Apa itu Optocoupler:Cara Kerjanya dan Lainnya

Apa itu Optocoupler? Sebagai perancang, insinyur, atau penghobi PCB, Anda memiliki berbagai macam sakelar, relai, dan skrup untuk menyesuaikan PCB Anda. Dengan semua komponen dan opsi PCB yang tersedia di pasaran, sulit untuk memutuskan mana yang paling sesuai dengan proyek Anda.

Misalnya, Anda mungkin bertanya-tanya apa yang dilakukan optocoupler dan bagaimana perbedaannya dengan relai lainnya. Inilah yang ingin dijelaskan oleh panduan berikut. Di dalamnya, kami akan menjelajahi optocoupler, berbagai jenisnya, dan bagaimana hal itu dapat menguntungkan Anda dan proyek Anda.

Apa itu Optocoupler

Optocoupler memiliki banyak nama. Anda dapat menyebutnya sebagai optoisolator, photocoupler, coupler optik, isolator optik, atau hanya optocoupler. Beberapa orang bahkan mungkin menyebutnya sebagai opsi. Namun demikian, optocoupler adalah komponen elektronik terintegrasi. Umumnya, tipe paling dasar terdiri dari bodi persegi panjang dengan empat pin. Setiap pin adalah subkomponen. Pin pertama adalah anoda , yang kedua adalah katoda , yang ketiga adalah kolektor, dan yang keempat adalah emitor .

LTV-816 1 saluran opto-isolator

Sumber:Wikimedia Commons

Selain itu, ada lekukan melingkar di sudut bodi utama dekat pin pertama. Hal ini memungkinkan kita untuk mengidentifikasi pin yang berbeda. Tubuh juga berisi beberapa teks yang memuat nomor bagian optocoupler. Oleh karena itu, kami menggunakannya untuk mengidentifikasi jenis optocoupler dan juga menemukan lembar data pabrikan.

Namun demikian, optocoupler pada dasarnya adalah relai solid-state yang menghubungkan dua sirkuit elektronik terpisah. Sirkuit pertama akan terhubung ke dua pin pertama (pin 1 dan 2), sedangkan sirkuit kedua akan terhubung ke dua pin terakhir (pin 3 dan 4). Hal ini memungkinkan sirkuit pertama untuk mengontrol sirkuit kedua.

Sangat mudah untuk salah mengira optocoupler dengan Integrated Circuit/microchip (IC) karena tampilannya. Ini terutama berlaku untuk optocoupler TRIAC.

Microchip Elektronik dengan latar belakang putih

Bagaimana Cara Kerja Optocoupler?

Kita dapat menggunakan optocoupler untuk mentransfer sinyal elektronik antara dua sirkuit yang terisolasi. Ini adalah salah satu atribut yang lebih penting. Terkadang lonjakan tegangan dan kebisingan dapat terjadi di satu sirkuit. Tanpa optocoupler yang mengisolasi sirkuit, gangguan ini dapat menyebar ke sirkuit kedua dan menyebabkan kerusakan. Optocoupler mencegah kerusakan ini terjadi di kedua sirkuit.

Selain itu, optocoupler hanya akan memungkinkan elektron mengalir dalam satu arah karena bahan semikonduktornya. Akibatnya, ini memungkinkan dua sirkuit yang saling berhubungan untuk menggunakan voltase dan arus yang berbeda.

Selain itu, ini memungkinkan Anda untuk memperluas kemampuan perangkat Anda. Hal ini sebagian besar disebabkan bagaimana memfasilitasi isolasi galvanik antara dua sirkuit yang terpisah. Misalnya, kita dapat menambahkan transistor ke sirkuit kedua tanpa mengganggu yang pertama dalam konfigurasi dua sirkuit. Ini akan memungkinkan Anda untuk mengontrol jumlah tegangan dan arus yang lebih tinggi. Selain itu, ini berpotensi memungkinkan Anda untuk mengotomatiskan kontrol sirkuit dengan menambahkan komponen elektronik.

Struktur Optocoupler

Optocoupler hadir dalam berbagai jenis dan konfigurasi. Namun, untuk membuat segalanya lebih mudah dipahami, kami akan fokus terutama pada versi fototransistor.

Diagram rangkaian optocoupler fototransistor

Sumber:Wikimedia Commons

Diagram di atas menggambarkan fototransistor yang menghubungkan dua rangkaian. Jika Anda perhatikan dengan cermat bagian fototransistor dari diagram, Anda akan melihat bahwa ada simbol LED di sebelah kiri:

Gambar simbol LED

Sumber:Wikimedia Commons

Sebaliknya, ada simbol transistor di kanan:

Gambar simbol transistor

Sumber:Wikimedia Commons

Kita dapat dengan mudah melihat gambar di atas bahwa fototransistor adalah versi modifikasi dari transistor normal. Selain itu, Anda dapat memahami mengapa kami menyebut terminal (ketiga dan keempat) di sisi transistor kolektor dan emitor . Selanjutnya, Anda juga dapat melihat mengapa kami memanggil terminal pertama dan kedua anoda dan katoda .

