در این نوشته با کارکرد و کاربرد اپتوکوپلر در مدارهای الکترونیکی آشنا میشید و مداری میبندیم که با بکارگیری اپتوکوپلر 4N35 و ترانزیستور BC37 یک رله رو با پایه ی برونبر (خروجی) میکروکنترلر روشن و خاموش کنیم.
پهرست
فوتوترانزیستور در کاربری سوئیچ
در ادامه آرایش دهی (بایاس کردن) اپتوکوپلر رو برای ساخت روانکن ( سوئیچ ) بررسی میکنیم. روانکن اپتوکوپلری هم مانند هر روانکنی ( سوئیچی ) دو کارگونش (حالت کاری) دارد:
- بسته : هنگامی که اپتوکوپلر در کارگونش سرشار است و کلکتور به امیتر ( زمین ) بسته است.
- باز : هنگامی که اپتوکوپلر در کارگونش گسسته است و کلکتور به جایی بسته نیست.
جهشده روانه افزایی یا ضریب تقویت جریان اپتوکوپلر یا CTR
داره میگه روانه کلکتور چند درسد روانه ی پشیسو در دیود هست هست.
- روانه برونگذر : روانه ی که از کلکتور رد میشه.
- روانه درونگذر : روانه ای که از led رد میشه و به روانه ی led میگن روانه پیش سو (forward).
چگونه اپتوکوپلر به کارگونه سرشار میرود؟
دیود درونگاهی (ورودی) باید در آرایش پیش سو ( بایاس مستقیم ) باشد و روانه پیش سو دست کم از دو برابر روانه کلکتور بخش بر CTR جهش 100 (ضرب در 100) بیشتر باشد، تا دل آسوده باشیم در کارگونه سرشار است.
چگونه اپتوکوپلر به کارگونه گسسته میرود؟
اگر دیود درونگاهی در آرایش پیش سو نباشد، ولتاژ دو سر آن کمتر از ولتاژ روشن شدن رله باشد. دیود در کارگونه گسسته است و ترانزیستور برونگاهی هم خاموش است.
گام به گام آرایش دهی (بایاس) اپتوکوپلر
- براورد روانه ی کلکتور.
- روانه ی بیس بیشتر از دو برابر روانه ی کلکتور بخش بر CTR جهش 100 (ضرب در 100) باشد.
- نوشتن معادله ی ولتاز از VDD به R1 به دیود به زمین و براورد ایستاگر R1.
بکارگیری اپتوکوپلر 4N35 و ترانزیستور BC327 برای روشن کردن رله با میکروکنترلر
در مدار زیر:
- پایه ی میکروکنترلر به درونبر اپتوکوپلر بسته میشه و میکرو ، دیود درونبر اپتوکوپلر رو روشن میکنه.
- برونبر اپتوکوپلر هم باید رله رو به زمین ببنده، تا رله روشن بشه.
ولی این مدار کار نمیکنه ، چرا؟
ناکارآمدی اپتوکوپلر در روانه افزایی
- CTR فوتوترانزیستور 4N35 رو در داده نامه (دیتاشیت) میبینید که اندازه اش 100 هست.
- رله هم برای روشن شدن 30 میلی آمپر روانه میخواهد پس روانه کلکتور باید 30 میلی آمپر باشه.
- برای اینکه دل آسوده باشیم فوتوترانزیستور در کارگونه سرشار هست، روانه فوروارد باید 60 میلی آمپر باشه.
نمیشه چون:
- نمیتونیم این روانه رو از پایه ی میکرو بگیریم.
- همچنین جریان فوروارد 60 میلی آمپر برای خود فوتوترانزیستور 4N35 هم زیاده. در داده چین (جدول) maximum rating در دیتاشیت 4n35 اندازه بیشینه روانه فوروارد 50 میلی آمپر هست.
برای خیلی از اپتوکوپلرها جهشده روانه افزایی (ضریب تقویت جریان) کم هست ، کاربرد اپتوکوپلر هم روانه افزایی نیست، بلکه ایزوله کردن هست.
برای چاره یابی چالش روانه افزایی بایستی یک ترانزیستور PNP بکار بگیریم، چرا PNP؟
چون برونبر اپتوکوپلر NPN هست و آسانتر هست که با اون، یک ترانزیستور PNP روشن کنیم.
- اپتوکوپلر ترانزیستور رو روشن میکنه. اپتوکوپلر 4n35 ایزوله میکنه.
- ترانزیستور رله رو روشن میکنه. ترانزیستور BC327 روانه افزایی میکنه.
باید ترانزیستور و اپتوکوپلر رو درکارگونه سرشار (جالت کاری اشباع) آرایش دهی (بایاس) ، برای اینکار باید اندازه ایستاگرهای R1 و R2 براورد شوند.
ایستاگر R2 باید جوری گزینش بشه که روانه بیس ترانزیستور BC327 به اندازه ای بالا باشه که این ترانزیستور به کارگونه سرشار بره. براورد اندازه ایستاگر سه گام داره:
- رله برای روشن شدن به 30mA روانه میخواهد که از کلکتور ترانزیستور BC327 رد میشه.
- برای بدست آوردن روانه بیس، روانه کلکتور بخش بر بتا رو 5 برابر میکنیم تا دل آسوده بشیم ترانزیستور در کارگونه سرشار هست.(که برای ترانزیستور BC327 کمینه اندازه بتا 160 هست.).
- معادله ی ولتاژ رو در امتداد خط نقطه چین مینویسیم و با توجه به جریان بیس مقدار مقاومت R2 محاسبه میشه.
اکنون باید اپتوکوپلر رو آرایش دهی (بایاس ) کنیم، که اون هم سه گام داره:
- روانه کلکتور اپتوکوپلر 4N35 همون روانه بیس ترانزیستور BC327 هست.
- کلکتور رو تقسیم بر CTR میکنیم و برای اینکه مطمئن بشیم اپتوکوپلر در حالت اشباع کار میکنه، روانه کلکتور بخش بر CTR رو با 5 جهش میدیم (در 5 ضرب میکنیم) تا روانه فوروارد اپتوکوپلر بدست بیاد.
- معادله ولتاژ رو در راستای خط نقطه چین مینویسیم و اندازه ایستاگر R1 بدست میاد.
نگاره مدار:
