Accoppiatori ottici - Tipi e applicazioni

Optoisolatori o Optoaccoppiatori, sono costituiti da un dispositivo emettitore di luce e un dispositivo fotosensibile, il tutto racchiuso in un unico pacchetto, ma senza connessione elettrica tra i due, solo un raggio di luce. L'emettitore di luce è quasi sempre un LED. Il dispositivo fotosensibile può essere un fotodiodo, un fototransistor o più dispositivi esoterici come tiristori, TRIAC ecc.

Al giorno d'oggi molte apparecchiature elettroniche utilizzano l'accoppiatore opt nel circuito. Un accoppiatore ottico o talvolta indicato come isolatore ottico consente a due circuiti di scambiare segnali pur rimanendo elettricamente isolati. Questo di solito si ottiene utilizzando la luce per trasmettere il segnale. Il progetto standard dei circuiti dell'accoppiatore opt utilizza un LED che brilla su un fototransistor, di solito è un transistor npn e non pnp. Il segnale viene applicato al LED, che poi brilla sul transistor nell'IC.

La luce è proporzionale al segnale, quindi il segnale viene così trasferito al fototransistor. Gli accoppiatori ottici possono anche essere forniti in pochi moduli come SCR, fotodiodi, TRIAC di altri interruttori a semiconduttore come uscita e lampade a incandescenza, lampadine al neon o altre sorgenti luminose.

Il più comunemente usato è un fotoaccoppiatore MOC3021 una combinazione di tipo LED diac. Questo IC è interfacciato con un microcontrollore e un LED è collegato in serie all'IC, che si illumina per indicare un logica Impulso alto dal microcontrollore in modo che possiamo sapere che la corrente scorre nel LED interno dell'opto-IC. Quando viene fornita una logica alta, la corrente scorre attraverso il LED dal pin1 al 2. Quindi, in questo processo, la luce del LED cade su DIAC causando la chiusura di 6 e 4. Durante ogni semiciclo la corrente fluisce attraverso il gate, il resistore in serie e attraverso l'opto-diac affinché il tiristore / triac principale si attivi affinché il carico funzioni.

L'accoppiatore ottico di solito si trova nel circuito di alimentazione a commutazione di molte apparecchiature elettroniche. È collegato tra la parte primaria e secondaria degli alimentatori. L'applicazione o la funzione dell'optoaccoppiatore nel circuito è di:

1. Monitorare l'alta tensione
2. Campionamento della tensione di uscita per la regolazione
3. Micro di controllo del sistema per accensione / spegnimento
4. Isolamento da terra

Questo è il principio utilizzato negli Opto-Diac, gli Opto-Diac sono disponibili sotto forma di circuiti integrati e possono essere implementati utilizzando un semplice circuito.

Fornire semplicemente un piccolo impulso al momento giusto al diodo a emissione di luce nella confezione. La luce prodotta dal LED attiva le proprietà fotosensibili del diac e l'alimentazione è accesa. L'isolamento tra i circuiti a bassa e ad alta potenza in questi dispositivi collegati otticamente è tipicamente di diverse migliaia di volt.

Descrizione pin Opto-Diacs:

Disponibili 4 diversi accoppiatori ottici

1. MOC3020

Viene fornito in DIP a 6 pin è mostrato in figura:

Principio di funzionamento di MOC3020:

I MOC3020 sono progettati per l'interfacciamento tra controlli elettronici e triac di potenza per il controllo di carichi resistivi e induttivi per operazioni Vac. Il principio utilizzato negli accoppiatori ottici è che i MOC sono prontamente disponibili in forma di circuito integrato e non richiedono circuiti molto complessi per farli funzionare. Basta dare un piccolo impulso al momento giusto al LED nella confezione. La luce prodotta dal LED attiva le proprietà fotosensibili del diac e l'alimentazione è accesa. L'isolamento tra i circuiti a bassa potenza e ad alta potenza in questi dispositivi collegati otticamente è tipicamente di poche migliaia di volt.

