ऑप्टो आइसोलेटर

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This article is about the electronic component. For the optical component, see optical isolator.
बाईं ओर प्रकाश (एलईडी) का स्रोत दिखाते हुए एक ऑप्टो-आइसोलेटर का योजनाबद्ध आरेख, केंद्र में ढांकता हुआ अवरोध, और दाईं ओर सेंसर (फोटोट्रांसिस्टर)।[note 1]

एक ऑप्टो-आइसोलेटर (जिसे ऑप्टोकॉपर, फोटोकॉपर, या ऑप्टिकल आइसोलेटर भी कहा जाता है) एक इलेक्ट्रॉनिक घटक है जो प्रकाश का उपयोग करके दो पृथक सर्किट के बीच विद्युत संकेत को स्थानांतरित करता है।[1] ऑप्टो-आइसोलेटर उच्च वोल्टेज को सिग्नल प्राप्त करने वाले सिस्टम को प्रभावित करने से रोकते हैं।[2] वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध ऑप्टो-आइसोलेटर्स इनपुट-टू-आउटपुट वोल्टेज को 10 & nbsp; वोल्ट तक ले जाते हैं[3] और 25 & nbsp तक की गति के साथ वोल्टेज संक्रमण; kv/microsecond | μs।[4] एक सामान्य प्रकार के ऑप्टो-आइसोलेटर में एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड और एक ही अपारदर्शी पैकेज में एक फोटोट्रांसिस्टर होते हैं।अन्य प्रकार के स्रोत-सेंसर संयोजनों में एलईडी-फोटोडोडोड, एलईडी-थीरिस्टर#फोटोथाइरिस्टर्स, और लैंप (विद्युत घटक) -फोटोरसिस्टोर जोड़े शामिल हैं।आमतौर पर ऑप्टो-आइसोलेटर डिजिटल (ऑन-ऑफ) संकेतों को स्थानांतरित करते हैं, लेकिन कुछ तकनीकें उन्हें एनालॉग सिग्नल के साथ उपयोग करने की अनुमति देती हैं।

इतिहास

विद्युत अलगाव के उद्देश्य के लिए एक सेमीकंडक्टर डिटेक्टर के लिए एक ठोस राज्य प्रकाश उत्सर्जक को वैकल्पिक रूप से युग्मन करने का मूल्य 1963 में अक्मनक्लन्स, एट अल द्वारा मान्यता प्राप्त था।(यूएस पेटेंट 3,417,249)।1968 में Photoresistor- आधारित ऑप्टो-आइसोलेटर्स पेश किए गए थे। वे सबसे धीमे हैं, लेकिन सबसे रैखिक#इलेक्ट्रॉनिक्स आइसोलेटर भी हैं और अभी भी ऑडियो और संगीत उद्योगों में एक आला बाजार को बनाए रखते हैं।1968-1970 में एलईडी प्रौद्योगिकी के व्यावसायीकरण ने ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स में उछाल का कारण बना, और 1970 के दशक के अंत तक उद्योग ने सभी प्रमुख प्रकार के ऑप्टो-आइसोलेटर विकसित किए।बाजार पर अधिकांश ऑप्टो-आइसोलेटर द्विध्रुवी सिलिकॉन फोटोट्रांसिस्टर सेंसर का उपयोग करते हैं।[5] वे मध्यम डेटा हस्तांतरण की गति प्राप्त करते हैं, जो इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राफी जैसे अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त है।[6] सबसे तेज़ ऑप्टो-आइसोलेटर्स फोटोडायोड#फोटोकॉन्डक्टिव मोड में पिन डायोड का उपयोग करते हैं।

ऑपरेशन

एक ऑप्टो-आइसोलेटर में प्रकाश का एक स्रोत (एमिटर) होता है, लगभग हमेशा एक इन्फ्रारेड लाइट-एमिटिंग डायोड (एलईडी) होता है, जो विद्युत इनपुट सिग्नल को प्रकाश में परिवर्तित करता है, एक बंद ऑप्टिकल चैनल (जिसे डायलेक्ट्रिकल चैनल भी कहा जाता है[7]), और एक फोटोडेटेक्टर, जो आने वाली रोशनी का पता लगाता है और या तो सीधे विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करता है, या बाहरी बिजली की आपूर्ति से बहने वाली विद्युत प्रवाह को मॉड्यूलेशन करता है।सेंसर एक फोटोरिसिस्टोर, एक फोटोडायोड, एक फोटोट्रांसिस्टर, एक सिलिकॉन-नियंत्रित रेक्टिफायर (एससीआर) या एक त्रिक हो सकता है।चूंकि एलईडी इसे उत्सर्जित करने के अलावा प्रकाश को महसूस कर सकते हैं, इसलिए सममित, द्विदिश ऑप्टो-आइसोलेटर का निर्माण संभव है।एक ऑप्टोकॉल्ड सॉलिड-स्टेट रिले में एक फोटोडायोड ऑप्टो-आइसोलेटर होता है जो एक पावर स्विच चलाता है, आमतौर पर MOSFETs की एक पूरक जोड़ी।एक स्लेटेड ऑप्टिकल स्विच में प्रकाश और एक सेंसर का एक स्रोत होता है, लेकिन इसका ऑप्टिकल चैनल खुला है, जिससे बाहरी वस्तुओं द्वारा प्रकाश के मॉड्यूलेशन को प्रकाश के मार्ग में बाधा डालने या सेंसर में प्रकाश को प्रतिबिंबित करने की अनुमति मिलती है।

इलेक्ट्रिक अलगाव

प्लानर (शीर्ष) और सिलिकॉन डोम (नीचे) लेआउट-एक मानक दोहरी इन-लाइन पैकेज के माध्यम से क्रॉस-सेक्शन।एलईडी (लाल) और सेंसर (हरा) के सापेक्ष आकार अतिरंजित हैं।[note 2]

इलेक्ट्रॉनिक उपकरण और सिग्नल और पावर ट्रांसमिशन लाइनों को बिजली की आपूर्ति में बिजली, इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज, इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक हस्तक्षेप, स्विचिंग दालों (स्पाइक्स) और गड़बड़ी से प्रेरित वोल्टेज सर्ज के अधीन किया जा सकता है।[8] रिमोट लाइटनिंग स्ट्राइक कई इलेक्ट्रॉनिक घटकों की वोल्टेज सीमा से एक हजार गुना अधिक 10 & nbsp; वोल्ट तक सर्जेस को प्रेरित कर सकते हैं।[9] एक सर्किट डिजाइन द्वारा उच्च वोल्टेज को भी शामिल कर सकता है, जिस स्थिति में उसे कम-वोल्टेज वाले के साथ अपने उच्च-वोल्टेज घटकों को इंटरफेस करने के सुरक्षित, विश्वसनीय साधन की आवश्यकता होती है।[10] एक ऑप्टो-आइसोलेटर का मुख्य कार्य ऐसे उच्च वोल्टेज और वोल्टेज संक्रमणों को अवरुद्ध करना है, ताकि सिस्टम के एक हिस्से में वृद्धि अन्य भागों को बाधित या नष्ट न करे।[2][11] ऐतिहासिक रूप से, इस फ़ंक्शन को अलगाव ट्रांसफार्मर के लिए सौंप दिया गया था, जो गैल्वेनिक आइसोलेशन इनपुट और आउटपुट पक्षों के बीच आगमनात्मक युग्मन का उपयोग करते हैं।ट्रांसफॉर्मर और ऑप्टो-आइसोलेटर्स इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के केवल दो वर्ग हैं जो प्रबलित सुरक्षा प्रदान करते हैं-वे इस उपकरण को संचालित करने वाले उपकरण और मानव उपयोगकर्ता दोनों की रक्षा करते हैं।[12]उनमें एक एकल भौतिक अलगाव अवरोध होता है, लेकिन उपकरण कक्षाओं#वर्ग II के बराबर सुरक्षा प्रदान करता है।[12] ऑप्टो-युग्मकों की सुरक्षा, परीक्षण और अनुमोदन राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय मानकों द्वारा विनियमित किया जाता है: अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन 60747-5-2, इलेक्ट्रोटेक्निकल मानकीकरण के लिए यूरोपीय समिति। EN (CENELEC) 60747-5-2, अंडरराइटर्स लेबोरेटरीज 1577, कनाडियन मानक संघ घटकस्वीकृति नोटिस #5, आदि।[13] निर्माताओं द्वारा प्रकाशित ऑप्टो-आइसोलेटर विनिर्देश हमेशा इन नियामक ढांचे में से कम से कम एक का पालन करते हैं।

एक ऑप्टो-आइसोलेटर इनपुट वर्तमान द्वारा प्रकाश मॉड्यूलेशन की एक बीम के साथ इनपुट और आउटपुट पक्षों को जोड़ता है।यह उपयोगी इनपुट सिग्नल को प्रकाश में बदल देता है, इसे ढांकता हुआ चैनल में भेजता है, आउटपुट साइड पर प्रकाश को कैप्चर करता है और इसे वापस इलेक्ट्रिक सिग्नल में बदल देता है।ट्रांसफार्मर के विपरीत, जो दोनों दिशाओं में ऊर्जा पारित करते हैं[note 3] बहुत कम नुकसान के साथ, ऑप्टो-आइसोलेटर एकतरफा होते हैं (देखें #bidirectional ऑप्टो-आइसोलेटर्स) और वे बिजली (भौतिकी) को प्रसारित नहीं कर सकते।[14]विशिष्ट ऑप्टो-आइसोलेटर केवल आउटपुट पक्ष पर पहले से मौजूद ऊर्जा के प्रवाह को संशोधित कर सकते हैं।[14] ट्रांसफॉर्मर के विपरीत, ऑप्टो-आइसोलेटर प्रत्यक्ष वर्तमान या धीमी गति से चलने वाले संकेतों को पारित कर सकते हैं और इनपुट और आउटपुट पक्षों के बीच प्रतिबाधा मिलान की आवश्यकता नहीं है।[note 4] ट्रांसफॉर्मर और ऑप्टो-आइसोलेटर दोनों ग्राउंड वायर#इलेक्ट्रॉनिक्स में उच्च या शोर वापसी धाराओं के कारण, औद्योगिक और मंच उपकरणों में सामान्य, सामान्य लूप (बिजली) को तोड़ने में प्रभावी हैं।[15] एक ऑप्टो-आइसोलेटर का भौतिक लेआउट मुख्य रूप से वांछित अलगाव वोल्टेज पर निर्भर करता है।कुछ केवी से कम के लिए रेट किए गए उपकरणों में प्लानर (या सैंडविच) निर्माण होता है।[16] सेंसर डाई (इंटीग्रेटेड सर्किट) सीधे उसके पैकेज के लीड फ्रेम (आमतौर पर, एक छह-पिन या चार-पिन दोहरे इन-लाइन पैकेज) पर लगाया जाता है।[7]सेंसर कांच या स्पष्ट प्लास्टिक की एक शीट के साथ कवर किया गया है, जो एलईडी डाई के साथ सबसे ऊपर है।[7]एलईडी बीम नीचे की ओर आग लगाता है।प्रकाश के नुकसान को कम करने के लिए, सेंसर के उपयोगी अवशोषण स्पेक्ट्रम को एलईडी के आउटपुट स्पेक्ट्रम से मेल खाना चाहिए, जो लगभग हमेशा निकट अवरक्त में निहित है।[17] ऑप्टिकल चैनल को वांछित ब्रेकडाउन वोल्टेज के लिए यथासंभव पतला बनाया जाता है।[16]उदाहरण के लिए, 3.75 & nbsp के अल्पकालिक वोल्टेज के लिए रेटेड होने के लिए; kV और 1 & nbsp के संक्रमण; kv/μs, Avago Technologies ASSR-300 श्रृंखला में स्पष्ट पॉलीमाइड शीट केवल 0.08 & nbsp; mm मोटी है।[18] प्लानर असेंबली के ब्रेकडाउन वोल्टेज पारदर्शी शीट की मोटाई पर निर्भर करते हैं[16]और बॉन्डिंग तारों का कॉन्फ़िगरेशन जो बाहरी पिन से मर जाता है।[7]वास्तविक इन-सर्किट अलगाव वोल्टेज को प्रिंटेड सर्किट बोर्ड और पैकेज की सतह पर इंसुलेटर (इलेक्ट्रिकल) #Design द्वारा और कम किया जाता है।सुरक्षित डिजाइन नियमों को नंगे धातु कंडक्टरों के लिए 25 & nbsp; मिमी/केवी या लेपित कंडक्टरों के लिए 8.3 & nbsp; mm/kv की न्यूनतम निकासी की आवश्यकता होती है।[19] ऑप्टो-आइसोलेटर 2.5 से 6 & nbsp; केवी के लिए रेट किया गया है, जो सिलिकॉन डोम नामक एक अलग लेआउट को नियुक्त करता है।[20]यहां, एलईडी और सेंसर की मृत्यु पैकेज के विपरीत किनारों पर रखी जाती है;एलईडी सेंसर में क्षैतिज रूप से आग लगाती है।[20]एलईडी, सेंसर और उनके बीच की खाई पारदर्शी सिलिकॉन के एक बूँद, या गुंबद में एनकैप्सुलेटेड हैं।गुंबद एक दर्पण के रूप में कार्य करता है, सभी आवारा प्रकाश को बनाए रखता है और इसे सेंसर की सतह पर दर्शाता है, एक अपेक्षाकृत लंबे ऑप्टिकल चैनल में नुकसान को कम करता है।[20]डबल मोल्ड में सिलिकॉन बूँद (आंतरिक मोल्ड) और बाहरी शेल (बाहरी मोल्ड) के बीच की जगह को गहरे रंग के ढांकता हुआ यौगिक से भरा हुआ थर्मल विस्तार के एक मिलान थर्मल विस्तार#गुणांक से भरा होता है।[21]


