در این نوشته یادمیگیرید چجوری با اپتوکوپلر و ترانزیستور ، یک رله رو روشن و خاموش کنیم.
فوتوترانزیستور در کاربری سوئیچ
سوئیچ اپتوکوپلری هم مانند هر سوئیچی دو حالت کاری دارد:
- بسته : هنگامی که اپتوکوپلر در حالت سرشار است و کلکتور به امیتر ( زمین ) بسته است.
- باز : هنگامی که اپتوکوپلر در حالت قطع است و کلکتور به جایی بسته نیست.
ضریب تقویت جریان اپتوکوپلر یا CTR
داره میگه جریان کلکتور ( خروجی اپتوکوپلر ) چند درصد جریان دیود ( ورودی اپتوکوپلر ) است.
چگونه اپتوکوپلر به حالت سرشار میرود؟
دیود ورودی باید در آرایش فوروارد (بایاس مستقیم) باشد و جریان دیود دست کم از دو برابر جریان کلکتور بخش بر CTR ضربدر 100 بیشتر باشد، تا دل آسوده باشیم در حالت سرشار است.
چگونه اپتوکوپلر به حالت قطع میرود؟
اگر دیود ورودی در بایاس معکوس باشد، یعنی ولتاژ دو سر آن کمتر از 0.7 ولت باشد. دیود روشن نمیشود و ترانزیستور خروجی هم خاموش است و اپتوکوپلر در حالت قطع است.
گام به گام بایاس اپتوکوپلر
- براورد جریان کلکتور.
- محاسبه ی جریان بیس که باید بیشتر از دو برابر جریان کلکتور بخش بر CTR ضربدر 100 باشد.
- نوشتن معادله ی ولتاز از VDD به R1 به دیود به زمین و براورد مقاومت R1.
بکارگیری اپتوکوپلر 4N35 و ترانزیستور BC327 برای روشن کردن رله با میکروکنترلر
در مدار زیر:
- پایه ی میکروکنترلر به ورودی اپتوکوپلر بسته میشه و میکرو ، دیود اپتوکوپلر رو روشن میکنه.
- خروجی اپتوکوپلر هم پایه ی کلکتور هست که باید رله رو به زمین ببنده، تا رله روشن بشه.
ولی این مدار کار نمیکنه ، چرا؟
ناکارآمدی اپتوکوپلر در تقویت جریان
- CTR فوتوترانزیستور 4N35 رو در دیتاشیت میبینید که اندازه اش 100 هست.
- رله هم برای روشن شدن 30 میلی آمپر جریان میخواهد پس جریان کلکتور باید 30 میلی آمپر باشه.
- برای اینکه دل آسوده باشیم فوتوترانزیستور در حالت سرشار هست، جریان دیود باید 60 میلی آمپر باشه.
نمیشه چون:
- نمیتونیم این جریان رو از پایه ی میکرو بگیریم.
- همچنین جریان 60 میلی آمپر برای خود فوتوترانزیستور 4N35 هم زیاده. در جدول maximum rating در دیتاشیت 4n35 اندازه بیشینه جریان فوروارد دیود 50 میلی آمپر هست.
برای خیلی از اپتوکوپلرها ضریب تقویت جریان کم هست ، کاربرد اپتوکوپلر هم تقویت جریان نیست، بلکه جداروانسازی (ایزوله سازی ) هست .
برای چاره یابی چالش تقویت جریان بایستی یک ترانزیستور PNP بکار بگیریم، چرا PNP؟
چون خروجی اپتوکوپلر NPN هست و آسانتر هست که با اون، یک ترانزیستور PNP روشن کنیم.
- اپتوکوپلر ترانزیستور رو روشن میکنه. اپتوکوپلر 4n35 جداروان میکنه ( ایزوله میکنه ) .
- ترانزیستور رله رو روشن میکنه. ترانزیستور BC327 تقویت جریان میکنه.
باید ترانزیستور و اپتوکوپلر رو در حالت کاری سرشار باشن ، برای این کار باید اندازه مقاومت های R1 و R2 بدست آیند .
مقاومت R2 باید جوری گزینش بشه که جریان بیس ترانزیستور BC327 به اندازه ای بالا باشه که این ترانزیستور به حالت سرشار بره. محاسبه ی اندازه مقاومت سه گام داره:
- رله برای روشن شدن 30mA جریان میخواهد که از کلکتور ترانزیستور BC327 رد میشه.
- برای بدست آوردن جریان بیس، جریان کلکتور بخش بر بتا رو 5 برابر میکنیم تا دل آسوده بشیم ترانزیستور در حالت سرشار هست.(که برای ترانزیستور BC327 کمینه اندازه بتا 160 هست.).
- معادله ی ولتاژ رو در راستای نقطه چین مینویسیم و اندازه ی مقاومت R2 بدست میاد.
اکنون باید اپتوکوپلر رو بایاس کنیم، که اون هم سه گام داره:
- جریان کلکتور اپتوکوپلر 4N35 همون جریان بیس ترانزیستور BC327 هست.
- جریان کلکتور رو بخش بر CTR میکنیم و برای اینکه دل آسوده بشیم اپتوکوپلر در حالت سرشار هست ، جریان کلکتور بخش بر CTR رو ضربدر 5 میکنیم تا جریان دیود اپتوکوپلر بدست بیاد.
- معادله ی ولتاژ رو در راستای نقطه چین مینویسیم و اندازه ی مقاومت R1 بدست میاد.
تصویر مدار:
