Optokuplör Nedir? Nasıl Çalışır, Çeşitleri, Direnç Hesabı ve Testi

Optokuplör Nedir? Nasıl Çalışır, Çeşitleri, Direnç Hesabı ve Testi

Opto kuplörler, bir devreden aldığı elektriksel bilgiyi diğer devreye doğrudan metalik bağlantı kurmadan, ışıkla aktaran elektronik elemanlardır. Bu yüzden opto-izolatör, optik izolatör, foto kuplör veya optokuplör olarak da anılır. Temel yapı olarak içeride bir ışık kaynağı ve bu ışığı algılayan bir foto alıcı bulunur.

En yaygın optokuplörlerde giriş tarafında kızılötesi bir LED, çıkış tarafında ise fototransistör vardır. LED ışık verir, foto alıcı bu ışığı görür ve çıkış tarafında iletime geçer. Aradaki iletişim ışıkla sağlandığı için iki devrenin şasesi, beslemesi ve parazitleri birbirinden ayrılmış olur.

Optokuplör Kısaca Ne İşe Yarar?

İçerik

sekil 1 fototransistor cikisli bir optokuplorun kesit gorunumu

Optokuplörün temel görevi, iki devre arasında elektriksel bağlantı kurmadan sinyal aktarmaktır. Giriş tarafında bir LED yanar, çıkış tarafındaki ışığa duyarlı eleman bu ışığı algılar ve devrede anahtarlama yapar. Böylece düşük voltajlı kontrol devresi ile yüksek voltajlı, parazitli veya farklı şaseye sahip yük devresi birbirinden ayrılmış olur.

En basit örnekle mikrodenetleyici, bilgisayar portu veya lojik çıkış tarafı sadece optokuplör içindeki LED’i sürer. Röle, motor, lamba, triyak, SMPS geri beslemesi veya başka bir güç devresi ise optokuplörün çıkış tarafında kalır. Bu ayrım özellikle arıza, ters gerilim, şase farkı ve parazit ihtimali olan devrelerde çok işe yarar.

SoruKısa cevap
Optokuplör izolasyon sağlar mı?Evet, giriş ve çıkış arasında doğrudan elektriksel bağlantı yoktur.
Her optokuplör röle sürebilir mi?Genellikle doğrudan değil; çoğu zaman transistör veya MOSFET gibi ek sürücü gerekir.
AC yük kontrolünde hangi tip kullanılır?Triyak sürmek için fototriyak çıkışlı optokuplörler tercih edilir.
PC817 hızlı haberleşme için uygun mu?Basit anahtarlama için uygundur; hızlı dijital haberleşmede hızlı lojik optokuplör seçilmelidir.

Optokuplörün Temel Yapısı

Bir optokuplörü iki bölümlü düşünülebilir:

  • Giriş tarafı: Genellikle kızılötesi LED bulunur. Bu LED normal bir LED gibi akımla çalışır ve mutlaka seri dirençle sınırlandırılmalıdır.
  • Çıkış tarafı: Fototransistör, fototriyak, fotodiyot, MOSFET veya lojik çıkış gibi ışığa duyarlı bölüm bulunur.
  • İzolasyon aralığı: LED ile foto alıcı arasında elektriksel temas yoktur. Sinyal, sadece optik yolla aktarılır.

Optokuplör girişindeki LED de sonuçta bir LED olduğu için doğrudan 5V, 12V gibi kaynaklara bağlanmaz. Seri direnç hesabı yapılmalıdır.

LED bağlantı mantığı ve direnç hesabı için LED temelleri ve LED hesaplama konusu da burada işe yarar.

Basit olarak seri direnç değeri, giriş geriliminden LED ileri yön gerilimi düşülüp istenen LED akımına bölünerek seçilir.

Optokuplör Nasıl Çalışır?

Optokuplör içindeki LED’e uygun yönde akım uygulandığında LED ışık verir. Bu ışık, aynı gövde içindeki ışığa duyarlı elemanı etkiler.

Fototransistörlü tiplerde bu eleman iletime geçer ve çıkış tarafında kolektör-emiter arasında akım akmasına izin verir.

Çıkış tarafı çoğu zaman açık kollektör mantığıyla kullanılır. Yani kolektör ucuna bir direnç üzerinden artı besleme verilir.

Optokuplör LED’i yanmıyorsa çıkış yüksek seviyede kalır. LED yandığında fototransistör iletime geçer ve çıkışı şaseye çeker.

Bu nedenle bazı devrelerde optokuplör çıkışı ters mantıklı gibi görünür; giriş LED’i yandığında çıkış 0V seviyesine düşebilir.

