Spis treści:
Projektując układy elektroniczne, może się zdarzyć, że z uwagi na specyficzne warunki działania układu, konieczne jest zapewnienie separacji galwanicznej pomiędzy jednym a drugim obwodem. Taki zabieg jest wykonywany po to, aby z jednej strony była możliwość komunikacji pomiędzy nimi, a z drugiej strony – aby odbywało się to bezpiecznie, bez obawy o uszkodzenie. Jest to szczególnie przydatne, kiedy trzeba wysterować obwód pracujący na znacznie wyższym napięciu niż obwód sterujący. Do tego celu służą transoptory, zwane także optoizolatorami. Przykładem popularnego optoizolatora, jest układ scalony PC817, który zaprezentujemy w niniejszym artykule.
PC817 - ogólna charakterystyka układu
PC817 to optoizolator składający się z diody podczerwieni i fototranzystora. W obwodach elektrycznych stosujemy głównie filtry usuwające zakłócenia. Obwód oparty na kondensatorze i rezystorze zawsze usuwa szum z przychodzącego sygnału, ale wartość kondensatora i rezystora zawsze zależy od częstotliwości przychodzącego sygnału. Ten obwód ma zastosowanie tylko wtedy, gdy przychodzący sygnał zawiera pewne informacje lub dane, ale gdy musimy po prostu przekazać sygnał z jednej części obwodu do drugiej, jednak sygnał zawiera szum, wówczas możemy zastosować kombinację nadajnika i odbiornika podczerwieni.
W układzie scalonym optoizolatora PC817, dioda IR odbiera zaszumiony sygnał z jednego obwodu i przekazuje go do drugiej części obwodu poprzez sygnał od częstotliwości zawartej w pasmie podczerwieni. Druga część obwodu odbiera sygnał, a następnie działa zgodnie z projektem dalszej części obwodu docelowego.
Transoptor PC817 ma niewielkie rozmiary i jest dostępny w różnych obudowach, zarówno do montażu THT jak i SMD. Układ można bezpośrednio podłączyć do dowolnego urządzenia prądu stałego niskiego napięcia lub mikrokontrolera. Napięcia wejściowe będą miały taki sam efekt z każdej strony transoptora, przekazując sygnał do odbiornika, a następnie odbiornik przekaże sygnał logiczny jako sygnał wyjściowy. Transoptor ma wiele zastosowań ze względu na swój mały i kompaktowy rozmiar jako element sterujący.
PC817 - opis wyprowadzeń
ANODE | PIN 1 | Anoda diody podczerwieni (strona nadajnika). Tym wyprowadzeniem jest nadawany sygnał logiczny do odbiornika podczerwieni. |
CATHODE | PIN 2 | Katod diody podczerwieni. To wyprowadzenie stanowi masę zasilania układu po stronie nadajnika. |
COLLECTOR | PIN 3 | Kolektor – wyjście fotorezystora (strona odbiornika). |
EMITTER | PIN 4 | Emiter fotorezystora (strona odbiornika) – to wyprowadzenie stanowi masę zasilania po stronie odbiornika. |
PC817 - zamienniki i inne warianty
PC817 - praktyczne zastosowania transoptora
Transoptor ma wiele zastosowań, ale ze względu na rozwój branży IOT od 2012 roku, transoptor jest obecnie coraz częściej używany w życiu codziennym do sterowania różnymi urządzeniami IoT, zwłaszcza w automatyce domowej lub sterowaniu dużymi obciążeniami elektrycznymi w przemyśle. Transoptor umożliwia zbudowanie detektora przejścia przez zero – dzięki temu, otrzymujemy zmianę sygnału częstotliwości napięć przemiennych. Zmiana napięcia daje możliwość sterowania prądem przemiennym. Obciążenie AC jest dodatkowo kontrolowane przez triaki. Podstawową cechą transoptora jest tu zmiana częstotliwości impulsu. Transoptor jest podłączony do prostownika za pomocą WYSOKIEJ rezystancji w watach, a prostownik przekształca WYSOKI prąd przemienny na WYSOKI prąd stały, a rezystancja obniża napięcie prądu stałego. Napięcia prądu stałego wychodzące z rezystancji są niższe, ale zawierają szum, który nie nadaje się do wykorzystania jako sygnał. Do konwersji go na właściwy sygnał wykorzystujemy transoptor. Transoptor generuje ten sam typ pojedynczego impulsu, niezależnie od tego, jak bardzo sygnał jest zaszumiony. Ten pojedynczy impuls służy do wykrywania zdarzeń związanych ze zmianą częstotliwości, zwanych przejściami przez zero. To przejście przez zero pozwala mikrokontrolerom kontrolować WYSOKIE obciążenie prądu przemiennego za pomocą prostego mikrokontrolera.
PC817 posiada wewnętrzną formę zabezpieczenia w postaci izolacji galwanicznej. Ochrona dotyczy zarówno wejścia, jak i wyjścia. Izolacja transoptora jest zaprojektowana na napięcie przebicia wynoszące 5kV. Transoptor może być używany z zewnętrznym rezystorem w urządzeniach wysokiego napięcia do współpracy z urządzeniami niskonapięciowymi. Transoptor może współpracować z dowolnym urządzeniem z wewnętrznymi interfejsami, takimi jak urządzenie TTL, mikrokontrolery, a nawet przy WYSOKIM napięciu DC z niektórymi rezystorami wewnętrznymi. Transoptor PC817 jest wyposażony w wewnętrzne zabezpieczenie przed prądem wstecznym. Ze względu na jednokierunkowy charakter przepływu prądu IR, PC817 chroni IR przed prądem wstecznym.
Transoptor PC817 - parametry
- Maksymalne napięcie kolektor-emiter: 80V
- Maksymalny prąd kolektora: 50mA
- Częstotliwość graniczna: 80 kHz
- Czas propagacji: 18us
- Maksymalna temperatura robocza: -30*C – +100*C.
- Maksymalna temperatura lutowania: 260*C
- Temperatura przechowywania: -55*C – 125*C
- Maksymalna moc rozpraszana: 200mW
- Rezystancja wewnętrzna: 100R
PC817 - zastosowania w elektronice
Transoptor PC817 ma bardzo szeroki zakres zastosowań. Może być on użyty m.in. w zabezpieczeniach takich jak izolacja elektryczna pomiędzy stopniem sterującym a stopniem mocy w przemiennikach częstotliwości. PC817 jest bardzo wydajnym układem przy sterowaniu z mikrokontrolerów. Można zastosować dodatkowo proste tranzystory, ale ze względu na pominięcie współczynnika szumu transoptor może być również używany jako przełącznik w obwodach wysokiej częstotliwości, takich jak np. przemienniki częstotliwości i inne układy energoelektroniczne.
