ऑप्टोकपलर, जो ऑप्टिकल संकेतों को माध्यम के रूप में उपयोग करके सर्किट को जोड़ते हैं, उन क्षेत्रों में सक्रिय तत्व हैं जहां उच्च परिशुद्धता अपरिहार्य है, जैसे कि ध्वनिकी, चिकित्सा और उद्योग, उनकी उच्च बहुमुखी प्रतिभा और विश्वसनीयता, जैसे कि स्थायित्व और इन्सुलेशन के कारण।
लेकिन ऑप्टोकपलर कब और किन परिस्थितियों में काम करता है, और इसके पीछे का सिद्धांत क्या है? या फिर जब आप अपने इलेक्ट्रॉनिक्स के काम में ऑप्टोकपलर का उपयोग करते हैं, तो शायद आपको यह पता न हो कि इसे कैसे चुनें और उपयोग करें। क्योंकि ऑप्टोकपलर को अक्सर "फोटोट्रांसिस्टर" और "फोटोडायोड" के साथ भ्रमित किया जाता है। इसलिए, इस लेख में ऑप्टोकपलर क्या है, इसका परिचय दिया जाएगा।
फोटोकप्लर क्या होता है?
ऑप्टोकपलर एक इलेक्ट्रॉनिक घटक है जिसका व्युत्पत्ति ऑप्टिकल से हुई है।
कपलर का अर्थ है "प्रकाश से युग्मन"। इसे कभी-कभी ऑप्टोकपलर, ऑप्टिकल आइसोलेटर, ऑप्टिकल इंसुलेशन आदि नामों से भी जाना जाता है। इसमें प्रकाश उत्सर्जक तत्व और प्रकाश ग्रहण करने वाला तत्व होता है, और यह ऑप्टिकल सिग्नल के माध्यम से इनपुट और आउटपुट सर्किट को जोड़ता है। इन सर्किटों के बीच कोई विद्युत संबंध नहीं होता है, दूसरे शब्दों में, यह एक प्रकार का इन्सुलेशन होता है। इसलिए, इनपुट और आउटपुट के बीच सर्किट कनेक्शन अलग-अलग होता है और केवल सिग्नल का संचार होता है। इनपुट और आउटपुट के बीच उच्च वोल्टेज इन्सुलेशन के साथ, यह काफी भिन्न इनपुट और आउटपुट वोल्टेज स्तरों वाले सर्किटों को सुरक्षित रूप से जोड़ता है।
इसके अतिरिक्त, इस प्रकाश संकेत को प्रसारित या अवरुद्ध करके, यह एक स्विच के रूप में कार्य करता है। विस्तृत सिद्धांत और कार्यप्रणाली को बाद में समझाया जाएगा, लेकिन फोटोकपलर का प्रकाश उत्सर्जक तत्व एक एलईडी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड) है।
1960 के दशक से लेकर 1970 के दशक तक, जब एलईडी का आविष्कार हुआ और उनमें महत्वपूर्ण तकनीकी प्रगति हुई,Optoelectronicsतेजी से विकास हुआ। उस समय, विभिन्नऑप्टिकल उपकरणकई आविष्कार हुए, जिनमें से एक फोटोइलेक्ट्रिक कपलर था। इसके बाद, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स तेजी से हमारे जीवन में समाहित हो गया।
① सिद्धांत/तंत्र
ऑप्टोकपलर का सिद्धांत यह है कि प्रकाश उत्सर्जक तत्व इनपुट विद्युत सिग्नल को प्रकाश में परिवर्तित करता है, और प्रकाश ग्रहण करने वाला तत्व प्रकाश को वापस आउटपुट सर्किट में भेजता 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 दिशा में होते हैं।
प्रकाश उत्सर्जक तत्वों में प्रयुक्त अर्धचालक एलईडी (लाइट-एमिटिंग डायोड) है। वहीं, प्रकाश ग्रहण करने वाले उपकरणों में कई प्रकार के अर्धचालक प्रयुक्त होते हैं, जो उपयोग के वातावरण, बाहरी आकार, कीमत आदि पर निर्भर करते हैं, लेकिन सामान्यतः सबसे अधिक प्रयुक्त होने वाला फोटोट्रांसिस्टर है।
