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Photocouplers, Opto-Couples और Opto-Isoletors ने समझाया

इलेक्ट्रॉनिक्स की दुनिया में, यह सुनिश्चित करना वास्तव में महत्वपूर्ण है कि सिग्नल एक सर्किट से दूसरे सर्किट में आसानी से और सुरक्षित रूप से आगे बढ़ सकते हैं, खासकर जब ये सर्किट अलग -अलग वोल्टेज स्तरों के साथ काम करते हैं या विद्युत शोर से प्रभावित होते हैं।Photocouplers, जिन्हें Optocouplers या Opto-Insolators भी कहा जाता है, यह करने में मदद करता है।ये छोटे उपकरण उन्हें अलग रखते हुए सर्किट के बीच संकेत भेजने के लिए प्रकाश का उपयोग करते हैं, जो संवेदनशील भागों को नुकसान से बचाने में मदद करता है।इस लेख में, हम यह पता लगाएंगे कि फोटोकॉपर्स कैसे काम करते हैं, जहां उनका उपयोग किया जाता है, और वे आज इलेक्ट्रॉनिक्स में इतने उपयोगी क्यों हैं।

सूची

चित्रा 1: फोटोकॉपर घटक

फोटोकॉपर्स को समझना

Photocouplers, जिसे Optocouplers भी कहा जाता है या ऑप्टोइज़ोलेटर, ऐसे उपकरण हैं जो संकेतों को एक दूसरे से अलग रखते हुए एक विद्युत सर्किट से दूसरे में पास करने की अनुमति देते हैं।एक फोटोकॉपर का मुख्य काम यह सुनिश्चित करना है कि एक सर्किट से सिग्नल दूसरे के साथ हस्तक्षेप नहीं करते हैं, खासकर जब सर्किट में अलग -अलग वोल्टेज स्तर होते हैं या जब एक सर्किट में विद्युत शोर हो सकता है।यह पृथक्करण प्रकाश का उपयोग करके किया जाता है, इसलिए सिग्नल को प्रत्यक्ष विद्युत कनेक्शन के बिना पारित किया जा सकता है।

चित्र 2: क्रॉस-सेक्शनल दृश्य और एक फोटोकॉपर का प्रतीक

एक फोटोकॉपर के हिस्से

एक फोटोकॉपर के दो मुख्य भाग होते हैं:

प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी): पहला भाग एलईडी है, जो इनपुट पक्ष पर है।यह एलईडी विद्युत संकेत लेता है और इसे प्रकाश में बदल देता है, आमतौर पर इन्फ्रारेड रेंज में।इन्फ्रारेड लाइट का उपयोग अक्सर किया जाता है क्योंकि यह इस उद्देश्य के लिए अच्छी तरह से काम करता है और अगले भाग का पता लगाने के लिए आसान है।

Photodetector: दूसरा भाग फोटोडेटेक्टर है, जो आउटपुट साइड पर है।फोटोडेटेक्टर एलईडी से प्रकाश प्राप्त करता है और इसे वापस एक विद्युत संकेत में बदल देता है।फोटोडेटेक्टर अलग -अलग प्रकार के उपकरण हो सकते हैं, जैसे कि एक फोटोट्रांसिस्टर, फोटोडायोड या फोटोडार्लिंगटन।उपयोग किए गए फोटोडेटेक्टर का प्रकार प्रभावित करता है कि सिग्नल कितनी तेजी से संसाधित होता है, यह कितना संवेदनशील है, और आउटपुट सिग्नल कितना मजबूत होगा।

दोनों एलईडी और फोटोडेटेक्टर एक पैकेज के अंदर हैं, जो आमतौर पर एक छोटे एकीकृत सर्किट (आईसी) की तरह दिखता है।एलईडी और फोटोडेटेक्टर को शारीरिक रूप से अलग किया जाता है, जो बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि यह सुनिश्चित करता है कि इनपुट और आउटपुट सर्किट सीधे जुड़े नहीं हैं।यह पृथक्करण सर्किट को उच्च वोल्टेज या शोर जैसी विद्युत समस्याओं से सुरक्षित रखता है जो संवेदनशील भागों को नुकसान पहुंचा सकता है।

फोटोकॉपर्स कैसे काम करते हैं?