ऑप्टो-आइसोलेटर्स के प्रकार

Device type[note 5] Source of light[7] Sensor type[7] Speed Current transfer ratio
Resistive opto-isolator
(Vactrol) 		Incandescent light bulb CdS or CdSe photoresistor (LDR) Very low <100%[note 6]
Neon lamp Low
GaAs infrared LED Low
Diode opto-isolator GaAs infrared LED Silicon photodiode Highest 0.1–0.2%[22]
Transistor opto-isolator GaAs infrared LED Bipolar silicon phototransistor Medium 2–120%[22]
Darlington phototransistor Medium 100–600%[22]
Opto-isolated SCR GaAs infrared LED Silicon-controlled rectifier Low to medium >100%[23]
Opto-isolated triac GaAs infrared LED TRIAC Low to medium Very high
Solid-state relay Stack of GaAs infrared LEDs Stack of photodiodes driving
a pair of MOSFETs or an IGBT 		Low to high[note 7] Practically unlimited


प्रतिरोधक ऑप्टो-आइसोलेटर्स

Main article: Resistive opto-isolator

मूल रूप से प्रकाश कोशिकाओं के रूप में विपणन किए जाने वाले सबसे पहले ऑप्टो-आइसोलेटर्स, 1960 के दशक में उभरे।उन्होंने प्रकाश के स्रोतों के रूप में लघु गरमागरम प्रकाश बल्बों को नियोजित किया, और कैडमियम सल्फाइड (सीडीएस) या कैडमियम सेलेनाइड (सीडीएसई) फोटोरिसिस्टर्स (जिसे लाइट-डिपेंडेंट रेसिस्टर्स, एलडीआर भी कहा जाता है) को रिसीवर के रूप में नियुक्त किया गया।उन अनुप्रयोगों में जहां नियंत्रण रैखिकता महत्वपूर्ण नहीं थी, या जहां उपलब्ध करंट एक गरमागरम बल्ब को चलाने के लिए बहुत कम था (जैसा कि वैक्यूम ट्यूब एम्पलीफायरों में मामला था), इसे एक नीयन दीपक के साथ बदल दिया गया था।इन उपकरणों (या सिर्फ उनके एलडीआर घटक) को आमतौर पर वेक्ट्रोल का नाम दिया गया था, वक्टेक, इंक। ट्रेडमार्क के ट्रेडमार्क के बाद ट्रेडमार्क के बाद से ट्रेडमार्क किया गया है, ट्रेडमार्क, ट्रेडमार्क,[note 8] लेकिन मूल वेकट्रोल अभी भी Perkinelmer द्वारा निर्मित किए जा रहे हैं।[24][note 9] एक गरमागरम बल्ब का टर्न-ऑन और टर्न-ऑफ लैग सैकड़ों मिलीसेकंड रेंज में स्थित है, जो बल्ब को एक प्रभावी कम-पास फिल्टर और रेक्टिफायर बनाता है, लेकिन व्यावहारिक मॉड्यूलेशन आवृत्ति रेंज को कुछ हर्ट्ज तक सीमित करता है।1968-1970 में लाइट-एमिटिंग डायोड (एलईडी) की शुरूआत के साथ,[25] निर्माताओं ने गरमागरम और नीयन लैंप को एलईडी के साथ बदल दिया और 5 & nbsp की प्रतिक्रिया समय प्राप्त किया; मिलीसेकंड और मॉड्यूलेशन आवृत्तियों 250 & nbsp; Hz;[26] वैकट्रोल नाम एलईडी-आधारित उपकरणों पर किया गया था, जो 2010 तक, अभी भी कम मात्रा में उत्पादित हैं।[27] सेमीकंडक्टर की एक समान फिल्म में थोक प्रभाव पर ऑप्टो-आइसोलेटर रिले में उपयोग किए जाने वाले फोटोरसिस्टोर;कोई पी-एन जंक्शन नहीं हैं।[28]फ़ोटोसेसर के बीच विशिष्ट रूप से, फोटोरिसिस्टर्स गैर-ध्रुवीय उपकरण हैं जो एसी या डीसी सर्किट के लिए अनुकूल हैं।[28]उनका प्रतिरोध आने वाली रोशनी की तीव्रता के लिए रिवर्स अनुपात में गिरता है, वस्तुतः अनंत से एक अवशिष्ट फर्श तक जो सौ से कम ओम से कम हो सकता है।[28]इन गुणों ने मूल वैकट्रोल को टेलीफोन नेटवर्क के लिए एक सुविधाजनक और सस्ते स्वचालित लाभ नियंत्रण और गतिशील रेंज संपीड़न बना दिया।Photoresistors आसानी से 400 & nbsp; वोल्ट तक वोल्टेज को पीछे छोड़ते हैं,[28] जिसने उन्हें वैक्यूम फ्लोरोसेंट डिस्प्ले ड्राइविंग के लिए आदर्श बना दिया।अन्य औद्योगिक अनुप्रयोगों में फोटोकॉपी, औद्योगिक स्वचालन, पेशेवर प्रकाश माप उपकरण और एक्सपोज़र (फोटोग्राफी) #Automatic एक्सपोज़र शामिल थे। ऑटो-एक्सपोज़र मीटर।[28]इनमें से अधिकांश एप्लिकेशन अब अप्रचलित हैं, लेकिन प्रतिरोधक ऑप्टो-आइसोलेटर्स ने विशेष रूप से गिटार एम्पलीफायर, बाजारों में ऑडियो में एक आला को बरकरार रखा।