Burada önemli konu, LED akımı ile çıkış akımının birebir aynı olmamasıdır. Datasheetlerde bunun için CTR yani akım aktarım oranı verilir.

Örneğin LED’e birkaç mA akım vermek, çıkışta her durumda aynı akımın alınacağı anlamına gelmez. Optokuplör seçerken LED akımı, CTR aralığı, sıcaklık, anahtarlama hızı ve çıkış akımı birlikte değerlendirilmelidir.

Transistör, triyak, MOSFET, tristör, TTL, lojik ve CMOS uyumlu farklı optokuplör çeşitleri vardır.

Darlington çıkışlı olanlar daha yüksek kazanç sağlar fakat genellikle daha yavaş çalışır. Bazı optokuplörlerde LED ışığı dışında alıcı elemanın kontrolü için beyz gibi ek uçlar da bulunabilir.

Örnek olarak PC817 optokuplörün 4 bacağı vardır. İki bacak giriş LED’i içindir, diğer iki bacak fototransistörün kolektör ve emiter uçlarıdır; beyz ucu dışarı verilmez.

4N25 optokuplör ise 6 bacaklıdır ve fototransistörün beyz ucu da dışarı alınmıştır. Bu beyz ucu normal kullanımda çoğu zaman boş bırakılır, fakat hız, hassasiyet veya özel bağlantı şekilleri için kullanılabilir.

PC817 Opto Kuplör iç ve dış görünümü

pc817

4N25 Opto Kuplör iç ve dış görünümü

4n25

Optokuplör Giriş Direnci Nasıl Hesaplanır?

Optokuplör girişindeki LED normal LED gibi davrandığı için akımı mutlaka dirençle sınırlandırılmalıdır. Direnç değeri kabaca şu şekilde hesaplanır:

R = (Besleme gerilimi – LED ileri yön gerilimi) / LED akımı

Örneğin 5V lojik çıkışla bir optokuplör LED’i sürülecekse, LED ileri yön gerilimi yaklaşık 1.2V ve istenen LED akımı 5mA kabul edilirse:

R = (5V – 1.2V) / 0.005A = 760 ohm

Bu durumda pratikte 750 ohm veya 820 ohm gibi standart bir direnç seçilebilir. LED akımı artırıldığında optokuplör çıkışı daha kolay iletime geçebilir; fakat mikrodenetleyici pini, optokuplör LED’i ve CTR değeri dikkate alınmadan gereğinden fazla akım verilmemelidir.

12V ile sürülen bir girişte aynı LED için 5mA akım istenirse hesap yaklaşık şöyle olur:

R = (12V – 1.2V) / 0.005A = 2160 ohm

Bu durumda 2.2k direnç uygun bir başlangıç değeri olabilir. Uygulamada kesin değer; kullanılan optokuplörün datasheet bilgisine, istenen çıkış akımına ve devrenin çalışma hızına göre belirlenmelidir.

Optokuplör Çeşitleri ve Kullanım Yerleri

Optokuplörlerin hepsi aynı işi yapıyor gibi görünse de çıkış yapısı değiştikçe kullanım alanı da değişir. Bu yüzden sadece bacak sayısına bakarak seçim yapmak doğru olmaz.

Optokuplör tipiÇıkış yapısıTipik kullanım alanı
Fototransistörlü optokuplörTransistör çıkışıPC817, 4N25 gibi genel amaçlı izolasyon, mikrodenetleyici giriş çıkışları, röle sürme devreleri
Darlington çıkışlı optokuplörYüksek kazançlı transistör çıkışıDaha hassas algılama gereken fakat hızın çok kritik olmadığı devreler
Fototriyaklı optokuplörTriyak tetikleme çıkışıAC yüklerin triyak üzerinden kontrolü, dimmer ve SSR uygulamaları
Fotodiyotlu veya hızlı optokuplörHızlı optik alıcıHızlı dijital haberleşme, darbe aktarımı, lojik izolasyon
PhotoMOS veya MOSFET çıkışlı optokuplörMOSFET anahtar çıkışıElektronik röle, düşük güçlü AC veya DC sinyal anahtarlama
Lineer optokuplörAnalog geri besleme yapısıSMPS geri besleme, analog sinyal izolasyonu, ölçüm devreleri

Çok farklı uygulamalar için bolca çeşit var. Bazıları oldukça basit yapıdadır, bazıları ise sadece belli elektronik elemanları kontrol etmek için hazırlanmıştır. Optokuplör sembollerine bakarken girişteki LED yönü, çıkıştaki elemanın tipi ve varsa beyz, gate veya lojik çıkış gibi ek uçlar dikkatli incelenmelidir.

optokublor cesitleri lojik kapi cikisli mosfet optokublor darlington optokublor

Optokuplör Nerelerde Kullanılır?

Optokuplörün en bilinen kullanım amacı iki farklı devre arasında izolasyon sağlamaktır. Örnek olarak bilgisayar ile cihaz kontrolü yazısındaki devrelerde bilgisayarın paralel portundan alınan voltaj bir transistörü sürmek için yeterlidir; fakat ana kart değerli 🙂

Transistörün arızalanıp kısa devre olduğunu veya kontrol edilen elemanlardan geri gelen parazitlerin bilgisayar tarafına ulaştığını düşünün. Optokuplör burada bilgisayar ile kontrol devresi arasına ışıklı bir güvenlik mesafesi koyar.

Aşağıdaki şemada tek kanalı incelediğinizde durum daha iyi anlaşılır. Bilgisayar tarafında sadece optokuplörün LED’i sürülür. Röle, transistör, harici besleme ve yük tarafı ise diğer tarafta kalır. Böylece portun doğrudan yük devresiyle elektriksel bağlantısı olmaz.

lpt-relay-bord-sch

Röle sürme devrelerinde optokuplör çoğu zaman tek başına röle bobinini çalıştırmaz. Optokuplör çıkışı bir transistörü, MOSFET’i veya sürücü katını kontrol eder; asıl yük akımını bu sürücü taşır.

Röle bobini, kontak yapısı ve bobin üzerindeki ters gerilim koruması gibi konular için röle ve röleli devreler hakkında temel bilgileri bilmek faydalıdır.

Optokuplörler izolasyonun yanı sıra geri besleme elemanı olarak da kullanılabilir. Anahtarlamalı güç kaynaklarında çıkış gerilimi bilgisi sekonder taraftan primer taraftaki kontrol entegresine optokuplörle aktarılır.

Böylece regülasyon yapılırken iki taraf arasındaki galvanik izolasyon korunur. Uygun bağlantıyla birden fazla açık kollektör çıkışın izole şekilde toplanması da mümkündür. İşin içine biraz da animasyon katalım 🙂 Görsel olarak çalışmasını daha iyi anlarsınız.

photocoupler-mos-fet

Değişik çalışma düzenekleri kurulabilir. Aşağıdaki lojik 5V test devresinde optokuplör girişindeki LED bölümünde voltaj yokken çıkış tarafındaki direnç kolektör ucunu yüksek seviyede tutar. Optokuplör girişine voltaj uygulandığında fototransistör iletime geçer ve kolektör ucunu şaseye çeker; çıkış gerilimi 0V seviyesine iner.

opto-coupler-lojik-5volt-test

Benzer bir devrede anahtar 1 konumuna alındığında devreye 12V besleme verilir. BC237 transistörü iletime geçer, röle kontakları çeker ve gösterge için kullanılan LED yanar. Sonrasında devredeki S anahtarı kapatıldığında 12V, 1k direnç üzerinden optokuplörün giriş LED’ini yakar.

Optokuplör içindeki transistör iletime geçerek BC237 beyz ucunu şaseye çeker. BC237 kesime gider, röle kontakları bırakır ve gösterge LED’i söner.

Optokuplör Transistör LED Röle Animasyonu

animasyon-optokuplor-giris-led-yakar-animation-optocoupler-transistor-led-relay

Ayrıca mikrodenetleyici çıkışlarında yüksek güçlü elemanları kontrol etmek için izolasyon amacıyla kullanılırlar. Burada dikkat edilecek nokta, mikrodenetleyici pininden akan LED akımını sınırlamak ve çıkış tarafında yük akımına uygun sürücü seçmektir.

PIC, AVR, STM32, Arduino veya benzeri kontrolcülerde mantık aynıdır; mikrodenetleyici optokuplör LED’ini sürer, optokuplör de diğer taraftaki transistör, MOSFET, röle veya triyak sürücüsünü tetikler.

pic-ile-optokublor-kullanimi

connecting-the-optocoupler-and-relay-to-a-microcontroller

Hangi Optokuplör Nerede Kullanılır?

Optokuplör seçerken sadece bacak sayısına veya piyasada kolay bulunmasına bakmak yeterli değildir. Çıkış tipi, hız, CTR, izolasyon gerilimi ve kontrol edilecek yük birlikte düşünülmelidir.

