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Bei der Entwicklung elektronischer Schaltungen kann es vorkommen, dass es aufgrund der spezifischen Betriebsbedingungen der Schaltung notwendig ist, eine galvanische Trennung zwischen einer Schaltung und einer anderen vorzusehen. Dies geschieht zum einen, um die Kommunikation zwischen den Schaltungen zu ermöglichen, und zum anderen, um eine sichere Kommunikation zu gewährleisten, ohne dass Schäden zu befürchten sind. Dies ist besonders nützlich, wenn es notwendig ist, einen Schaltkreis zu steuern, der mit einer viel höheren Spannung arbeitet als der Steuerschaltkreis. Zu diesem Zweck werden Optokoppler, auch Opto-Isolatoren genannt, verwendet. Ein Beispiel für einen beliebten Opto-Isolator ist der PC817 IC, den wir in diesem Artikel vorstellen werden.
PC817 - Allgemeine Merkmale des Systems
Der PC817 ist ein Optoisolator, der aus einer Infrarotdiode und einem Fototransistor besteht. In elektrischen Schaltungen verwenden wir hauptsächlich Filter, um Rauschen zu entfernen. Eine Schaltung, die auf einem Kondensator und einem Widerstand basiert, entfernt immer das Rauschen aus dem eingehenden Signal, aber der Wert des Kondensators und des Widerstands hängt immer von der Frequenz des eingehenden Signals ab. Diese Schaltung ist nur anwendbar, wenn das eingehende Signal Informationen oder Daten enthält. Wenn wir aber einfach nur ein Signal von einem Teil der Schaltung zu einem anderen weiterleiten müssen, das Signal aber Rauschen enthält, dann können wir eine Kombination aus einem Infrarotsender und -empfänger verwenden.
Im Optoisolator-IC PC817 empfängt eine IR-Diode das verrauschte Signal aus einem Schaltkreis und leitet es über ein Signal aus der im IR-Band enthaltenen Frequenz an den anderen Teil des Schaltkreises weiter. Der zweite Teil der Schaltung empfängt das Signal und arbeitet dann entsprechend dem Projekt des nachgeschalteten Teils der Zielschaltung.
Der PC817 Optokoppler hat eine kleine Grundfläche und ist in einer Vielzahl von Gehäusen für THT- und SMD-Montage erhältlich. Die Schaltung kann direkt an jedes Niederspannungs-Gleichstromgerät oder jeden Mikrocontroller angeschlossen werden. Die Eingangsspannungen haben auf beiden Seiten des Optokopplers die gleiche Wirkung und leiten das Signal an den Empfänger weiter, der dann das logische Signal als Ausgangssignal weiterleitet. Der Optokoppler ist aufgrund seiner kleinen und kompakten Größe als Steuerelement vielseitig einsetzbar.
PC817 - Beschreibung der Pinbelegung
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ANODE |
PIN 1 |
Anode der Infrarot-Diode (Senderseite). Diese Pinbelegung wird verwendet, um das Logiksignal an den Infrarotempfänger zu übertragen. |
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KATHODE |
PIN 2 |
Kathode der Infrarot-Diode. Diese Leitung ist die Masse des Stromkreises auf der Senderseite. |
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COLLECTOR |
PIN 3 |
Kollektor – Ausgang des Fotowiderstands (Empfängerseite). |
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EMITTER |
PIN 4 |
Emitter des Fotowiderstands (Empfängerseite) – diese Leitung ist die Masse der Stromversorgung auf der Empfängerseite. |
PC817 - Ersatzgeräte und andere Varianten
PC817 - Praktische Anwendungen des Optokopplers
Der Optokoppler hat viele Anwendungsmöglichkeiten, aber aufgrund des Wachstums der IoT-Industrie seit 2012 wird der Optokoppler nun zunehmend im Alltag eingesetzt , um verschiedene IoT-Geräte zu steuern, insbesondere in der Heimautomatisierung oder bei der Steuerung großer elektrischer Lasten in der Industrie. Der Optokoppler ermöglicht es, einen Nulldurchgangsdetektor zu bauen – so erhalten Sie eine Änderung des Frequenzsignals der Wechselspannung. Die Änderung der Spannung bietet die Möglichkeit, den Wechselstrom zu steuern. Die AC-Last wird zusätzlich durch Triacs gesteuert. Das Hauptmerkmal des Optokopplers ist hier die Änderung der Impulsfrequenz. Der Optokoppler ist über einen HOHEN Widerstand in Watt mit dem Gleichrichter verbunden, und der Gleichrichter wandelt den HOHEN Wechselstrom in HOHEN Gleichstrom um, und der Widerstand reduziert die Gleichspannung. Die Gleichspannungen, die aus dem Widerstand kommen, sind niedriger, enthalten aber Rauschen, das nicht als Signal nutzbar ist. Wir verwenden einen Optokoppler, um sie in ein richtiges Signal umzuwandeln. Der Optokoppler erzeugt dieselbe Art von Einzelimpuls, unabhängig davon, wie verrauscht das Signal ist. Dieser einzelne Impuls wird zur Erkennung von Frequenzänderungen, den so genannten Nulldurchgängen, verwendet. Dieser Nulldurchgang ermöglicht es Mikrocontrollern, eine HIGH AC-Last mit einem einfachen Mikrocontroller zu steuern.
Der PC817 verfügt über eine interne Form des Schutzes in Form von galvanischer Isolierung. Der Schutz gilt sowohl für den Eingang als auch für den Ausgang. Die Isolierung des Optokopplers ist für eine Durchbruchspannung von 5kV ausgelegt. Der Optokoppler kann mit einem externen Widerstand in Hochspannungsgeräten verwendet werden, um eine Schnittstelle zu Niederspannungsgeräten herzustellen. Der Optokoppler kann mit jedem Gerät mit internen Schnittstellen arbeiten, wie z.B. TTL-Geräten, Mikrocontrollern und sogar bei HOHER Gleichspannung mit einigen internen Widerständen. Der PC817 Optokoppler ist mit einem internen Rückstromschutz ausgestattet. Aufgrund der unidirektionalen Natur des IR-Stromflusses schützt der PC817 den IR vor Rückstrom.
PC817 Optokoppler - Parameter
- Maximale Kollektor-Emitter-Spannung: 80V
- Maximaler Kollektorstrom: 50mA
- Grenzfrequenz: 80 kHz
- Ausbreitungszeit: 18us
- Maximale Betriebstemperatur: -30*C – +100*C.
- Maximale Löttemperatur: 260*C
- Lagertemperatur: -55*C – 125*C
- Maximale verbrauchte Leistung: 200mW
- Interner Widerstand: 100R
PC817 - Anwendungen in der Elektronik
Der PC817 Optokoppler hat ein sehr breites Anwendungsspektrum. Er kann unter anderem in Sicherheitsanwendungen wie der galvanischen Trennung zwischen der Steuerstufe und der Leistungsstufe in Frequenzumrichtern eingesetzt werden. Der PC817 ist eine sehr effiziente Schaltung , wenn er von Mikrocontrollern gesteuert wird. Zusätzlich können einfache Transistoren verwendet werden, aber aufgrund des wegfallenden Rauschfaktors kann der Optokoppler auch als Schalter in Hochfrequenzschaltungen wie Frequenzumrichtern und anderer Leistungselektronik eingesetzt werden.