1960 के दशक के अमेरिकी गिटार और अंग निर्माताओं ने एक सुविधाजनक और सस्ते कांपो मॉड्यूलेटर के रूप में प्रतिरोधक ऑप्टो-आइसोलेटर को अपनाया।फेंडर म्यूजिकल इंस्ट्रूमेंट्स कॉरपोरेशन के शुरुआती ट्रेमोलो इफेक्ट्स ने दो वैक्यूम ट्यूबों का इस्तेमाल किया;1964 के बाद इन ट्यूबों में से एक को एलडीआर और एक नीयन दीपक से बने ऑप्टोकॉपर द्वारा बदल दिया गया था।[29] आज तक, इफेक्ट्स यूनिट#स्टॉम्पबॉक्स को दबाकर सक्रिय किए गए वैकट्रोल संगीत उद्योग में सर्वव्यापी हैं।[30] वास्तविक पर्किनेल्मर वेकस्ट्रोल्स की कमी ने अपने स्वयं के प्रतिरोधक ऑप्टो-आइसोलेटर्स को रोल करने के लिए इसे अपने आप गिटार समुदाय को मजबूर किया।[31] गिटारवादक आज तक ऑप्टो-आइसोल्ड इफेक्ट्स पसंद करते हैं क्योंकि उनका बेहतर ग्राउंड (बिजली)#एक शोर ग्राउंड से कम सिग्नल ग्राउंड को कम से अधिक ध्वनि की उच्च गुणवत्ता में परिणाम देता है।[31]हालांकि, लाइन स्तर के सिग्नल पर एक फोटोरिसिस्टर द्वारा पेश की गई विकृति एक पेशेवर विद्युत-युग्मित चर-लाभ एम्पलीफायर की तुलना में अधिक है। वोल्टेज-नियंत्रित एम्पलीफायर।[32] प्रदर्शन को प्रकाश इतिहास के कारण प्रतिरोध के धीमी गति से उतार -चढ़ाव से समझौता किया जाता है, कैडमियम यौगिकों में निहित एक स्मृति प्रभाव।इस तरह के उतार -चढ़ाव को बसने में घंटों लगते हैं और केवल नियंत्रण सर्किट में फीडबैक#इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग के साथ आंशिक रूप से ऑफसेट किया जा सकता है।[33]


फोटोडायोड ऑप्टो-आइसोलेटर्स

आउटपुट-साइड एम्पलीफायर सर्किट के साथ एक तेज़ फोटोडायोड ऑप्टो-आइसोलेटर।

डायोड ऑप्टो-आइसोलेटर्स लाइट और सिलिकॉन फोटोडायोड्स के स्रोतों को सेंसर के रूप में नियुक्त करते हैं।जब फोटोडायोड एक बाहरी वोल्टेज स्रोत के साथ रिवर्स-बायस्ड होता है, तो आने वाली रोशनी डायोड के माध्यम से रिवर्स करंट को बढ़ाती है।डायोड ही ऊर्जा उत्पन्न नहीं करता है;यह बाहरी स्रोत से ऊर्जा के प्रवाह को नियंत्रित करता है।ऑपरेशन के इस मोड को फोटोडायोड#फोटोकॉन्डक्टिव मोड कहा जाता है।वैकल्पिक रूप से, बाहरी पूर्वाग्रह की अनुपस्थिति में डायोड अपने टर्मिनलों को 0.7 & nbsp; v तक के वोल्टेज तक चार्ज करके प्रकाश की ऊर्जा को विद्युत संभावित ऊर्जा में परिवर्तित करता है।चार्ज की दर आने वाली रोशनी की तीव्रता के लिए आनुपातिक है।बाहरी उच्च-प्रतिबाधा पथ के माध्यम से चार्ज को सूखने से ऊर्जा काटा जाता है;वर्तमान हस्तांतरण का अनुपात 0.2%तक पहुंच सकता है।[22]ऑपरेशन के इस मोड को फोटोडायोड#फोटोवोल्टिक मोड कहा जाता है।