UygulamaUygun optokuplör tipiNot
Mikrodenetleyici ile röle sürmeFototransistörlü optokuplörPC817 gibi tipler kullanılabilir; röle bobini için ayrıca transistör veya MOSFET sürücü gerekir.
SMPS geri beslemeLineer çalışmaya uygun fototransistörlü optokuplörGenellikle TL431 gibi referans elemanıyla birlikte kullanılır.
220V AC lamba, rezistans veya dimmer kontrolüFototriyak çıkışlı optokuplörTriyak tetikleme için kullanılır; sıfır geçişli veya sıfır geçişsiz tip seçimi uygulamaya göre yapılır.
Hızlı dijital sinyal izolasyonuHızlı lojik optokuplörGenel amaçlı PC817 yerine hızlı optokuplör seçilmelidir.
Analog sinyal izolasyonuLineer optokuplörStandart fototransistörlü tipler analog doğruluk için her zaman uygun değildir.
Küçük AC/DC sinyal anahtarlamaPhotoMOS optokuplörMekanik röle yerine sessiz ve uzun ömürlü elektronik anahtar gibi kullanılabilir.

Örneğin sadece bir buton bilgisini mikrodenetleyiciye izole aktarmak için PC817 yeterli olabilir. Fakat yüksek hızlı seri haberleşme, PWM darbesi, hassas analog ölçüm veya şebeke tarafında triyak kontrolü yapılacaksa aynı optokuplörle her işi çözmeye çalışmak doğru olmaz.

Optokuplör Seçerken Nelere Dikkat Edilir?

optokuplor nedir nasil calisir cesitleri direnc hesabi ve testi resistance calculation optocoupler

  • LED’e direnç bağlamamak: Optokuplörün girişindeki LED doğrudan beslemeye bağlanırsa kısa sürede bozulabilir.
  • Çıkıştan fazla akım beklemek: Fototransistörlü optokuplör çıkışı genellikle küçük akımlar içindir. Röle, motor veya lamba gibi yükler doğrudan bağlanmamalıdır.
  • CTR değerini hesaba katmamak: LED’e verilen akım ile çıkışta alınabilecek akım aynı değildir. CTR düşükse çıkış beklenen şekilde iletime geçmeyebilir.
  • Hız sınırını gözden kaçırmak: Genel amaçlı optokuplörler hızlı haberleşme için uygun olmayabilir. Yavaş yükselme ve düşme süreleri sinyal şeklini bozabilir.
  • İzolasyon varken şaseleri birleştirmek: Giriş ve çıkış şaseleri yanlışlıkla birleştirilirse optokuplörün sağladığı izolasyon büyük ölçüde ortadan kalkar.
  • PCB mesafelerini önemsememek: Şebeke gerilimiyle çalışan devrelerde sadece optokuplörün izolasyon değeri değil, baskı devre üzerindeki iz ve boşluk mesafeleri de önemlidir.
  • Ters gerilime karşı LED’i korumamak: AC giriş veya parazitli hatlarda optokuplör LED’i ters gerilimden zarar görebilir. Gerekirse ters paralel diyot kullanılmalıdır.

Optokuplör Sağlamlık Testi

Optokuplör ölçümü iki multimetre ile yapılabilir veya aşağıdaki basit optokuplör test devresi kullanılabilir. Butona basıldığında optokuplörün giriş LED’i yanar, içindeki fototransistör iletime geçer ve çıkıştaki LED de yanıyorsa optokuplörün temel olarak çalıştığı anlaşılır.

Ölçüm yaparken diyot kademesi, direnç ölçümü ve gerilim ölçümü karıştırılmamalıdır; bu noktada multimetreyi doğru kullanmak hatalı teşhisi azaltır.

Basit kontrol için önce giriş LED’i diyot gibi ölçülür. İleri yönde LED davranışı görülmeli, ters yönde iletim olmamalıdır.

Sonra giriş LED’ine uygun seri dirençle düşük bir akım verilir ve çıkış tarafındaki kolektör-emiter iletimi kontrol edilir. LED’e doğrudan yüksek gerilim uygulamak optokuplörü bozabilir.

optokublor-saglamlik-testi-test-opto-coupler

Şebeke Gerilimi Kullanılan Devrelerde Güvenlik

Optokuplör kullanmak devreyi otomatik olarak güvenli hale getirmez. Özellikle 220V AC, SMPS, triyaklı dimmer, motor kontrolü veya şebeke tarafı bulunan devrelerde izolasyon mesafesi, sigorta, varistör, uygun klemens, kablo kalınlığı ve kutulama gibi ayrıntılar da en az optokuplör kadar önemlidir.