एक फोटोकॉपर एक ऐसा उपकरण है जो दो अलग -अलग सर्किटों के बीच एक सिग्नल को स्थानांतरित करने देता है, जबकि उन्हें एक दूसरे से अलग रखते हुए।यह पृथक्करण उच्च-वोल्टेज स्पाइक्स और विद्युत हस्तक्षेप से नाजुक, कम-वोल्टेज भागों की रक्षा करने में बहुत सहायक है।प्रक्रिया तब शुरू होती है जब इनपुट सर्किट पर एक वोल्टेज लागू किया जाता है, जो फोटोकॉपर के अंदर एक एलईडी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड) को शक्ति प्रदान करता है।यह एलईडी रोशनी, आमतौर पर इन्फ्रारेड लाइट को बंद कर देता है, जो बाहरी प्रभावों से परेशान होने की संभावना कम है।प्रकाश तब आउटपुट साइड पर फोटोडेटेक्टर तक पहुंचने के लिए एक इन्सुलेट बैरियर पर यात्रा करता है।फोटोडेटेक्टर, जो एक फोटोडायोड, फोटोट्रांसिस्टर, या फोटोथाइरिस्टर हो सकता है, इस प्रकाश को पकड़ता है और इसे वापस एक विद्युत संकेत में बदल देता है।यह नया विद्युत संकेत तब आउटपुट सर्किट को भेजा जाता है।

इंसुलेटिंग परत एलईडी और फोटोडेटेक्टर के बीच इनपुट और आउटपुट सर्किट को अलग रखता है।यह पृथक्करण कम-वोल्टेज भागों को उच्च-वोल्टेज स्पाइक्स या विद्युत शोर से नुकसान होने से बचाने में मदद करता है।इंसुलेटिंग परत से गुजरने वाली रोशनी सिग्नल को किसी भी भौतिक या विद्युत संपर्क के बिना एक तरफ से दूसरे की ओर जाने की अनुमति देती है, जिससे सर्किट के लिए एक दूसरे के साथ संवाद करने के लिए सुरक्षित हो जाता है।

एक बार जब फोटोडेटेक्टर एलईडी से प्रकाश प्राप्त करता है, तो यह प्रकाश को वापस एक विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है।यह आउटपुट सिग्नल इलेक्ट्रॉनिक रूप से इनपुट सिग्नल के समान है, लेकिन यह प्रवर्धित या समायोजित किया जा सकता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि इसके लिए क्या आवश्यक है।सिग्नल का उपयोग आउटपुट सर्किट द्वारा आवश्यक कार्य को करने के लिए किया जाता है।

फोटोकॉपर्स के अनुप्रयोग

फोटोकॉपर्स का व्यापक रूप से विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग किया जाता है क्योंकि वे अलगाव और स्पष्ट सिग्नल ट्रांसमिशन दोनों प्रदान करते हैं।

सुरक्षा सुरक्षा में, फोटोकॉपर्स उच्च-वोल्टेज और कम-वोल्टेज सर्किट के बीच एक बाधा के रूप में काम करते हैं।यह अलगाव संवेदनशील भागों को नुकसान पहुंचाने से उच्च-वोल्टेज सर्ज को रोकता है, जो उन सेटिंग्स में बहुत उपयोगी है जहां पावर स्पाइक्स आम हैं।

जब शोर को कम करने की बात आती है, तो फोटोकॉपर्स अविश्वसनीय रूप से उपयोगी होते हैं।वे विद्युत हस्तक्षेप के प्रभावों को कम करने में मदद करते हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि जो संकेत भेजा गया है वह स्पष्ट और स्थिर है।

इंटरफेसिंग सर्किट में, फोटोकॉपर्स एक प्रणाली के विभिन्न हिस्सों के लिए संभव बनाते हैं जो सुरक्षित रूप से संवाद करने के लिए विभिन्न वोल्टेज स्तरों पर काम करते हैं।एक फोटोकॉपर का उपयोग करके, आप वोल्टेज अंतर से नुकसान के जोखिम के बिना सर्किट को कनेक्ट कर सकते हैं।

Photocouplers भी बिजली की आपूर्ति को स्विच करने का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं।इन अनुप्रयोगों में, वे नियंत्रण भागों को उच्च-वोल्टेज आउटपुट से अलग रखते हैं, यह सुनिश्चित करते हैं कि नियंत्रण संकेत कठिन विद्युत परिस्थितियों में भी स्थिर और विश्वसनीय रहते हैं।

ऑप्टो-युग्मक और ऑप्टो-आइसोलेटर पैकेज

चित्र 3: ऑप्टो-कपलर और ऑप्टो-आइसोलेटर पैकेज

फोटोकॉपर्स, जिसे ऑप्टो-कपल या ऑप्टो-आइसोलेटर के रूप में भी जाना जाता है, इलेक्ट्रॉनिक भाग हैं जो दो सर्किटों के बीच विद्युत संकेतों को भेजने के लिए प्रकाश का उपयोग करते हैं जिन्हें अलग रखने की आवश्यकता होती है।यह पृथक्करण उच्च वोल्टेज को सिग्नल प्राप्त करने वाले सर्किट को नुकसान पहुंचाने से रोकने में मदद करता है।इन भागों की डिजाइन और पैकेजिंग इस बात पर निर्भर करती है कि वे कम-वोल्टेज या उच्च-वोल्टेज स्थितियों में उपयोग किए जाते हैं।

कम-वोल्टेज एप्लिकेशन: कम-वोल्टेज सेटअप में, ऑप्टो-कपल आमतौर पर पैकेजों में पाए जाते हैं जो मानक दोहरे-इन-लाइन (डीआईएल) एकीकृत सर्किट (आईसीएस) या छोटे रूपरेखा एकीकृत सर्किट (एसओआईसी) पैकेजों की तरह दिखते हैं।इन प्रारूपों का उपयोग आमतौर पर सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी (एसएमटी) में किया जाता है, जिससे उन्हें आधुनिक, कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रॉनिक डिजाइनों में फिट करना आसान हो जाता है।पैकेजिंग भाग को आसानी से मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) में शामिल करने की अनुमति देता है, जबकि अभी भी एक सर्किट के विभिन्न वर्गों को अलग रखते हैं।

उच्च वोल्टेज अनुप्रयोग: उच्च-वोल्टेज स्थितियों के लिए, ऑप्टो-आइसोलेटर को अक्सर उच्च अलगाव वोल्टेज को संभालने के लिए मजबूत पैकेजिंग के साथ डिज़ाइन किया जाता है।ये पैकेज आयताकार या बेलनाकार हो सकते हैं और मानक आईसी पैकेजों की तुलना में अधिक सुरक्षा प्रदान करने के लिए बनाए जाते हैं।यह सुविधा पावर सिस्टम या अन्य सेटअप में उपयोगी है जहां सर्किट के बीच वोल्टेज अंतर बड़ा हो सकता है, अतिरिक्त सुरक्षा उपायों की आवश्यकता होती है।

फोटोकॉपर शब्दावली और प्रतीक

चित्रा 4: एक फोटोकॉपर का सर्किट आरेख प्रतीक

जबकि "ऑप्टो-युग्मक" और "ऑप्टो-आइसोलेटर" का उपयोग अक्सर एक ही चीज़ के लिए किया जाता है, उनके बीच छोटे अंतर होते हैं कि उनका उपयोग कैसे किया जाता है:

ऑप्टो-टॉपल आमतौर पर सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले भागों को संदर्भित करता है जहां सर्किट के बीच वोल्टेज अंतर 5,000 वोल्ट से अधिक नहीं होता है।इन भागों का उपयोग अक्सर अलग -अलग इलेक्ट्रॉनिक सेटअप में अलग -अलग सर्किटों में एनालॉग या डिजिटल सिग्नल भेजने के लिए किया जाता है।

ऑप्टो आइसोलेटरों विशेष रूप से उच्च-शक्ति प्रणालियों में उपयोग के लिए बनाए जाते हैं जहां वोल्टेज अंतर 5,000 वोल्ट से अधिक हो सकता है।मुख्य काम समान है - विद्युत पृथक्करण रखते हुए संकेत भेजने के लिए - लेकिन इन भागों को बिजली वितरण और औद्योगिक प्रणालियों में पाए जाने वाले अधिक मांग वाले विद्युत सेटअप को संभालने के लिए बनाया गया है।

सर्किट आरेखों में, एक ऑप्टो-युग्मक के लिए प्रतीक आमतौर पर एक एलईडी (जो ट्रांसमीटर के रूप में कार्य करता है) और एक फोटोट्रांसिस्टर या फोटोडार्लिंगटन (जो रिसीवर के रूप में कार्य करता है) को दूसरे पर दिखाता है।यह प्रतीक दिखाता है कि भाग अंदर से कैसे काम करता है, यह दिखाता है कि अलग -अलग सर्किटों के बीच एक विद्युत लिंक बनाने के लिए प्रकाश का उपयोग कैसे किया जाता है।एलईडी प्रकाश को बंद कर देती है जब वर्तमान प्रवाह इसके माध्यम से बहता है, जिसे तब फोटोट्रांसिस्टोर द्वारा उठाया जाता है, जिससे सिग्नल को सर्किट को विद्युत रूप से अलग रखते हुए गुजरने की अनुमति मिलती है।