सबसे तेज़ ऑप्टो-आइसोलेटर्स फोटोकॉन्डक्टिव मोड में पिन डायोड को नियुक्त करते हैं।पिन डायोड की प्रतिक्रिया समय नैनोसेकंड रेंज में निहित है;कुल मिलाकर सिस्टम की गति एलईडी आउटपुट और बायसिंग सर्किटरी में देरी से सीमित है।इन देरी को कम करने के लिए, फास्ट डिजिटल ऑप्टो-आइसोलेटर्स में अपने स्वयं के एलईडी ड्राइवर और आउटपुट एम्पलीफायरों को गति के लिए अनुकूलित किया जाता है।इन उपकरणों को पूर्ण लॉजिक ऑप्टो-आइसोलेटर्स कहा जाता है: उनके एलईडी और सेंसर पूरी तरह से एक डिजिटल लॉजिक सर्किट के भीतर एनकैप्सुलेटेड हैं।[34] Hewlett-Packard 6N137/HPCL2601 आंतरिक आउटपुट एम्पलीफायरों से लैस उपकरणों के परिवार को 1970 के दशक के अंत में पेश किया गया था और 10 & nbsp; बॉड डेटा ट्रांसफर स्पीड प्राप्त किया था।[35] यह 50 & nbsp; MBD Agilent Technologies की शुरूआत तक एक उद्योग मानक बना रहा[note 10] 2002 में 7723/0723 परिवार।[36] 7723/0723 श्रृंखला ऑप्टो-आइसोलेटर्स में सीएमओएस एलईडी ड्राइवर और एक सीएमओएस बफर एम्पलीफायरों में शामिल हैं, जिन्हें 5 & nbsp; v प्रत्येक के दो स्वतंत्र बाहरी बिजली आपूर्ति की आवश्यकता होती है।[37] फोटोडायोड ऑप्टो-आइसोलेटर्स का उपयोग एनालॉग सिग्नल को इंटरफेस करने के लिए किया जा सकता है, हालांकि उनके डायोड#वर्तमान-वोल्टेज विशेषता | गैर-रैखिकता हमेशा आयाम विकृति।बूर-ब्राउन कॉरपोरेशन द्वारा पेश किए गए एनालॉग ऑप्टो-आइसोलेटर्स का एक विशेष वर्ग | बूर-ब्राउन दो फोटोडायोड्स और एक इनपुट-साइड ऑपरेशनल एम्पलीफायर का उपयोग करता है ताकि डायोड गैर-रैखिकता की भरपाई की जा सके।दो समान डायोड में से एक को एम्पलीफायर की प्रतिक्रिया में वायर्ड किया जाता है, जो दूसरे (आउटपुट) डायोड में गैर-रैखिकता की परवाह किए बिना निरंतर स्तर पर समग्र वर्तमान हस्तांतरण अनुपात को बनाए रखता है।[38]

एक विशेष ऑप्टिकल एनालॉग सिग्नल आइसोलेटर का एक उपन्यास विचार 3, जून 2011 को प्रस्तुत किया गया था। प्रस्तावित कॉन्फ़िगरेशन में दो अलग -अलग भाग शामिल हैं।उनमें से एक सिग्नल को स्थानांतरित करता है, और दूसरा यह सुनिश्चित करने के लिए एक नकारात्मक प्रतिक्रिया स्थापित करता है कि आउटपुट सिग्नल में इनपुट सिग्नल के समान विशेषताएं हैं।यह प्रस्तावित एनालॉग आइसोलेटर इनपुट वोल्टेज और आवृत्ति की एक विस्तृत श्रृंखला पर रैखिक है।[39] हालांकि इस सिद्धांत का उपयोग करने वाले रैखिक ऑप्टो कपल कई वर्षों से उपलब्ध हैं, उदाहरण के लिए IL300।[40] MOSFET स्विच के आसपास निर्मित ठोस-राज्य रिले आमतौर पर स्विच को चलाने के लिए एक फोटोडायोड ऑप्टो-आइसोलेटर को नियुक्त करते हैं।MOSFET के गेट को चालू करने के लिए अपेक्षाकृत छोटे कुल इलेक्ट्रिक चार्ज की आवश्यकता होती है और स्थिर अवस्था में इसका रिसाव वर्तमान बहुत कम होता है।फोटोवोल्टिक मोड में एक फोटोडायोड एक कम समय में टर्न-ऑन चार्ज उत्पन्न कर सकता है, लेकिन इसका आउटपुट वोल्टेज MOSFET की दहलीज वोल्टेज से कई गुना कम है।आवश्यक सीमा तक पहुंचने के लिए, ठोस-राज्य रिले में श्रृंखला में वायर्ड तीस फोटोडायोड्स तक के ढेर होते हैं।[21]


फोटोट्रांसिस्टर ऑप्टो-आइसोलेटर्स

फोटोट्रांसिस्टर्स फोटोडायोड्स की तुलना में स्वाभाविक रूप से धीमे होते हैं।[41] उदाहरण के लिए, जल्द से जल्द और सबसे धीमा लेकिन अभी भी सामान्य 4N35 ऑप्टो-आइसोलर, 5 माइक्रोसेकंड के समय और गिरावट के समय में है।[42] और इसका बैंडविड्थ लगभग 10 किलोहर्ट्ज़ तक सीमित है - इलेक्ट्रोएन्सेफेलोग्राफी जैसे अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त है[6]या पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेशन#पावर डिलीवरी | पल्स-चौड़ाई मोटर नियंत्रण।[43] PC-900 या 6N138 जैसे उपकरण मूल 1983 संगीत साधन डिजिटल इंटरफ़ेस विनिर्देश में अनुशंसित हैं[44] डिजिटल डेटा ट्रांसफर गति को दसियों किलोबॉड की अनुमति दें।[45] Phototransistors को अपनी अधिकतम गति प्राप्त करने के लिए ठीक से पूर्वाग्रह और लोड किया जाना चाहिए, उदाहरण के लिए, 4N28 50 & nbsp; kHz पर इष्टतम पूर्वाग्रह के साथ और इसके बिना kHz से कम संचालित होता है।[46] ट्रांजिस्टर ऑप्टो-आइसोलेटर के साथ डिजाइन को व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों में पाए जाने वाले मापदंडों के व्यापक उतार-चढ़ाव के लिए उदार भत्ते की आवश्यकता होती है।[46]इस तरह के उतार-चढ़ाव विनाशकारी हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, जब फीडबैक लूप में एक ऑप्टो-आइसोलेटर#डीसी-टू-डीसी कनवर्टर का इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग अपने ट्रांसफर फ़ंक्शन को बदल देता है और सहज दोलनों का कारण बनता है,[20] या जब ऑप्टो-आइसोलेटर में अप्रत्याशित देरी एच-ब्रिज के एक तरफ के माध्यम से एक शॉर्ट सर्किट का कारण बनती है।[47] निर्माताओं के डेटशीट आमतौर पर महत्वपूर्ण मापदंडों के लिए केवल सबसे खराब स्थिति मानों को सूचीबद्ध करते हैं;वास्तविक उपकरण अप्रत्याशित फैशन में इन सबसे खराब स्थिति के अनुमानों को पार करते हैं।[46]बॉब पीज़ ने देखा कि 4N28 के एक बैच में वर्तमान हस्तांतरण अनुपात 15% से 100% से अधिक हो सकता है;डेटशीट ने केवल न्यूनतम 10%निर्दिष्ट किया।ट्रांजिस्टर द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर#ट्रांजिस्टर .27ALPHA.27 और .27BETA.27 एक ही बैच में 300 से 3000 तक भिन्न हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) में 10: 1 विचरण होता है।[46]