Deneme devrelerinde düşük voltaj tarafı ile şebeke tarafı aynı breadboard üzerinde gelişi güzel kurulmamlıdır.

Breadboard, yüksek gerilimli ve yüksek akımlı devreler için uygun bir yöntem değildir. Şebeke tarafında çalışırken izolasyon trafosu, seri lamba, uygun ölçü aleti ve güvenli çalışma alışkanlığı gerekir.

Optokuplörün amacı düşük voltajlı kontrol tarafını korumaktır; fakat yanlış bağlantı, yetersiz PCB mesafesi veya hatalı montaj varsa bu koruma beklenen sonucu vermez.

Bu yüzden özellikle AC şebeke uygulamalarında devre denenmeden önce bağlantılar birkaç kez kontrol edilmelidir.

Optokuplör Kullanım Notları

optokuplor-kullanim-notlari-led-akimi-anod-katod-seri-direnc
ŞEKİL 10. LED akımı, anoda (a) veya katoda (b) bağlanabilen bir seri dirençle sınırlandırılmalıdır.
optokuplor-kullanim-notlari-led-diyot-ters-voltajlara-karsi-korunabilir
ŞEKİL 11. Giriş LED’i, harici bir diyot aracılığıyla ters voltajlara karşı korunabilir.

Optokuplör LED’ine giriş akımı, Şekil 10’da gösterildiği gibi LED’in anot veya katot tarafına bağlanabilen seri bir harici dirençle sınırlandırılmalıdır. Direncin hangi tarafa bağlandığı çoğu uygulamada çalışma mantığını değiştirmez; önemli olan LED üzerinden geçecek akımın güvenli sınırda kalmasıdır.

LED bir AC kaynağından çalıştırılacaksa veya LED’e ters voltaj uygulanma olasılığı varsa, giriş LED’i Şekil 11’de gösterildiği gibi harici bir diyotla ters gerilime karşı korunabilir. Bu küçük koruma özellikle uzun kablolu, röleli, motorlu veya parazitli ortamlarda faydalı olur.

Fototransistörün çalışma akımı, cihazın kolektörüne seri olarak bağlanan harici bir dirençle voltaja dönüştürülebilir. Bu direnç Şekil 12’de gösterildiği gibi fototransistörün kolektörüne veya emiterine bağlanabilir. Direnç değeri büyüdükçe devrenin duyarlılığı artar; fakat bant genişliği düşer ve anahtarlama daha yavaş hale gelebilir.

fototransistor-direnc-kollektor-emitor-baglanabilir
ŞEKİL 12. Fototransistör ile seri olarak bağlanmış bir harici çıkış direnci, kollektöre (a) veya emitöre (b) bağlanabilir.
beyz-fototransistor-fotodiyot-ctr-rv1
ŞEKİL 13. Beyz terminali mevcutsa, fototransistör bir fotodiyot (a) olarak işlev görebilir veya CTR değerleri RV1 (b) aracılığıyla değiştirilebilir.

Normal kullanımda fototransistörün beyz terminali açık bırakılır. Ancak beyz ucu dışarı verilmiş optokuplörlerde özel bağlantılar yapılabilir. Şekil 13(a)’daki gibi beyz terminali kullanılıp emiter ucu devre dışı bırakılırsa fototransistör fotodiyot gibi davranabilir. Bu bağlantı bant genişliğini artırır, fakat CTR değerini ciddi biçimde düşürür.

Alternatif olarak, Şekil 13(b)’deki Darlington örneğinde olduğu gibi beyz ile emiter arasına harici bir direnç bağlanarak optokuplörün CTR değeri ve davranışı değiştirilebilir. Direnç açık devre olduğunda CTR normal Darlington optokuplör değerine yaklaşır; direnç değeri küçüldükçe kazanç düşer, buna karşılık tepki hızı ve kararlılık bazı uygulamalarda iyileşebilir.

Giriş LED’inin doğru sürülmesi

Optokuplör LED akım sınırlama direnci bağlantıları

sekil 11 ir led akim sinirlama direnci baglantilari

Seri direncin anot veya katot tarafına konularak LED akımının sınırlandırılması.

Optokuplörün girişindeki IR LED, normal LED gibi akım sınırlama direnciyle sürülmelidir.

Direnç LED’in anot veya katot tarafına bağlanabilir; önemli olan LED üzerinden izin verilen akımın aşılmamasıdır.

Optokuplör LED’in ters gerilime karşı diyotla korunması

sekil 12 optokublor ir ledin ters gerilime karsi diyotla korunmasi

Harici diyodu ile giriş LED’inin ters yönde zarar görmesinin önlenmesi.

