วันเสาร์ที่ 24 สิงหาคม พ.ศ. 2556

แนะนำอุปกรณ์ : อุปกรณ์เชื่อมต่อทางแสง (Optocouplers)


อุปกรณ์เชื่อมต่อทางแสง (Optocouplers)

     อุปกรณ์เชื่อมต่อทางแสง หรือที่เรียกว่า “ออปโต้คัปเปลอร์” (Opto-Coupler) หรือบางทีก็เรียกว่า อุปกรณ์แยกสัญญาณทางแสง (Opto-Isolator) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สําหรับการเชื่อมต่อทางแสง โดยการเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นแสงแล้วเปล่ียนกลับเป็นสัญญาณไฟฟ้าตามเดิม นิยมใช้สําหรับการ เชื่อมต่อสัญญาณระหว่างสองวงจร และต้องการแยกกันทางไฟฟ้าโดยเด็ดขาด เพื่อป้องกันการรบกวนกันทางไฟฟ้าระหว่างสองวงจร ภายในของอุปกรณ์ประเภทนี้ ประกอบด้วยไดโอดเปล่งแสง (LED) ซึ่งทําหน้าที่เป็นตัวส่งแสง (Optical Transmitter) เช่น แสงอินฟราเรด (Infrared) และสำหรับตัวรับแสง (Optical Receiver) ซึ่งมักนิยมใช้โฟโต้ทรานซิสเตอร์ (Phototransistor) เป็นตัวรับโดยจะถูกผลิตรวมอยู่ในตัวถังเดียวกัน

     โฟโต้ทรานซิสเตอร์ ทํางานได้ในลักษณะเดียวกับทรานซิสเตอร์รอยต่อคู่แบบ NPN แต่ไม่มีขาเบส (B) และถูกแทนที่ด้วยส่วนรับแสง เมื่อได้รับแสงหรืออนุภาคของแสง หรือที่เรียกว่า โฟตอน (Photons) ในปริมาณมากพอ จะทำให้เกิดอนุภาคอิสระที่มีประจุในบริเวณรอยต่อระหว่างเบสและคอลเลคเตอร์ (Base-Collector Region)และให้ผลเหมือนมีกระแสไหลเข้าที่ขาเบสรูปที่ 1.1 แสดงสัญลักษณ์ของอุปกรณ์เชื่อมต่อทางแสง แบบ 4 ขา (เบอร์ PC817) และ 6 ขา     (เบอร์ 4N35)

รูปที่ 1.1 สัญลักษณ์ทางไฟฟ้าของอุปกรณ์เชื่อมต่อทางแสง

     อุปกรณ์เชื่อมต่อทางแสงสามารถรับสัญญาณอินพุต (ดิจิทัล) เช่น จากไมโครคอนโทรลเลอร์ เพื่อใช้ เปิด-ปิด ไดโอดเปล่งแสงที่อยู่ภายในตัวอุปกรณ์ (ทําให้มีกระแสไหลผ่านไดโอดเปล่งแสง) และทําหน้าท่ีควบคุมการทํางานของโฟโต้ทรานซิสเตอร์ด้วยแสง ดังนั้นจึงนําไปใช้ในลักษณะเป็นอุปกรณ์สวิสต์เปิด-ปิด หรือนําไป ต่อกับวงจรทรานซิสเตอร์ภายนอกเพื่อให้สามารถขับกระแสได้ในปริมาณที่สูงขึ้น

