च आउटपुट के कारण यह शोर उत्पन्न करता है। यह शोर न केवल मोटर को खराब करेगा, बल्कि "ग्राउंड" से होकर परिधीय उपकरणों को भी प्रभावित करेगा। विशेष रूप से, लंबी तारों वाले उपकरण इस उच्च आउटपुट शोर को आसानी से पकड़ लेते हैं, इसलिए यदि यह कारखाने में होता है, तो इससे भारी नुकसान होगा और कभी-कभी गंभीर दुर्घटनाएँ भी हो सकती हैं। स्विचिंग के लिए अत्यधिक इंसुलेटेड ऑप्टोकपलर्स का उपयोग करके, अन्य सर्किट और उपकरणों पर प्रभाव को कम किया जा सकता है।

दूसरा, ऑप्टोकपलर्स का चयन और उपयोग कैसे करें

उत्पाद डिज़ाइन में अनुप्रयोग के लिए सही ऑप्टोकपलर का उपयोग कैसे करें? निम्नलिखित माइक्रोकंट्रोलर विकास इंजीनियर ऑप्टोकपलर का चयन और उपयोग कैसे करें, यह समझाएँगे।

① हमेशा खुला और हमेशा बंद

फोटोकपलर दो प्रकार के होते हैं: एक प्रकार जिसमें वोल्टेज लागू न होने पर स्विच बंद (ऑफ) हो जाता है, एक प्रकार जिसमें वोल्टेज लागू होने पर स्विच चालू (ऑफ) हो जाता है, और एक प्रकार जिसमें वोल्टेज न होने पर स्विच चालू (ऑफ) हो जाता है। वोल्टेज लागू होने पर स्विच चालू करें और बंद करें।

पहले वाले को सामान्य रूप से खुला और दूसरे वाले को सामान्य रूप से बंद कहा जाता है। कैसे चुनें, यह सबसे पहले इस बात पर निर्भर करता है कि आपको किस तरह के सर्किट की ज़रूरत है।

② आउटपुट करंट और लागू वोल्टेज की जाँच करें

फोटोकपलर्स में सिग्नल को बढ़ाने का गुण होता है, लेकिन ये हमेशा इच्छानुसार वोल्टेज और करंट से होकर नहीं गुजरते। बेशक, इन्हें रेटेड किया जाता है, लेकिन वांछित आउटपुट करंट के अनुसार इनपुट साइड से वोल्टेज लगाना ज़रूरी होता है।

अगर हम उत्पाद डेटा शीट देखें, तो हमें एक चार्ट दिखाई देगा जहाँ ऊर्ध्वाधर अक्ष आउटपुट करंट (कलेक्टर करंट) है और क्षैतिज अक्ष इनपुट वोल्टेज (कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज) है। कलेक्टर करंट एलईडी लाइट की तीव्रता के अनुसार बदलता रहता है, इसलिए वोल्टेज को वांछित आउटपुट करंट के अनुसार लगाएँ।

हालाँकि, आपको लग सकता है कि यहाँ परिकलित आउटपुट करंट आश्चर्यजनक रूप से छोटा है। यह वह करंट मान है जो समय के साथ एलईडी की गिरावट को ध्यान में रखते हुए भी विश्वसनीय रूप से आउटपुट किया जा सकता है, इसलिए यह अधिकतम रेटिंग से कम है।

इसके विपरीत, ऐसे मामले भी होते हैं जहाँ आउटपुट करंट ज़्यादा नहीं होता। इसलिए, ऑप्टोकपलर चुनते समय, "आउटपुट करंट" की सावधानीपूर्वक जाँच करें और उसके अनुरूप उत्पाद चुनें।

③ अधिकतम धारा

अधिकतम चालन धारा वह अधिकतम धारा मान है जिसे ऑप्टोकपलर चालन के दौरान सहन कर सकता है। पुनः, हमें खरीदने से पहले यह सुनिश्चित करना होगा कि परियोजना को कितने आउटपुट की आवश्यकता है और इनपुट वोल्टेज क्या है। सुनिश्चित करें कि अधिकतम मान और प्रयुक्त धारा सीमाएँ नहीं हैं, बल्कि कुछ मार्जिन है।

④ फोटोकपलर को सही ढंग से सेट करें

सही ऑप्टोकपलर चुनने के बाद, आइए इसे एक वास्तविक प्रोजेक्ट में इस्तेमाल करें। इसकी स्थापना स्वयं आसान है, बस प्रत्येक इनपुट साइड सर्किट और आउटपुट साइड सर्किट से जुड़े टर्मिनलों को जोड़ें। हालाँकि, ध्यान रखें कि इनपुट साइड और आउटपुट साइड का संरेखण गलत न हो। इसलिए, आपको डेटा तालिका में दिए गए प्रतीकों की भी जाँच करनी चाहिए, ताकि पीसीबी बोर्ड बनाने के बाद आपको यह न लगे कि फोटोइलेक्ट्रिक कपलर फ़ुट गलत है।