Eğer girişte AC sinyal uygulanacaksa veya ters gerilim oluşma ihtimali varsa LED ters yönde korunmalıdır.

Bunun için LED’e ters paralel bir diyot eklenebilir.

Optokuplör kolektör veya emiter direnci bağlantısı

sekil 13 optokublor fototransistor kolektor veya emiter direnci baglantisi

Fototransistör akımının direnç üzerinde gerilime çevrilmesi; kolektör ve emiter yükleme seçenekleri.

Fototransistör çıkışında akım bilgisini gerilime çevirmek için kolektör veya emiter tarafına bir direnç bağlanır.

Direnç değeri arttıkça çıkış gerilimi ve hassasiyet artar; ancak hız ve doyuma girme davranışı da etkilenir.

Optokuplör fotodiyot gibi kullanılması

sekil 14 optokublor fototransistorun fotodiyot gibi kullanilmasi

Beyz ucunun kullanılmasıyla daha hızlı fakat daha düşük aktarım oranlı fotodiyot benzeri çalışma.

6 bacaklı fototransistör çıkışlı optokuplörlerde beyz ucu dışarı alınmışsa, fototransistör fotodiyot gibi de kullanılabilir.

Bu bağlantı hız avantajı sağlayabilir; ancak CTR değeri çok düşer.

Dijital devrelerde optokuplör arayüzleri

Optokuplörler farklı lojik aileleri veya farklı besleme gerilimlerine sahip dijital devreler arasında güvenli bağlantı sağlar.

TTL, CMOS, ECL gibi lojik aileleri arasında seviye uyarlama yapılabilir. Ayrıca bilgisayar, PLC veya mikrodenetleyici çıkışları motor, röle, solenoid ve lamba gibi yüklerden izole edilebilir.

Optokuplör TTL kapı arayüzü

sekil 15 ttl gate arayuzu fototransistor veya cikis optokuploru tarafindan saglanir

Fototransistör çıkışlı optokuplör ile iki TTL devre arasında izole bağlantı ve gerekli pull-up/pull-down düzeni.

TTL çıkışlar genellikle akım çekmede, akım vermeye göre daha güçlüdür.

Bu nedenle IR LED ve akım sınırlama direnci çoğu zaman +5 V hattı ile TTL çıkış ucu arasına bağlanır.

Çıkış tarafında fototransistör, TTL girişini doğru lojik seviyelere çekebilecek şekilde düzenlenmelidir.

Optokuplör CMOS kapı arayüzü

sekil 16 cikis optokuploru fototransfer sistemi tarafindan saglanan cmos gecit arayuzu

CMOS devrelerde kaynak veya sink bağlantısıyla izole lojik seviye aktarımı.

CMOS çıkışlar hem akım verme hem akım çekme yönünde TTL’e göre daha esnek olduğundan optokuplör giriş bağlantısı farklı şekillerde yapılabilir.

Çıkış direnci, CMOS girişinin lojik 0 ve lojik 1 seviyeleri arasında güvenli geçiş yapacağı şekilde seçilmelidir.

Bilgisayar çıkışı ile DC motor kontrolü

sekil 17 fototransistor motor tarafindan saglanan bilgisayar dc motor arayuzu oplokuptor

5 V, düşük akımlı bilgisayar/lojik çıkışının optokuplör ve transistor katı üzerinden 12 V DC motoru kontrol etmesi.

Bu tip devrelerde optokuplör, düşük gerilimli dijital kontrol kısmını motorun besleme ve anahtarlama darbelerinden izole eder.

Motor gibi endüktif yüklerde koruma diyotları ve uygun güç transistorleri mutlaka kullanılmalıdır.

Analog sinyal izolasyonu

Optokuplörler yalnızca dijital sinyaller için kullanılmaz.

Analog sinyal aktarımı için IR LED üzerinden belirli bir sabit çalışma akımı geçirilir ve analog sinyal bu akımın üzerine bindirilir.

Çıkış tarafındaki fototransistör akımı da benzer şekilde değişir.

Optokuplör ile ses sinyali iletimi

sekil 18 ses arayuzu fototransistor cikisli optokuplor audio

Op-amp geri beslemesi içinde LED akımını kontrol ederek analog/ses sinyalin izole aktarılması.

Örnek ses devresinde op-amp, IR LED akımının giriş sinyalini takip etmesini sağlar.

Çıkış tarafında fototransistör üzerinden akan akım bir potansiyometre üzerinde gerilim oluşturur ve bu gerilim kapasitörle AC olarak alınır.