Transistor umumnya memiliki tiga terminal. Namun, ada sedikit perbedaan di sini. Pin basis dalam rangkaian transistor normal hilang dari rangkaian fototransistor. Ini karena transistor dalam optocoupler bekerja sedikit berbeda. Alih-alih menggunakan sinyal elektronik dari pin dasar, transistor dalam optocoupler menggunakan cahaya dari LED.

Cahaya bersinar dari LED dan mengenai transistor, menyalakannya dan membiarkan arus mengalir di sirkuit listrik utama. Mereka bereaksi terhadap input optik yang bertentangan dengan arus input listrik saja. Optocoupler datang dalam dua topologi umum. Komponen bagian dalam bisa duduk di atas satu sama lain atau bersebelahan.

topologi Optocoupler

Sumber:Wikimedia Commons

Meskipun kita tidak dapat melihat cara kerja bagian dalam fototransistor (kecuali jika tembus pandang), kita dapat membuatnya sendiri menggunakan rangkaian sederhana. Kami akan menjelajahinya lebih jauh di dalam panduan ini. Tapi pertama-tama, mari kita jelajahi jenis optocoupler lainnya.

Jenis Optocoupler

Optocoupler dipegang di antara sepasang pinset.

Ada enam jenis transistor yang paling umum. Mereka adalah:

• Otocoupler Resistif: Ini adalah optocoupler paling awal. Mereka menggunakan bola lampu pijar, lampu neon, dan LED inframerah GaAs sebagai sumber cahaya. Selain itu, mereka menggunakan kadmium sulfida untuk bahan transistor. Orang juga menyebut jenis optocoupler ini sebagai vactrols.
  Karena mereka adalah perangkat fotosensitif yang lebih tua, mereka sedikit lebih lambat daripada bentuk optocoupler yang lebih modern. Akibatnya, inilah mengapa mereka hampir usang.
• Dioda Optocoupler: Optocoupler dioda menggunakan LED inframerah gallium arsenide untuk sumber cahaya dan fotodioda silikon sebagai reseptor. Ini menjadikannya jenis optocoupler tercepat – terutama saat menggunakan dioda PIN.
• Transistor Optocoupler: Sama seperti optocoupler dioda, mereka juga menggunakan LED inframerah GaAs sebagai sumber cahaya. Namun, mereka menggunakan fototransistor silikon bipolar atau fototransistor Darlington sebagai sensor. Ini membuat kecepatan transfer dan waktu responsnya lebih cepat daripada optocoupler resistif tetapi lebih lambat dari optocoupler dioda.
• SRC Opto-terisolasi: SRC yang diisolasi secara opto menggunakan LED inframerah bersama dengan penyearah yang dikontrol silikon. Kecepatan transfer mereka dapat bervariasi. Namun, mereka tidak secepat optocoupler berbasis dioda dalam konfigurasi apa pun. Namun demikian, mereka masih memiliki waktu respons dan kecepatan transfer yang layak.
• TRIAC Opt-isolated: Jenis optocoupler ini menggunakan triode for alternating current (TRIAC) sebagai jenis sensor. Ini selain LED inframerah GaAs mereka sebagai sumber cahaya. Meskipun mereka tidak memiliki kecepatan transfer yang cepat, mereka memiliki rasio transfer saat ini yang sangat tinggi.
• Relai solid-state: Relay solid-state menggunakan setumpuk LED inframerah GaAs sebagai sumber cahaya. Selain itu, mereka menggunakan setumpuk fotodioda yang menggerakkan sepasang MOSFET atau IGBT tunggal sebagai sensor. Mereka dapat memiliki kecepatan transfer yang sangat tinggi dan rasio transfer arus yang tidak terbatas.

Cara Membuat Rangkaian Optocoupler Sederhana

Optocoupler dipegang di antara sepasang pinset di depan PCB

Daftar Bagian:

• 50-100K Ohm Light Dependent Resistor (LDR)
• 3V 0,02A Dioda Pemancar Cahaya Putih (LED)
• 2V 0,02A Dioda Pemancar Lampu Merah (LED)
• Baterai 9V x 2
• Beralih
• Resistor 300 Ohm
• Resistor 150 Ohm x 2 (atau resistor 300 Ohm)

Penjelasan dan petunjuk:

LED merah dan optocoupler

Optocoupler sederhana ini menggunakan resistor yang bergantung pada cahaya sederhana (LDR) dan LED putih. LDR memvariasikan resistansi bebannya berdasarkan paparan cahaya. Jadi, dalam kegelapan, ia memiliki resistensi yang sangat tinggi. Kebalikannya, ketika kita memaparkannya pada cahaya terang, ia memiliki hambatan yang kecil. Dalam konteks ini, itu akan berfungsi sebagai fotodioda kita.