निष्क्रिय अवस्था में, फोटोट्रांसिस्टर सामान्य अर्धचालकों की तुलना में बहुत कम धारा प्रवाहित करते हैं। प्रकाश के आपतित होने पर, फोटोट्रांसिस्टर पी-प्रकार के अर्धचालक और एन-प्रकार के अर्धचालक की सतह पर एक फोटोइलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न करता है। एन-प्रकार के अर्धचालक में मौजूद छिद्र पी क्षेत्र में प्रवाहित होते हैं, पी क्षेत्र में मौजूद मुक्त इलेक्ट्रॉन एन क्षेत्र में प्रवाहित होते हैं, और इस प्रकार धारा प्रवाहित होने लगती है।
फोटोट्रांजिस्टर, फोटोडायोड की तुलना में उतने प्रतिक्रियाशील नहीं होते, लेकिन इनमें भी इनपुट सिग्नल की तुलना में आउटपुट को सैकड़ों से लेकर 1000 गुना तक बढ़ाने की क्षमता होती है (आंतरिक विद्युत क्षेत्र के कारण)। इसलिए, ये कमजोर संकेतों को भी ग्रहण करने में सक्षम होते हैं, जो एक लाभ है।
दरअसल, हम जो "प्रकाश अवरोधक" देखते हैं, वह उसी सिद्धांत और कार्यप्रणाली पर आधारित एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है।
हालांकि, लाइट इंटरप्टर आमतौर पर सेंसर के रूप में उपयोग किए जाते हैं और प्रकाश उत्सर्जक तत्व और प्रकाश ग्रहण करने वाले तत्व के बीच प्रकाश को अवरुद्ध करने वाली वस्तु को रखकर अपना कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, इसका उपयोग वेंडिंग मशीनों और एटीएम में सिक्कों और नोटों का पता लगाने के लिए किया जा सकता है।
2 विशेषताएं
ऑप्टोकपलर प्रकाश के माध्यम से सिग्नल संचारित करता है, इसलिए इनपुट और आउटपुट साइड के बीच इन्सुलेशन इसकी एक प्रमुख विशेषता है। उच्च इन्सुलेशन शोर से आसानी से प्रभावित नहीं होता, बल्कि आसन्न सर्किटों के बीच आकस्मिक विद्युत प्रवाह को भी रोकता है, जो सुरक्षा की दृष्टि से अत्यंत प्रभावी है। साथ ही, इसकी संरचना अपेक्षाकृत सरल और तर्कसंगत है।
अपने लंबे इतिहास और विभिन्न निर्माताओं के उत्पादों की विस्तृत श्रृंखला के कारण ऑप्टोकपलर का एक अनूठा लाभ है। 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 प्रकाश दक्षता में उतार-चढ़ाव आसानी से हो सकता है, क्योंकि एलईडी समय और तापमान में बदलाव के साथ धीरे-धीरे खराब होती जाती है।
विशेषकर जब पारदर्शी प्लास्टिक के आंतरिक घटक लंबे समय तक धुंधले हो जाते हैं, तो उससे प्रकाश का प्रवाह बहुत अच्छा नहीं रहता। हालांकि, किसी भी स्थिति में, यांत्रिक संपर्क की तुलना में इसका जीवनकाल काफी लंबा होता है।
फोटोट्रांजिस्टर आमतौर पर फोटोडायोड की तुलना में धीमे होते हैं, इसलिए इनका उपयोग उच्च गति संचार में नहीं किया जाता है। हालांकि, 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।
③ उपयोग
फोटोइलेक्ट्रिक कपलरइनका उपयोग मुख्य रूप से स्विचिंग कार्यों के लिए किया जाता है। स्विच को चालू करने पर सर्किट सक्रिय हो जाता है, लेकिन उपरोक्त विशेषताओं, विशेष रूप से इन्सुलेशन और लंबी आयु के कारण, 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 में यह समस्या तब आती है जब उसे चलाने के दौरान उसकी गति को इन्वर्टर द्वारा नियंत्रित किया जाता है, लेकिन उच्च आउटपुट के कारण यह शोर उत्पन्न करता है। यह शोर न केवल मोटर को खराब कर सकता है, बल्कि "ग्राउंड" के माध्यम से प्रवाहित होकर अन्य उपकरणों को भी प्रभावित कर सकता है। विशेष रूप से, लंबी वायरिंग वाले उपकरण इस उच्च आउटपुट शोर को आसानी से ग्रहण कर लेते हैं, इसलिए यदि यह किसी कारखाने में होता है, तो इससे भारी नुकसान हो सकता है और कभी-कभी गंभीर दुर्घटनाएं भी हो सकती हैं। स्विचिंग के लिए उच्च इन्सुलेशन वाले ऑप्टोकपलर्स का उपयोग करके, अन्य सर्किटों और उपकरणों पर पड़ने वाले प्रभाव को कम किया जा सकता है।