Bu yöntem galvanik izolasyon gerektiren düşük bant genişlikli analog uygulamalarda kullanılabilir.

Optokuplör Triyak bağlantısı ve AC güç kontrolü

Düşük gerilimli kontrol devresi ile AC hat geriliminden çalışan Triyak güç devresi arasında optokuplör kullanmak çok yaygındır.

Böylece kontrol kısmı, şebeke geriliminden elektriksel olarak ayrılır.

Optokuplör girişli senkron olmayan Triyak güç anahtarı

sekil 19 optokuplorlu girise sahip senkron olmayan triyak guc anahtari

Triyak’ın AC dalga şekline senkronize edilmeden tetiklenmesi; lamba, ısıtıcı veya motor gibi yükleri açıp kapatma.

Senkron olmayan anahtarlamada Triyak herhangi bir anda iletime geçirilebilir.

Bu yapı basit olsa da açılma anında ani akım darbeleri ve RF paraziti oluşabilir.

Optokuplör girişli senkron Triyak güç anahtarı

sekil 20 optik kuplor girisli senkron triyak guc anahtari

Sıfır gerilim geçişine yakın tetikleme yaparak ani akım darbelerini ve paraziti azaltma.

Senkron Triyak anahtarlama devrelerinde CA3059, CA3079 gibi sıfır gerilim anahtarlama entegreleri kullanılabilir.

Triyak kapısına tetikleme akımı, AC hat gerilimi sıfır geçişine yakınken uygulanır.

Bu sayede yükler daha yumuşak devreye girer ve şebeke hattına daha az parazit yayılır.

Hazır katı hal rölelerinin birçoğunda benzer prensip kullanılır.

Optokuplör Hakkında Sık Sorulan Sorular

Optokuplör ile opto izolatör aynı şey mi?

Evet. Optokuplör, opto izolatör, optik izolatör ve foto kuplör isimleri çoğu zaman aynı elemanı anlatmak için kullanılır. Temel mantık, sinyalin elektriksel temas yerine ışıkla aktarılmasıdır.

PC817 ile 4N25 arasındaki fark nedir?

PC817 genellikle 4 bacaklı, basit fototransistör çıkışlı bir optokuplördür. 4N25 ise 6 bacaklıdır ve fototransistörün beyz ucu dışarı verilmiştir. Bu yüzden 4N25 bazı özel bağlantılara daha açıktır; fakat seçim yaparken sadece bacak sayısına değil, CTR, hız ve izolasyon değerlerine de bakılmalıdır.

Optokuplör röleyi doğrudan çalıştırır mı?

Çoğu uygulamada hayır. Optokuplör çıkışı genellikle röle bobini için gereken akımı doğrudan veremez. Optokuplör çıkışı bir transistör, MOSFET veya röle sürücü katını kontrol eder; röle bobin akımını bu sürücü eleman taşır.

Optokuplör çıkışı neden ters çalışıyor gibi görünür?

Fototransistörlü optokuplörler çoğu zaman açık kollektör mantığıyla bağlanır. LED yanmadığında çıkış direnç üzerinden yüksek seviyede kalır. LED yandığında fototransistör iletime geçer ve çıkışı şaseye çeker. Bu yüzden giriş aktif olduğunda çıkış 0V olabilir.

Optokuplör analog sinyal taşır mı?

Standart fototransistörlü optokuplörler daha çok anahtarlama için uygundur. Analog sinyal izolasyonu için lineer optokuplörler veya özel izolasyon yükselteçleri tercih edilmelidir.

Optokuplör arızası nasıl anlaşılır?

Giriş LED’i diyot kademesinde kontrol edilebilir. LED tarafına uygun dirençle akım verildiğinde çıkış tarafındaki fototransistörün iletime geçip geçmediği ölçülür. LED tarafı açık devre, kısa devre veya çıkış tarafı sürekli iletimdeyse optokuplör arızalı olabilir.

Kısaca Toparlarsak

Optokuplör küçük ve basit görünen ama devre güvenliği açısından çok işe yarayan bir elemandır. Bilgisayar portu, mikrodenetleyici çıkışı, röle kartı, SMPS geri beslemesi, motorlu sistemler ve AC yük kontrol devrelerinde parazit, seviye farkı ve arıza riskini azaltmak için kullanılır.

Ancak optokuplör kullanmak tek başına her şeyi güvenli yapmaz; giriş LED direnci, çıkış sürücüsü, CTR değeri, hız, izolasyon mesafesi ve yük tipi doğru seçilmelidir.