Caratteristiche di MOC3020:

• Uscita driver Photo-TRIAC da 400 V.
• Sorgente infrarossa al gallio-arseniuro-diodo e driver triac in silicio accoppiato otticamente
• Alto isolamento - 500 Vpicco
• Driver di uscita progettato per 220 Vac
• DIP plastica standard a 6 terminali
• Direttamente intercambiabile con Motorola MOC3020, MOC3021 e MOC3022

Applicazioni tipiche di MOC3020:

• Comandi elettrovalvola
• Alimentatori per lampade
• Interfacciamento di microprocessori a periferiche 115/240 Vac
• Controlli del motore
• Dimmer per lampade a incandescenza

Applicazione di MOC3020:

Il circuito mostrato di seguito è un tipico circuito utilizzato per il controllo del carico CA dal microcontrollore, un LED può essere collegato in serie con MOC3021, LED per indicare quando alto è dato dal micro controller in modo che possiamo sapere che la corrente scorre nel LED interno del accoppiatore ottico L'idea è quella di utilizzare una lampada di potenza la cui attivazione richiede una tensione di rete CA anziché una tensione CC. In questo modo, la rete di alimentazione CA che stiamo cercando di accendere la lampada e non è necessaria alcuna alimentazione esterna. Per passare la corrente CA alla lampada, dobbiamo utilizzare un triac accoppiato, una lampada e un diac sono mostrati nel circuito sottostante. Si dice che un triac sia come un interruttore controllato AC. Ha tre terminali M1, M2 e gate. Un TRIAC, il carico della lampada e una tensione di alimentazione sono collegati in serie. Quando l'alimentazione è attiva al ciclo positivo, la corrente scorre attraverso la lampada, i resistori, il diac e il gate e raggiunge l'alimentazione e quindi solo la lampada si accende per quel mezzo ciclo direttamente attraverso i terminali M2 e M1 del triac. Nel mezzo ciclo negativo si ripete la stessa cosa. Pertanto la lampada si illumina in entrambi i cicli in modo controllato a seconda degli impulsi di attivazione sull'isolatore ottico come si vede nel grafico sotto. Se questo viene dato a un motore invece che a una lampada, la potenza viene controllata con conseguente controllo della velocità.

2. MOC3021

MOC3021 è un fotoaccoppiatore progettato per l'attivazione di TRIAC. Usando questo possiamo innescare ovunque nel ciclo, quindi possiamo chiamarli come accoppiatori ottici diversi da zero. I MOC3021 sono molto utilizzati e possono essere ottenuti abbastanza facilmente da molte fonti. Viene fornito nel DIP a 6 pin mostrato in figura.

MOC3021 (accoppiatore ottico)

Descrizione pin:

Pin 1: anodo

Pin 2: catodo

Pin 3: nessuna connessione (NC)

Pin 4: terminale principale

Pin 5: nessuna connessione (NC)

Pin 6: terminale principale

Caratteristiche:

• Uscita driver foto-triac 400 V.
• Sorgente infrarossa con diodo arseniuro di gallio e driver triac in silicio accoppiato otticamente
• Picco 7500 V ad alto isolamento
• Driver di uscita progettato per 220 Vac
• DIP plastica standard a 6 terminali

Ci sono molte applicazioni di MOC3021 come controlli di elettrovalvole, reattori per lampade, microprocessori di interfacciamento a periferiche 115/240 Vac, controlli motore e dimmer per lampade ad incandescenza.

Applicazione di MOC3021:

Dal circuito sottostante, il più comunemente usato è un fotoaccoppiatore MOC3021 con una combinazione di tipo LED diac. Inoltre, durante l'utilizzo con il microcontrollore e un LED può essere collegato in serie con MOC3021, LED per indicare quando alto è dato dal micro controller in modo che possiamo sapere che la corrente scorre nel LED interno dell'optoaccoppiatore. Quando viene fornito un valore logico alto, la corrente fluisce attraverso il LED dal pin 1 al 2. Quindi in questo processo la luce del LED cade su DIAC causando la chiusura di 6 e 4. Durante ogni semiciclo la corrente fluisce attraverso il gate, il resistore in serie e attraverso l'opto-diac affinché il tiristore / triac principale si attivi affinché il carico funzioni.

3. MCT2E

Ecco un video sul fotoaccoppiatore MCT2E

La serie MCT2E di dispositivi optoaccoppiatori è costituita da LED a infrarossi all'arseniuro di gallio e da un fototransistor NPN in silicio. Sono confezionati in un pacchetto DIP a 6 pin e disponibili con ampia spaziatura dei conduttori.

Pin 1: anodo.

Pin 2: catodo.

Pin 3: nessuna connessione.

Pin 4: Emettitore.

Pin 5: Collector.

Pin 6: base.

Caratteristiche:

• Tensione di prova di isolamento 5000 VRMS
• Interfacce con famiglie logiche comuni
• Capacità di accoppiamento ingresso-uscita<0.5 pF
• Pacchetto a 6 pin dual-in-line standard del settore
• Conforme alla direttiva RoHS 2002/95 / CE

L'optoaccoppiatore si trova solitamente nel circuito di alimentazione a commutazione, nel pilotaggio di relè di lettura, nei controlli industriali, negli ingressi logici digitali e in molte apparecchiature elettroniche

Applicazione di MCT2E:

È una combinazione di 1 LED e un transistor. Il pin 6 del transistor non è generalmente utilizzato e quando la luce cade sulla giunzione base-emettitore allora si commuta e il pin5 si azzera.

• Quando lo zero logico viene fornito come input, la luce non cade sul transistor, quindi non conduce, il che fornisce uno logico come output.
• Quando la logica 1 è data come ingresso, la luce cade sul transistor in modo che conduca, che fa accendere il transistor e forma un cortocircuito che rende l'uscita logica zero poiché il collettore del transistor è collegato a terra.

4. MOC363

I dispositivi MOC3063 sono costituiti da diodi emettitori di infrarossi all'arseniuro di gallio accoppiati otticamente a rilevatori monolitici in silicio che svolgono le funzioni di driver triac bilaterali a tensione zero. È anche un DIP a 6 pin mostrato in figura:

Descrizione pin:

Pin 1: Anodo

Pin 2: Cathode

Pin 3: Nessuna connessione (NC)

Pin 4: Terminal principale

Pin 5: Nessuna connessione (NC)

Pin 6: Terminal principale

Caratteristiche:

• Semplifica il controllo logico dell'alimentazione 115/240 Vac
• Tensione zero crossing
• dv / dt di 1500 V / µs tipico, 600 V / µs garantiti
• Riconosciuto VDE
• Riconosciuto Underwriters Laboratories (UL)

Applicazioni:

• Comandi elettrovalvola
• Interruttori statici
• Controlli della temperatura
• Avviatori e driver per motori CA.
• Controlli di illuminazione
• Contattori E.M.
• Relè a stato solido

Funzionamento di MOC3063:

Dal circuito, abbiamo un fotoaccoppiatore MOC3063 con una combinazione di tipo SCR a LED. Inoltre, durante l'utilizzo di questo accoppiatore ottico con microcontrollore, è possibile collegare un LED in serie con il LED MOC3063 per indicare quando alto è dato dal microcontrollore in modo tale che possiamo sapere che la corrente scorre nel LED interno dell'accoppiatore ottico. Quando viene fornito un valore logico alto, la corrente fluisce attraverso il LED dal pin 1 al 2. La luce del LED cade su SCR provocando la chiusura di 6 e 4 solo alla croce di zero della tensione di alimentazione. Durante ogni semiciclo la corrente fluisce attraverso il gate SCR, il resistore in serie esterno e attraverso l'SCR affinché il tiristore / triac principale si inneschi affinché il carico all'inizio del ciclo di alimentazione funzioni sempre.

Ecco un video di interfacciamento di un fotoaccoppiatore a un TRIAC