फोटोकॉपर्स के प्रमुख विनिर्देश

चित्रा 5: फोटोकॉपर इनपुट-आउटपुट टाइमिंग और कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज विशेषताओं

फोटोकॉपर चुनते समय, यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह आपकी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए इसकी प्रमुख विशेषताओं को समझना मददगार है।

वर्तमान अंतरण अनुपात (सीटीआर): यह इनपुट करंट के लिए आउटपुट करंट का अनुपात है।सरल शब्दों में, यह दिखाता है कि इनपुट पक्ष पर कितना वर्तमान आउटपुट पक्ष में स्थानांतरित किया जाता है।सीटीआर मान व्यापक रूप से भिन्न हो सकते हैं, 10% से 5,000% से अधिक, फोटोकॉपर के प्रकार के आधार पर।एक उच्च CTR का मतलब है कि डिवाइस इनपुट से आउटपुट तक सिग्नल को पारित करने में अधिक प्रभावी है, जो उन अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है जहां सटीक सिग्नल नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

बैंडविड्थ: यह सुविधा आपको अधिकतम गति बताती है जिस पर फोटोकॉपर डेटा को संभाल सकता है।Phototransistor- आधारित फोटोकॉपर्स में आमतौर पर लगभग 250 kHz का एक बैंडविड्थ होता है, जो उन्हें कई सामान्य उपयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।हालांकि, यदि आपको तेजी से कुछ चाहिए, तो ध्यान रखें कि फोटोडार्लिंगटन-आधारित फोटोकॉपर्स उनके डिजाइन के कारण धीमे हो सकते हैं, जो प्रभावित करता है कि वे कितनी जल्दी प्रतिक्रिया देते हैं।

आगत बहाव: यह फोटोकॉपर के इनपुट पक्ष पर एलईडी को शक्ति देने के लिए आवश्यक वर्तमान की मात्रा को संदर्भित करता है।इनपुट करंट एक महत्वपूर्ण कारक है क्योंकि यह प्रभावित करता है कि डिवाइस कितनी शक्ति का उपयोग करता है और यह आपके सर्किट के अन्य भागों के साथ कितनी अच्छी तरह से काम करता है।

आउटपुट डिवाइस अधिकतम वोल्टेज: ट्रांजिस्टर-आधारित फोटोकॉपर्स के लिए, यह उच्चतम वोल्टेज है जिसे आउटपुट ट्रांजिस्टर संभाल सकता है।यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि यह वोल्टेज रेटिंग डिवाइस को नुकसान पहुंचाने से बचने के लिए आपके एप्लिकेशन का उपयोग करने वाले अधिकतम वोल्टेज से अधिक है।

फोटोकॉपर्स और सॉलिड-स्टेट रिले के बीच अंतर

चित्रा 6: फोटोकॉपर और सॉलिड-स्टेट रिले

Photocouplers और ठोस-राज्य रिले (एसएसआर) दोनों संकेतों को अलग करने के लिए प्रकाश का उपयोग करते हैं, लेकिन उनका उपयोग उनके डिजाइन के आधार पर अलग -अलग तरीकों से किया जाता है।

फोटोकॉपर्स का उपयोग आम तौर पर कम-शक्ति स्थितियों में किया जाता है जहां मुख्य लक्ष्य संकेतों को प्रसारित और अलग करना है।वे संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक भागों को उच्च वोल्टेज स्पाइक्स या शोर से बचाने के लिए आदर्श हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि सिग्नल सर्किट के एक हिस्से से दूसरे हिस्से में सफाई से पारित किया जाता है।

दूसरी ओर, सॉलिड-स्टेट रिले (SSRS), उच्च शक्ति के स्तर को स्विच करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।फोटोकॉपर्स के विपरीत, एसएसआर में अक्सर सर्ज प्रोटेक्शन और शून्य-क्रॉसिंग स्विचिंग (एसी सिग्नल के लिए) जैसे अतिरिक्त भाग होते हैं, जो विद्युत शोर को कम करने में मदद करता है और रिले को लंबे समय तक अंतिम बनाता है।एसएसआर आमतौर पर बड़े होते हैं, और क्योंकि वे उच्च धाराओं को संभालते हैं, उन्हें अक्सर सुरक्षित कनेक्शन के लिए गर्मी और पेंच टर्मिनलों का प्रबंधन करने के लिए गर्मी सिंक की आवश्यकता होती है।