सेंसर के रूप में फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (FETs) का उपयोग करने वाले ऑप्टो-आइसोलेटर दुर्लभ हैं और वेकट्रोल की तरह, रिमोट-नियंत्रित एनालॉग पोटेंशियोमीटर के रूप में उपयोग किया जा सकता है, बशर्ते कि एफईटी के आउटपुट टर्मिनल में वोल्टेज कुछ सौ एमवी से अधिक न हो।[38] आउटपुट सर्किट में स्विचिंग चार्ज को इंजेक्ट किए बिना ऑप्टो-फेट्स चालू करते हैं, जो विशेष रूप से नमूना और होल्ड सर्किट में उपयोगी है।[11]


बिडायरेक्शनल ऑप्टो-आइसोलेटर्स

अब तक वर्णित सभी ऑप्टो-आइसोलेटर एकतरफा-दिशात्मक हैं।ऑप्टिकल चैनल हमेशा एक तरह से काम करता है, स्रोत (एलईडी) से सेंसर तक।सेंसर, वे फोटोरिसिस्टर्स, फोटोडायोड्स या फोटोट्रांसिस्टर्स हैं, प्रकाश का उत्सर्जन नहीं कर सकते।[note 11] लेकिन एलईडी, सभी अर्धचालक डायोड की तरह,[note 12] इनकमिंग लाइट का पता लगाने में सक्षम हैं, जो एलईडी की एक जोड़ी से दो-तरफ़ा ऑप्टो-आइसोलेटर का निर्माण संभव बनाता है।सबसे सरल द्विदिश ऑप्टो-आइसोलेटर केवल एक जोड़ी एलईडी की एक जोड़ी है जिसे आमने-सामने रखा जाता है और गर्मी-सिकुड़ते ट्यूबिंग के साथ एक साथ रखा जाता है।यदि आवश्यक हो, तो दो एलईडी के बीच अंतर को ऑप्टिकल फाइबर के साथ बढ़ाया जा सकता है।[48] दृश्यमान स्पेक्ट्रम एलईडी में अपेक्षाकृत खराब हस्तांतरण दक्षता होती है, इस प्रकार अवरक्त गैलियम आर्सेनाइड, गैलियम आर्सेनाइड में इन्फ्रारेड#विभिन्न क्षेत्र। Gaas: Si और एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड | अल्गा: Si एलईडी द्विदिश उपकरणों के लिए पसंदीदा विकल्प हैं।GAAS के जोड़े के आसपास निर्मित द्विदिशीय ऑप्टो-आइसोलेटर्स: Si LEDs में या तो फोटोडायोड#Photovoltaic मोड या Photodiode#Photoconductive मोड मोड में लगभग 0.06% का वर्तमान हस्तांतरण अनुपात है-Photodiode- आधारित आइसोलेटर्स से कम,[49] लेकिन वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त रूप से व्यावहारिक।[48]


कॉन्फ़िगरेशन के प्रकार

आमतौर पर, Optocouplers में एक बंद जोड़ी कॉन्फ़िगरेशन होता है।यह कॉन्फ़िगरेशन एक अंधेरे कंटेनर में संलग्न ऑप्टोकॉपर्स को संदर्भित करता है जिसमें स्रोत और सेंसर एक दूसरे का सामना कर रहे हैं।

कुछ optocouplers में एक स्लेटेड कपलर/इंटरप्टर कॉन्फ़िगरेशन होता है।यह कॉन्फ़िगरेशन स्रोत और सेंसर के बीच एक खुले स्लॉट के साथ ऑप्टोकॉपर्स को संदर्भित करता है जिसमें आने वाले संकेतों को प्रभावित करने की क्षमता होती है।स्लेटेड कपलर/इंटरप्टर कॉन्फ़िगरेशन ऑब्जेक्ट डिटेक्शन, वाइब्रेशन डिटेक्शन और बाउंस-फ्री स्विचिंग के लिए उपयुक्त है।

कुछ optocouplers में एक चिंतनशील जोड़ी कॉन्फ़िगरेशन होता है।यह कॉन्फ़िगरेशन ऑप्टोकॉपर्स को संदर्भित करता है जिसमें एक स्रोत होता है जो प्रकाश और एक सेंसर का उत्सर्जन करता है जो केवल प्रकाश का पता लगाता है जब यह किसी वस्तु को प्रतिबिंबित करता है।चिंतनशील जोड़ी कॉन्फ़िगरेशन टैकोमीटर, मूवमेंट डिटेक्टरों और परावर्तन मॉनिटर के विकास के लिए उपयुक्त है।