     เมื่อแรงดันอินพุตอยู่ในระดับที่สูงกว่าแรงดันไบอัสตรงของไดโอดเปล่งแสง(VF)จะทำใหเ้กิดกระแสไหล หรือที่เรียกว่า กระแสอินพุต หรือ กระแสไบอัสตรง (IF) ทําให้ไดโอตเปล่งแสงตามปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหล ในการต่อวงจรจะต้องมีตัวต้านทานต่ออนุกรมอยู่ด้วย เพื่อจํากัดปริมาณของกระแสท่ีไหลไม่ให้สูงเกิน ซึ่งข้ึนอยู่กับอุปกรณ์แต่ละตัวท่ีใช้ แต่โดยทั่วไปแล้ว ควรจะให้อยู่ในช่วง 5-50 มิลลิแอมป์ (mA) เมื่อโฟโต้ทรานซิสเตอร์ได้รับแสงจะทำให้สามารถนำไฟฟ้าได้ระหว่างขาCและEซึ่งให้ผลเหมือนในกรณีที่จ่ายกระแส เข้าที่ขาเบส (B) ของทรานซิสเตอร์รอยต่อคู่แบบ NPN และถ้ามีแรงดันตกคร่อมที่ขา C และขา E (VCE > 0V) ก็จะทําให้มีกระแสเอาต์พุตไหล

     ตัวถังของอุปกรณ์เช่ือมต่อทางแสงที่พบเห็นได้บ่อย คือ ตัวถังแบบ 4 ขา และตัวถังแบบ 6 ขา แต่มีไดโอดเปล่งแสงและโฟโต้ทรานซิสเตอร์เพียงหน่ึงคู่ อุปกรณ์เชื่อมต่อทางแสงในตัวถังแบบ 6 ขา ตามตัวอย่าง ในรูปที่ 1.2 จะมีขาเบส (Base Connection Pin) ที่เชื่อมต่อมาจากบริเวณเบสของโฟโต้ทรานซิสเตอร์ที่อยู่ภายใน และใช้ในการปรับความไวในการตอบสนองเชิงเวลาของสัญญาณไฟฟ้า (หรือกล่าวได้ว่า สามารถเปิด – ปิดสวิตช์ไฟฟ้าได้เร็วขึ้น ) โดยการนําขาเบสไปต่อกับ ตัวต้านทานที่มีค่าอยู่ในช่วง 200kΩ ถึง 1MΩ ไปยัง GND ของวงจรเอาต์พุต แต่ถ้าไม่สนใจเรื่องความไวในการตอบสนองก็ไม่จำเป็นต้องต่อขอเบส
รูปที่ 1.2 สัญลักษณ์ทางไฟฟ้าและตัวถังของ 4N35 แบบ 6 ขา

     รูปที่ 1.3 แสดงตัวอย่างของอุปกรณ์เชื่อมต่อทางแสงที่นิยมใช้ (เฉพาะตัวถังแบบ Through-Hole Mount) ได้แก่เบอร์ PC817 CNY13-7 4N25 4N33 4N35 เป็นต้น อุปกรณ์บางตัว เช่น เบอร์ TLP250 (ตัวถังแบบ PDIP-8) เหมาะสําหรับควบคุมการเปิด-ปิดที่ขาเกตของมอสเฟตกําลัง (Power MOSFET) อุปกรณ์ เชื่อมต่อทางแสงบางตัว มีไดโอดเปล่งแสงและโฟโต้ทรานซิสเตอร์มากกว่าหน่ึงคู่ อยู่ภายในตัวถังเดียวกัน เช่น 2 หรือ 4 คู่ สำหรับเชื่อมต่อสัญญษณได้ 2 หรือ 4 ช่อง ตามลําดับ อุปกรณ์เชื่อมต่อทางแสงบางชนิด มีการต่อวงจรโฟโต้ทรานซิสเตอร์กับทรานซิสเตอร์ NPN อีกหนึ่งตัวเป็นคู่ในลักษณะที่เรียกว่า ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน (Darlington Transistor) ทําให้มีอัตราส่วนการขยายกระแสได้มากขึ้น
รูปท่ี 1.3 ตัวอย่างอุปกรณ์เชื่อมต่อทางแสงที่ใช้ตัวถังแบบต่างๆ







** download datasheet : http://www.es.co.th/Schemetic/PDF/PC817C.PDF






ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น

แสดงความคิดเห็น