निष्कर्ष

Photocouplers सर्किट को अलग -अलग रखते हुए सिग्नल को पारित करके सर्किट को सुरक्षित रखने और अच्छी तरह से काम करने में मदद करते हैं।वे उच्च-वोल्टेज स्पाइक्स से कम-वोल्टेज सर्किट की रक्षा करते हैं और विद्युत शोर को कम करते हैं, जो उन्हें कई इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में बहुत मददगार बनाता है।चाहे वे केवल सर्किट या अधिक जटिल बिजली प्रणालियों के बीच संकेतों को पारित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, सही फोटोकॉपर का चयन करते हैं-चाहे वह एक मानक ऑप्टो-युग्मक हो या एक मजबूत ऑप्टो-आइसोलेटर-एक इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में कितना अच्छा काम करता है।जैसे -जैसे तकनीक आगे बढ़ती रहती है, ये उपकरण हमारे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के रक्षक के रूप में कार्य करते हुए बहुत मददगार बने रहेंगे।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न [FAQ]

1. एक ऑप्टो-आइसोलेटर का आवेदन क्या है?

एक ऑप्टो-आइसोलेटर का अनुप्रयोग एक सर्किट के विभिन्न हिस्सों को अलग रखना है, जबकि संकेतों को उनके बीच से गुजरने की अनुमति देता है।यह एक सर्किट के संवेदनशील भागों को उच्च-वोल्टेज स्पाइक्स या विद्युत शोर से बचाने में मदद करता है।ऑप्टो-आइसोलेटर्स का उपयोग अक्सर बिजली की आपूर्ति, माइक्रोकंट्रोलर इंटरफेस और औद्योगिक नियंत्रण प्रणालियों में कम-वोल्टेज घटकों को नुकसान को रोकने के लिए किया जाता है।

2. आपको एक ऑप्टो-आइसोलेटर का उपयोग कब करना चाहिए?

जब आपको उच्च-वोल्टेज सर्जेस या विद्युत शोर से सर्किट के कम-वोल्टेज भागों की रक्षा करने की आवश्यकता होती है, तो आपको एक ऑप्टो-आइसोलेटर का उपयोग करना चाहिए।यह तब भी उपयोगी है जब आपके सिस्टम के विभिन्न हिस्सों को सीधे कनेक्ट किए बिना एक साथ काम करने की आवश्यकता होती है।यह तब सहायक होता है जब सर्किट में अलग -अलग जमीनी स्तर होते हैं या जब उन्हें सुरक्षा कारणों से विद्युत रूप से अलग रहने की आवश्यकता होती है।

3. एक ऑप्टोकॉपर का प्राथमिक उद्देश्य क्या है?

एक ऑप्टोकॉपर का प्राथमिक उद्देश्य सर्किट को विद्युत रूप से अलग रखते हुए, प्रकाश का उपयोग करके दो अलग -अलग सर्किटों के बीच संकेतों को पास करने देना है।यह उच्च-वोल्टेज सर्किट को कम-वोल्टेज सर्किट को प्रभावित करने से रोकता है, जिससे नाजुक भागों को क्षतिग्रस्त होने से बचाने में मदद मिलती है।

4. आप एक रिले के बजाय एक ऑप्टोकॉपर का उपयोग क्यों करेंगे?

जब आपको तेजी से स्विचिंग, एक लंबा जीवनकाल और शांत संचालन की आवश्यकता होती है, तो आप एक रिले के बजाय एक ऑप्टोकॉपर का उपयोग करेंगे।रिले के विपरीत, ऑप्टोकॉपर्स में चलती भाग नहीं होते हैं, इसलिए वे अधिक तेज़ी से और लंबे समय तक स्विच कर सकते हैं।वे कम जगह भी लेते हैं और बेहतर विद्युत अलगाव प्रदान करते हैं।

5. ऑप्टोकॉपर्स के नुकसान क्या हैं?

ऑप्टोकॉपर्स के नुकसान में रिले की तुलना में उच्च वर्तमान और वोल्टेज को संभालने की उनकी सीमित क्षमता शामिल है।कुछ ऑप्टोकॉपर्स, विशेष रूप से फोटोट्रांसिस्टर्स वाले, जवाब देने के लिए धीमे हो सकते हैं।वे समय के साथ भी बाहर पहन सकते हैं क्योंकि एलईडी के अंदर गिरावट होती है।Optocouplers बहुत उच्च शक्ति को नियंत्रित करने के लिए सबसे अच्छा विकल्प नहीं हो सकता है, जहां रिले या ठोस-राज्य रिले बेहतर काम करेंगे।