Paylaş:

22 Yorum

  1. G
    güven elekktronik

    mükemmel bir anlatım devre şemalarıyla fln daha da mukemmel olmus ellerine sağlık arkadaşım ..

    Yanıtla
  2. S
    sami sağlık

    eğitimi ve bilgisi her düzeyde olan elektronikçinin kolaylıkla anlayabileceği şekilde izah edilmiş,anlatılmış bilgi teşekkürler.

    Yanıtla
  3. R
    Ramazan

    Çok teşekkür ederim anlaşılır bir anlatım olmuş. Orada optokuplerin çalışmasını anlatan butonlu güzel bir resim var. Anahtarı açıp kapatarak farklı gözlemler yapabiliyoruz.O resmi nasıl yaptınız?

    Yanıtla
    1. G
      gevv

      O flash animasyon arşivimde bulunuyordu kendim yapmadım nasıl yapıldığını öğrenmeye çalışıyorum ama yeterli kaynak bulamadım 🙂 eğer bu şekilde animasyon hazırlamasını öğrenebilirsem bu tip bol bol örnekler olacak yazılarımda

      Yanıtla
  4. U
    uğur

    bana optokuplörlü basit bi devre lazım çalışma prensibiyle birlikte okulda anlatacağım bana yardımcı olursanız sevinirim..

    Yanıtla
  5. H
    harun dat

    selam

    öncelikle burada (site de ) bulununan bilgiler çok aydınlatıcı.
    Emeği geçen herkese çok teşekür. Arkadaşında eline sağlık mukemmel bir iş çıkartmış ortaya….

    Yanıtla
  6. Z
    Zafer

    ellerinize sağlık 4N25’li devreyi proje ödevi yaptım 🙂

    Yanıtla
  7. Ç
    ÇakırTürk

    çok güzel bir anlatım olmuş. çok teşekkür ederim 🙂
    ilerde çok işime yarayacak siteniz 😀

    Yanıtla
  8. E
    Erkan

    Eline koluna sağlık bukadar güzel anlatılırdı

    Yanıtla
  9. F
    fikrin ne?

    Teşekkürler

    Yanıtla
  10. M
    mehmet

    gayet faydalı bilgiler

    Yanıtla
  11. Ç
    Çağrı

    Ellerine emeğine sağlık teşekkürler.

    Yanıtla
  12. A
    assat

    ustam ellerine sağlık güzel bir çalışma olmuş

    Yanıtla
  13. M
    mkilickap

    Çok özenerek hazırlanmış eline sağlık paylaşım için teşekürler

    Yanıtla
  14. M
    mkilickap

    Gevv arkadaşım bir başka merak ettiğim konuda datasheetler.
    Mesela BC237 transistör önünde 10kohm direnç neden kullanıyoruz. Base ucunun çekebileceği maksiumum akım ve çalışma voltajı hiç bir datasheet içinde yok yada ben yanlış yere bakıyorum base ayağı için maximum (peak base current) 2mA yazıyor ama bunun ile 10 k ohm nasıl buluyoruz anlayamadım doğrusu

    Yanıtla
  15. K
    koko

    SORUN == 4n25 ile pc tuşlarını çalştırmaya deniyorum.. Fakat optokuplörün emiter kollektör uçlarına klavyeden gelen kabloları taktığımda 4n25 e elektrik vermesem bile tuş basılı kalıyor. Opto kuplör yerine başka ne kullanabilirim veya neden ötürü bu sorunu yapıyodur ??

    Yanıtla
  16. K
    Kemal

    merhaba en basit şekliyle optokuplör izolasyon devresi lazım acaba yardımcı olabilirmisn..

    Yanıtla
  17. F
    Fatal

    arkadaşlar yardımcı olursanız çok sevinirim PC817 nin uçlarından kaç Amper çekebilirim tek başına bir röleyi çalıştırıp durdurabilirmi ??

    Yanıtla
  18. M
    Miyop

    Ben isiste pc817 optocoupler ını bulamıyorum. Bana 4 pinli opto lazım. Bu konuda yardım edebilecek olan var mı?

    Yanıtla
  19. A
    ALİ

    Merhaba bu optocoupler in led bacakları acaba 0.10 – 0.30 v ile tetiklene bilirmi ?

    Yanıtla
  20. M
    mustafa

    merhaba optokuplör ile tur sayıcı devre yapılabilir mi acaba?

    Yanıtla
  21. K
    KÜBRAENES

    Merhaba optokuplör ile optoizolatör aynı eleman mı değilse farkları nedir ?

    Yanıtla

Yorum Yap