बाद के दो कॉन्फ़िगरेशन को अक्सर 'ऑप्टोसेंसर' के रूप में संदर्भित किया जाता है।

यह भी देखें

  • विद्युत अपघटन

टिप्पणियाँ

  1. ↑ Real-world schematic diagrams omit the barrier symbol, and use a single set of directional arrows.
  2. ↑ Based on conceptual drawings published by Basso and by Mims, p. 100. Real-world LEDs and sensors are much smaller; see the photograph in Avago, p. 3 for an example.
  3. ↑ A transformer can have as many coils as necessary. Each coil can act as a primary, pumping energy into a common magnetic core, or as a secondary – picking up energy stored in the core.
  4. ↑ The input side circuitry and the LED must be matched, the output side and the sensor must be matched, but there is, usually, no need to match input and output sides.
  5. ↑ See Horowitz and Hill, p. 597, for an expanded list of opto-isolator types with their schematic symbols and typical specifications.
  6. ↑ Current through the photoresistor (output current) is proportional to the voltage applied across it. In theory it can exceed 100% of input current, but in practice dissipation of heat according to Joule's law limits current transfer ratio at below 100%.
  7. ↑ Low-cost solid-state relays have switching times of tens of milliseconds. Modern high-speed solid-state relays like Avago ASSR-300 series (see datasheet) attain switching times of less than 70 nanoseconds.
  8. ↑ According to the United States Patent and Trademark Office, trademark registered in 1969 for "photocell combined with a light source" is now dead (USPTO database record serial number 72318344. Retrieved November 5, 2010). The same trademark, registered in 1993 for "medico-surgical tubing connector sold as a component of suction catheters" is now live and owned by Mallinckrodt Inc. (USPTO database record serial number 74381130. Retrieved November 5, 2010).
  9. ↑ Vactec was purchased by EG&G (Edgerton, Germeshausen, and Grier, Inc.), a defense contractor, in 1983. In 1999 EG&G purchased formerly independent PerkinElmer, and changed own name PerkinElmer (see reverse takeover). An unrelated company, Silonex (a division of Carlyle Group) brands its photoresistive opto-isolators Audiohm Optocouplers.
  10. ↑ The former semiconductor division of Agilent Technologies operates as an independent company, Avago Technologies, since 2005.
  11. ↑ Exception: Ternary and quaternary GaAsP photodiodes can generate light. - Mims, p. 102.
  12. ↑ "Even the garden variety signal diodes you use in circuits have a small photovoltaic effect. There are amusing stories of bizarre circuit behavior finally traced to this." - Horowitz and Hill McCoulny, p. 184.


संदर्भ

  1. ↑ Graf, p. 522.
  2. ↑ 2.0 2.1 Lee et al., p. 2.
  3. ↑ Hasse, p. 145.
  4. ↑ Joffe and Kai-Sang Lock, p. 279.
  5. ↑ Graf, p. 522; PerkinElmer, p. 28.
  6. ↑ 6.0 6.1 See Ananthi, pp. 56, 62 for a practical example of an opto-coupled EEG application.
  7. ↑ 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 Mims, p. 100.
  8. ↑ Hasse, p. 43.
  9. ↑ Hasse, p. 60.
  10. ↑ See Basso for a discussion of such interfacing in switched-mode power supplies.
  11. ↑ 11.0 11.1 Horowitz and Hill, p. 595.
  12. ↑ 12.0 12.1 Jaus, p. 48.
  13. ↑ Jaus, pp. 50–51.
  14. ↑ 14.0 14.1 Joffe and Kai-Sang Lock, p. 277.
  15. ↑ Joffe and Kai-Sang Lock, pp. 268, 276.
  16. ↑ 16.0 16.1 16.2 Mataré, p. 174
  17. ↑ Ball, p. 69.
  18. ↑ Avago Technologies (2007). ASSR-301C and ASSR-302C (datasheet). Retrieved November 3, 2010.
  19. ↑ Bottrill et al., p. 175.
  20. ↑ 20.0 20.1 20.2 20.3 Basso.
  21. ↑ 21.0 21.1 Vishay Semiconductor.
  22. ↑ 22.0 22.1 22.2 22.3 Mataré, p. 177, table 5.1.
  23. ↑ Mataré, p. 177
  24. ↑ Weber, p. 190; PerkinElmer, p. 28; Collins, p. 181.
  25. ↑ Schubert, pp. 8–9.
  26. ↑ PerkinElmer, pp. 6–7: "at 1 fc of illumination the response times are typically in the range of 5 ms to 100 ms."
  27. ↑ Weber, p. 190; PerkinElmer, pp. 2,7,28; Collins, p. 181.
  28. ↑ 28.0 28.1 28.2 28.3 28.4 PerkinElmer, p. 3
  29. ↑ Fliegler and Eiche, p. 28; Teagle and Sprung, p. 225.
  30. ↑ Weber, p. 190.
  31. ↑ 31.0 31.1 Collins, p. 181.
  32. ↑ PerkinElmer, pp. 35–36; Silonex, p. 1 (see also distortion charts on subsequent pages).
  33. ↑ PerkinElmer, pp. 7, 29, 38; Silonex, p. 8.
  34. ↑ Horowitz and Hill, pp. 596–597.
  35. ↑ Porat and Barna, p. 464. See also full specifications of currently produced devices: 6N137 / HCPL-2601 datasheet. Avago Technologies. March 2010. Retrieved November 2, 2010.
  36. ↑ Agilent Technologies Introduces Industry's Fastest Optocouplers. Business Wire. December 2, 2002.
  37. ↑ Agilent Technologies (2005). Agilent HCPL-7723 & HCPL-0723 50 MBd 2 ns PWD High Speed CMOS Optocoupler (Datasheet). Retrieved November 2, 2010.
  38. ↑ 38.0 38.1 Horowitz and Hill, p. 598.
  39. ↑ Modern Applied Science Vol 5, No 3 (2011). A Novel Approach to Analog Signal Isolation through Digital Opto-coupler (YOUTAB).
  40. ↑ Vishay website, IL300 data (accessed 10-20-2015), http://www.vishay.com/optocouplers/list/product-83622/ Archived 2016-12-27 at the Wayback Machine.
  41. ↑ Ball, p. 61.
  42. ↑ Horowitz and Hill, p. 596. Ball p. 68, provides rise and fall time of 10 μs but does not specify load impedance.
  43. ↑ Ball, p. 68.
  44. ↑ MIDI Electrical Specification Diagram & Proper Design of Joystick/MIDI Adapter. MIDI Manufacturers Association. 1985. Retrieved November 2, 2010.
  45. ↑ Ball, p. 67.
  46. ↑ 46.0 46.1 46.2 46.3 Pease, p. 73.
  47. ↑ Ball, pp. 181–182. Shorting one side of an H-bridge is called shoot-through.
  48. ↑ 48.0 48.1 Mims vol. 2, p. 102.
  49. ↑ Photodiode opto-isolators have current transfer ratios of up to 0.2% - Mataré, p. 177, table 5.1.


