Optokuplör Nedir? Ne İşe Yarar? Çalışma Prensibi

Optokuplör nedir: Aralarında elektriki bir bağlantı olmadan düşük ve yüksek gerilim ve akımları kontrol eden devre elemanıdır. Anahtarlama devrelerinde kullanılan bu elemana optokuplör denir.

Elektronik cihazların içinde, birçok küçük devre elemanları bulunur. Bunlardan biri de örümceğe benzeyen bacaklarıyla optokuplörlerdir. Bu küçük olan cihazların işlevleri oldukça büyüktür. Optokuplör, Optoizolatör, fotokuplör, optikal izolatör olarak da bilinir. Elektronik bir eleman olan optokuplörler, birbiri ile optik bağlantılı ışın vericiden ve foto alıcıdan oluşurlar.

Optokuplör Yapısı

Opto-izolatör, optokuplörün temel tasarımı, kızıl ötesi ışık üreten LED ve yayılan kızıl ötesi ışını algılamak için kullanılır. Yarı iletken ışığa duyarlı bir cihazdan oluşur. LED ve ışığa duyarlı cihaz elektrik bağlantıları için metal ayaklı ışık geçirmez bir gövde veya paket içine yerleştirilmiştir. Tek bir kılıf içerisinde girişi ile çıkışı arasında elektriksel izolasyonu sağlar.

Optokuplörün yapısında ışık verici olarak kullanılan LED diyotlar galyum arsenürden yapılmıştır. Optukuplörler “foto diyot“, “foto transistör”, “foto tristör“, “foto triyak” vb. gibi ışığa duyarlı bir alıcıdan oluşur.

Çeşitli optokuplor yapıları — **Optokuplor yapıları**

Optokuplör Çalışma Prensibi

Optokuplörün giriş uçlarında bir LED diyot vardır. Çıkış uçlarında ise LED diyotun yaydığı ışıktan etkilenerek, iletimi sağlayan bir adet foto eleman bulunur. Giriş uçlarına elektrik akımı verilir. Bu durumda LED diyot ışık yayar ve fototransistör tarafından algılanır.

optokuplör nedir — **4N25 optokuplör devresinin çalışması**

Şekilde 4N25 DIP-6 Transistor çıkışlı optokuplör entegresi verilmiştir. Bir adet LED tam karşısına milimetrik olarak yerleştirilmiş bir foto transistörden oluşmuştur. LED yandığı zaman transistör iletime geçer. LED sönük ise transistör yalıtımdadır.

Optokuplörün Avantajları

Opto kuplörlerin temel avantajı, nispeten küçük dijital sinyallerin çok büyük AC voltajlarını, akımlarını ve gücünü kontrol etmesine izin veren giriş ve çıkış terminalleri arasındaki yüksek elektriksel yalıtımıdır.

Optokuplör, hem algılayıcı hem de DC sinyalleriyle birlikte kullanılabilir. Foto-algılama cihazı öncelikle AC güç kontrol uygulamaları için tasarlanmıştır. Bundan dolayı SCR (tristör) veya opak kullanan optokuplörlere sahiptir.

Mekanik parçaları yoktur.
İki devre arasında büyük izolasyon vardır.
Yüksek işletme hızları,
Sıçramasız anahtarlama,
Boyutları küçüktür,
Titreşim ve sarsıntıya duyarsızlık,
Devingen parçaların olmaması,
Mantık ve mikroişlemci devreleri ile uyumluluk,
DC ile 100+MHz arası bant genişliği, olarak sıralanabilir.

Dezavantajları

Gücü düşüktür.

Fototransistör Optokuplör

Foto-transistöre gelen akım yoğunluğu elektrik sinyaliyle orantılı olan bir kızıl ötesi ışık yayan giriş LED’ inden geçer. Yayılan bu ışık, foto-transistörün tabanına düşer. Normal bir bipolar transistöre benzer şekilde açılmasına ve iletilmesine sebep olur.

Foto-transistörün taban bağlantısı, LED’lerin kızılötesi ışık enerjisine maksimum hassasiyet için açık bırakılabilir. Ya da anahtarlama hassasiyetini kontrol etmek için harici yüksek değerli direnç ile toprağa bağlanabilir. Bu da onu daha kararlı ve yanlışa karşı dirençli duruma getirir.