दूसरा, ऑप्टोकपलर का चयन और उपयोग कैसे करें
उत्पाद डिजाइन में सही ऑप्टोकपलर का उपयोग कैसे करें? निम्नलिखित माइक्रोकंट्रोलर विकास इंजीनियर ऑप्टोकपलर के चयन और उपयोग के बारे में बताएंगे।
① हमेशा खुला और हमेशा बंद
फोटोकपलर दो प्रकार के होते हैं: एक प्रकार जिसमें वोल्टेज न होने पर स्विच बंद (ऑफ) हो जाता है, दूसरा प्रकार जिसमें वोल्टेज होने पर स्विच चालू (ऑफ) हो जाता है, और तीसरा प्रकार जिसमें वोल्टेज न होने पर स्विच चालू हो जाता है और वोल्टेज होने पर बंद हो जाता है।
पहले प्रकार के सर्किट को सामान्यतः खुला (नॉर्मली ओपन) और दूसरे प्रकार के सर्किट को सामान्यतः बंद (नॉर्मली क्लोज्ड) कहा जाता है। सही सर्किट का चुनाव इस बात पर निर्भर करता है कि आपको किस प्रकार का सर्किट चाहिए।
② आउटपुट करंट और एप्लाइड वोल्टेज की जाँच करें
फोटोकपलर में सिग्नल को बढ़ाने का गुण होता है, लेकिन यह हमेशा वोल्टेज और करंट को इच्छानुसार प्रवाहित नहीं करता है। बेशक, इसकी रेटिंग निर्धारित होती है, लेकिन वांछित आउटपुट करंट के अनुसार इनपुट साइड से वोल्टेज लगाना आवश्यक होता है।
उत्पाद डेटा शीट को देखने पर हमें एक चार्ट दिखाई देगा जिसमें ऊर्ध्वाधर अक्ष आउटपुट करंट (कलेक्टर करंट) और क्षैतिज अक्ष इनपुट वोल्टेज (कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज) को दर्शाता है। कलेक्टर करंट एलईडी प्रकाश की तीव्रता के अनुसार बदलता रहता है, इसलिए वांछित आउटपुट करंट के अनुसार वोल्टेज लगाएं।
हालांकि, आपको लग सकता है कि यहां गणना की गई आउटपुट धारा आश्चर्यजनक रूप से कम है। यह धारा का वह मान है जिसे समय के साथ एलईडी की कार्यक्षमता में 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 जहां आउटपुट करंट अधिक नहीं होता है। इसलिए, ऑप्टोकपलर का चयन करते समय, "आउटपुट करंट" की सावधानीपूर्वक जांच करें और उसके अनुरूप उत्पाद चुनें।
③ अधिकतम धारा
अधिकतम चालन धारा वह अधिकतम धारा मान है जिसे ऑप्टोकपलर चालकता के दौरान सहन कर सकता है। खरीदने से पहले, हमें यह सुनिश्चित करना होगा कि परियोजना को कितनी आउटपुट की आवश्यकता है और इनपुट वोल्टेज क्या है। यह सुनिश्चित करें कि अधिकतम मान और उपयोग की गई धारा सीमा न हों, बल्कि कुछ मार्जिन हो।
④ फोटोकपलर को सही ढंग से सेट करें
सही ऑप्टोकपलर चुनने के बाद, आइए इसे एक वास्तविक प्रोजेक्ट में इस्तेमाल करें। इंस्टॉलेशन आसान है, बस इनपुट साइड सर्किट और आउटपुट साइड सर्किट से जुड़े टर्मिनलों को आपस में जोड़ दें। हालांकि, इनपुट साइड और आउटपुट साइड की दिशा में गड़बड़ी न हो, इसका ध्यान रखें। इसलिए, डेटा टेबल में दिए गए सिंबल को भी ध्यान से देखें, ताकि पीसीबी बोर्ड बनाते समय आपको पता चले कि फोटोइलेक्ट्रिक कपलर का फुट गलत जगह पर लगा है।
पोस्ट करने का समय: 29 जुलाई 2023