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स्रोत

  • एस। अनंत (2006)।[https://books.google.com/books?न्यू एज इंटरनेशनल। ISBN 81-224-1572-5।
  • एवागो टेक्नोलॉजीज (2010)।सुरक्षा विचार जब विद्युत खतरों से सुरक्षा प्रदान करने के लिए ऑप्टोकॉपर्स और वैकल्पिक आइसोलेटर का उपयोग करते हैं।जनवरी 2010. 5 नवंबर, 2010 को लिया गया।
  • स्टुअर्ट आर। बॉल (2004)।[https://books.google.com/books?एल्सेवियर। ISBN 0-7506-7723-6।
  • क्रिस्टोफ़ बासो (2009)।]ऊर्जा दक्षता और प्रौद्योगिकी, 1 सितंबर, 2009. 2 नवंबर 2010 को लिया गया।
  • अशोक बिंद्रा (2000)।]इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन, 24 जुलाई, 2000. 4 नवंबर, 2010 को लिया गया।
  • जेफ्री बॉट्रिल, डेरेक चेने, जी। विजयाराघवन (2005)।[https://books.google.com/books?न्यूनेस। ISBN 0-7506-6398-7।
  • निकोलस कोलिन्स (2009)।[https://books.google.com/books?टेलर और फ्रांसिस। ISBN 0-415-99873-5।
  • रिची फ्लेग्लर, जॉन एफ ईश (1993)।[https://books.google.com/books?हैल लियोनार्ड कॉर्पोरेशन। ISBN 0-7935-2411-3।
  • रुडोल्फ एफ। ग्राफ (1999)।[https://books.google.com/books?न्यूनेस। ISBN 0-7506-9866-7।
  • पीटर हस्से (2000)।[https://books.google.com/books?Iet। ISBN 0-85296-781-0।
  • पॉल होरोविट्ज़, विनफील्ड हिल (2006)।इलेक्ट्रॉनिक्स की कला।कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी प्रेस। ISBN 0-521-37095-7।
  • अलेक्जेंडर जॉस (2005)।]पावर इलेक्ट्रॉनिक्स टेक्नोलॉजी, मई 2005, पीपी। & nbsp; 48-52।
  • एलिया बी। जोफ, काई-सांग लॉक (2010)।[https://books.google.com/books?विली-आईईईई। ISBN 0-471-66008-6।
  • एस। कैरीयामा, एस। उचिदा, एम। फुरुमिया, एम। ओकाडा, एम। मिज़ुनो (2010)।]/एमबीपीएस डिजिटल आइसोलेटर मानक सीएमओ में ऑन-चिप छोटे ट्रांसफार्मर के साथ]।VLSI सर्किट पर IEEE 2010 संगोष्ठी।होनोलुलु, जून 16-18, 2010। ISBN 1-4244-5454-9।पीपी। & nbsp; 197–198।
  • लिंडा किनकैड (2010)।]एनालॉग डिवाइस।21 अक्टूबर, 2010. 3 नवंबर, 2010 को लिया गया।
  • जेरेमी सीह एंग ली, अलेक्जेंडर जॉस, पैट्रिक सुलिवन, चुआ टेक बी (2005)।]एवागो टेक्नोलॉजीज।2 नवंबर, 2010 को लिया गया।
  • हर्बर्ट मैटरे | हर्बर्ट एफ। मैटरे (1978)।[https://books.google.com/books?इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रॉन भौतिकी में अग्रिम, वॉल्यूम 45 (1978), ISBN 0-12-014645-2, पीपी। & nbsp; 40-200।
  • फॉरेस्ट मिम्स | फॉरेस्ट एम। मिम्स (2000)।[https://books.google.com/books?न्यूनेस। ISBN 1-878707-49-3।
  • जॉन मायर्स (2002)।]सेंसर पत्रिका।मार्च 2002. 4 नवंबर, 2010 को लिया गया।
  • एनवीई कॉर्पोरेशन (2007)।]अलगाव में GMR]।मार्च 2007. 4 नवंबर, 2010 को लिया गया।
  • बॉब पीज़ | रॉबर्ट ए। पीज़ (1991)।[https://books.google.com/books?न्यूनेस। ISBN 0-7506-9499-8।
  • Perkinelmer (2001)।]2 नवंबर, 2010 को लिया गया।
  • डैन आई। पोरत, अर्पाद बरना (1979)।[https://books.google.com/books?विली। ISBN 0-471-02924-6।
  • ई। फ्रेड शुबर्ट (2006)।[https://books.google.com/books?कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी प्रेस। ISBN 0-521-86538-7।
  • सिलोनक्स (2002)।](pdf संस्करण)।2 नवंबर, 2010 को लिया गया।
  • जॉन टीगल, जॉन स्प्रंग (1995)।[https://books.google.com/books?हैल लियोनार्ड कॉर्पोरेशन। ISBN 0-7935-3733-9।
  • विशाय इंटरटेक्नोलॉजी (2008)।]4 जून, 2008. 5 नवंबर, 2010 को लिया गया।
  • गेराल्ड वेबर (1997)।[https://books.google.com/books?हैल लियोनार्ड कॉर्पोरेशन। ISBN 0-9641060-1-9।

बाहरी संबंध

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