LED’ den akan akım kesildiğinde, yayılan kızılötesi ışık kesilir ve iletim durur. Foto-transistör, çıkış devresindeki akımı değiştirmek için kullanılabilir. LED’in ve ışığa duyarlı cihazın spektral tepkisi, cam, plastik veya hava gibi. şeffaf bir ortam tarafından ayrılarak yakından eşleştirilir. Bir optokuplörün giriş ve çıkışı arasında doğrudan elektriksel bağlantı olmadığı için 10kV’ a kadar elektriksel izolasyon sağlanır.

Optokuplör Çeşitleri

Optokuplör çeşitleri kullanmış olduğu LED diyot ile sensöre göre;

Foto-transistör ve foto-darlington cihazları esas olarak DC devrelerinde kullanım içindir. Foto-SCR ve foto-triyak ise AC güçle çalışan devrelerin kontrol edilmesini sağlar. LED-fotodiyot, LED-Lazer, lamba-fotodirenç çiftleri, yansıtıcı ve oluklu optokuplörler gibi. birçok kaynak sensör kombinasyonu vardır.

Dirençli Optokuplör

Doğrusal akkor teli lamba, neon lamba veya infrared LED kullanılabilir. Sensör olarak CdS veya CdSe foto direnç kullanılmaktadır. Hızı genel olarak düşüktür.

Diyot Optokuplör

Infrared LED ışık ve silikon fotodiyot sensör kullanır. Hızı yüksektir. Foto diyotlu optokuplörde LED’den yayılan ışığın şiddeti artmaya başladıkça foto diyot iletime geçer. Üzerinden geçen akım ışık şiddetiyle doğru orantılı artar. Böylece foto diyot anot-katot arası iletime geçerek istenen bir devre elemanını kontrol eder.

Triak Optokuplör

Infrared LED ile çalışır. Sensör olarak alternatif akım kullanılmaktadır. Hızı yavaş ve orta arasındadır. Bu tip optokuplör konfigürasyonu, lambalar ve motorlar gibi AC şebekeden beslenen yükü kontrol etmek için kullanılır. Çok basit bir katı hal röle uygulamasının temelini oluşturur.

Ayrıca bir tristörden (SCR) farklı olarak, bir triyak, endüktif yükleri değiştirir. Ağır ani akımlar olmadan yükün tam güç almasını sağlayan sıfır geçiş algılama ile ana AC döngüsünün her iki yarısında da iletebilir.

Transistör Optokuplör

Infrared LED kullanılır. Sensör olarak çift kutuplu silikon fototransistör veya darlington tipi fototransistör kullanır. Ortalama bir hıza sahiptir.

Katı Hal Röle

Infrared LED kümesi ve sensör olarak fotodiyot kümesi kullanır. Hızı yavaştan hızlıya kadar çıkabilmektedir.

SCR Optokuplör

Infrared LED ve silikonlu doğrultucu sensör kullanır. Hızı yavaş ve orta arasıdır. SCR (tristör) veya triyak kullanan optokuplörler ile hem DC hem de AC sinyalleriyle kullanılabilir. Çünkü foto algılama cihazı öncelikle AC güç kontrol uygulamaları için tasarlanmıştır.

Optokuplör Sembolü

Optokuplörler, devre çizimlerinde şu sembol ile gösterilir:

Optokuplör Sağlamlık Testi

Optokuplör ölçümü iki voltmetre ile yapılabilir. Yada basit optokuplör test devresi ile de yapılır. Optik kuplörler entegre kılıf içindedir. Optik kuplörün sağlamlığı kontrol edilirken kataloğu ve iç bağlantı şemasına bakılır.

Şekil a ve şekil b görülen devre kurulur.
Voltmetre optokuplörün 4 ve 5 numaralı pinlerine bağlanır.
Butona basılmadığında optokuplördeki LED ve transistör iletimde olmaz. Bu durumda Vce’ de kaynak gerilimi görülecektir.
B1 butonuna basıldığında transistör iletimde olacağından Vce yaklaşık 0 V görülecektir. Bu değerler optokuplörün sağlam olduğunu göstermektedir.
LED’in yanması infrared LED’in de sağlam olduğunu göstermektedir.
Şekil b’ de anahtarlama devresinde butona basıldığında LED yanıyorsa optokuplör sağlamdır.