Pada rangkaian primer, kita akan membutuhkan LED putih yang memiliki drop tegangan 3 volt dan menggunakan 0,02 amp. Selanjutnya, kami akan menggunakan baterai 9 volt sebagai catu daya dan mengontrol rangkaian menggunakan sakelar. Karena lampu LED putih membutuhkan arus 3 volt, kita membutuhkan resistor dengan penurunan 6 volt. Dengan demikian, resistor harus memiliki resistansi 300 Ohm ( (9V – 3V) 0,02A).

Jadi sirkuit utama Anda akan terdiri dari baterai, yang terhubung secara positif ke sakelar, resistor, dan lampu LED putih. Anda dapat menggunakan papan tempat memotong roti atau kawat untuk menghubungkan komponen. Secara keseluruhan, ini akan bertindak sebagai sirkuit kontrol kami.

Kami akan memiliki LED merah dengan drop tegangan 2 Volt dan arus listrik 0,02 Ampere di sirkuit sekunder.

Kami akan menggunakannya sebagai indikator untuk menunjukkan saat sirkuit bekerja. Selain itu, kami akan menghubungkan LDR ke sirkuit ini. Jelas, LDR harus duduk bersebelahan dengan lampu LED putih.

LDR akan memberikan resistansi sekitar 70 Ohm saat kita memaparkannya ke cahaya dari LED. Anda harus menghubungkan LDR ke LED merah. Untuk memberi daya pada sirkuit sekunder, kami akan menggunakan baterai 9-Volt lainnya. Sekali lagi, kita membutuhkan resistor untuk menjatuhkan tegangan agar LED dapat bekerja secara efektif. Kami menyarankan menggunakan dua resistor 150 Ohm. Namun, satu resistor 300 Ohm juga akan baik-baik saja.

Namun demikian, setelah Anda selesai membangun sirkuit, Anda harus membungkus beberapa pita hitam di sekitar LDR dan LED putih. Anda harus memastikan bahwa Anda menghubungkannya. Ini akan menghalangi cahaya ambient di dalam ruangan. Atau, Anda dapat menguji sirkuit di ruangan yang benar-benar gelap.

Saat Anda menekan tombol sirkuit utama (sirkuit input), LED putih akan menyala. Kemudian akan menyinari LDR, yang akan menyalakan LED merah di rangkaian output. Cahaya dari LED putih berfungsi seperti sinyal listrik di sakelar. Proyek ini cukup sederhana untuk menggambarkan cara kerja bagian dalam optocoupler. Namun, Anda dapat meningkatkannya dengan menerapkan pemancar inframerah bersama dengan penerima. Alih-alih cahaya tampak, proyek ini akan menggunakan cahaya inframerah.

Aplikasi Optocoupler

Perakitan PCB kecil dengan IC, kapasitor, optocoupler, dan semikonduktor lainnya

Sekarang setelah kita memahami cara kerja optocoupler, sekarang kita dapat menjelajahi di mana kita dapat menerapkannya. Kita dapat menggunakan optocoupler sebagai sakelar pengaktifan cahaya sederhana. Namun, peralatan dan perangkat elektronik apa yang paling cocok untuk mereka? Berikut daftar di mana kita dapat menggunakan optocoupler:

• Kontrol solenoid
• Kontrol motor
• Peredupan lampu pijar
• Mikroprosesor
• Ballast lampu
• Deteksi AC
• Isolasi tegangan
• Sakelar elektromagnetik
• Mikrokontroler

Manfaat Optocoupler

Satu set optocoupler

Mengapa Anda ingin menggunakan optocoupler daripada relai atau sakelar elektromekanis? Berikut adalah beberapa keuntungannya:

• Mereka memfasilitasi pengiriman sinyal listrik satu arah
• Optocoupler membuat proyek Anda lebih andal dengan membuatnya tahan terhadap gangguan
• Mereka dapat memfasilitasi isolasi listrik antara beberapa sirkuit
• Optocoupler dapat memisahkan bagian input dan output dari proyek Anda, sehingga memudahkan pemecahan masalah
• Mereka mengurangi sinyal output eksternal pada bagian input sirkuit Anda
• Optocoupler memungkinkan Anda mengontrol sirkuit AC besar dengan menggunakan sinyal digital kecil
• Memungkinkan Anda mentransfer sinyal analog antara dua sirkuit terpisah
• Mereka memungkinkan Anda menghubungkan komponen bertegangan tinggi dengan perangkat bertegangan rendah
• Optocoupler dapat membantu mengurangi atau sepenuhnya menghilangkan gangguan listrik dari sinyal
• Memungkinkan Anda merancang dan membuat perangkat elektronik yang lebih tahan terhadap lonjakan catu daya, lonjakan tegangan, dan sambaran petir

Kesimpulan

Dalam teks di atas, kami memberikan panduan yang mudah dipahami dan mendalam tentang optocoupler. Jika Anda telah mencapai bagian panduan ini, Anda memiliki pemahaman yang lebih dalam tentang optocoupler. Namun demikian, kami harap panduan ini bermanfaat bagi Anda. Seperti biasa, terima kasih telah membaca.