Merhaba,
Bu yazımda optokuplörün iç yapısından bahsettikten sonra, çalışma prensibi, örnek uygulama devresi ve kullanım alanları konularına değineceğim.Optokuplör, kaynak ve yük arasında elektriksel izolasyon sağlayan devre elemanıdır
Optokuplör nedir ?
Bir entegre kılıfı içerisindeki 1 adet LED ve 1 adet fototransistörden oluşan elemanlardır. Optokuplörlere aynı zamanda optoizolatör de denir.
Optokuplörler zayıf akım ve gerilim ile, – arada elektriksel bağ bulunmadan – , yüksek akım ve gerilimleri kontrol eder.
Bu yazıda örnek olarak Sharp’ın PC817 optokuplörü hakkında bilgi vereceğim.
Transistörü ve/veya fototransistörü tam olarak bilenler, yukarıdaki 2 resme bakınca ne denmek istediğini büyük ölçüde anlamışlardır.
1 ve 2 nolu bacaklar arasına LED bağlıdır. 4 ve 3 nolu bacaklar arasına ise fototransistörün Kollektör ve Emiter uçları bağlanmıştır.
Entegre paketi içerisindeki LED çok küçük akımlarla enerjilenebilmektedir. LED enerjilendiği anda, fototransistör LED’in yaydığı ışıkla tetiklenir; böylece fototransistörün Kollektör ve emiter uçları arası iletime geçmiş olur.
Hemen basit bir örnekle simgeleyelim. [ Resimleri üstlerine sağ tıklayarak yeni sekmede açabilirsiniz.]
İncelediğimiz devrede, 3V’luk bir kontrol sinyali ile, 24V gerilimde çalışan bir lambanın kontrolü yapılmak istenmiştir.
Devrede S1 anahtarı kapatıldığında; R1 direnci üzerinden geçen akımla optokuplör içindeki LED enerjilenecek; böylece paket içerisindeki fototransistörün kollektör emiter uçları arası iletime geçecektir. Bu işlem sonucunda 24V’luk lamba ışık verecektir.
Özetle; 3V ile 24V’un kontrolü sağlanmış; kontrol sinyalini sağlayan devre ile; gücü kontrol edilmek istenen devre birbirinden elektriksel olarak tamamen ayrılmıştır.
Bu uygulamada optokuplör kullanım sayesinde; devrenin 24V’luk kısmında oluşabilecek bir arıza durumunda, kontrol sinyalini sağlayan 3V gerilimli devre bundan etkilenmeyecektir. Çünkü aralarında bir elektriksel bağ bulunmamaktadır.
Görüldüğü üzere 3V gibi düşük bir gerilimle alıcının kontrolü sağlanmıştır. Bu devrede optokuplör içindeki LEDin ışık vermesi sağlandığı sürece 24V’luk lambamız çalışabilecektir. 100 ohmluk öndirenç değeri değiştirilerek; 3V’dan daha düşük değerlerle de paket içerisindeki LED ışık verebilir. Böylece 3V’dan daha düşük değerler ile de 24V’luk lambanın kontrolü sağlanabilecektir.
Optokuplörün Mikrodenetleyici ile Kullanımı
Şekildeki devreyi inceleyiniz. Burada PIC mikrodenetleyicisi ile bir rölenin kontrolü, optokuplör üzerinden sağlanmıştır. Bunun yararları nelerdir ?
– PIC’in sadece optokuplör içindeki LED’in ışık vermesini sağlayacak kadar akım akıtması, rölenin tetiklenmesi için yeterli olacaktır.
– PIC’i besleyen 5V DC kaynak ile, röleyi besleyen kaynak ayrıdır. Röle tarafında bir kısa devre, arıza veya gerilim dalgalanması gibi bir durum oluştuğunda; mikrodenetleyici bundan kesinlikle etkilenmeyecektir.
– Röle içerisindeki bobin yapısı sebebiyle, gerilim kesildiği anda gerilim dalgalanması ve parazit gibi; PIC’i resete sürükleyecek olumsuz etkiler yaratmaktadır. Bu yapı ile PIC tamamen dış dünyadan bağlantısını kesmiştir.
Devrenin çalışması:
Bu devrede optokuplör sayesinde, röleyi besleyen güç kaynağı ile PIC’i besleyen güç kaynağı birbirinden izole edilmiştir.
– Mikrodenetleyicinin B0 pini lojik-1(HIGH) olduğunda, optokuplör içindeki LED ışıyacak ve fototransistörü tetikleyecektir. Fototransistör böylece iletime geçecek ve 24V’luk röle, PIC’den gelen zayıf sinyalle enerjilendirilmiş olacaktır.
Çağatay KAYNAK
Elektrik-Elektronik Mühendisi