Bagaimana cara memilih komponen yang menyertai optocoupler?

22

Saya menggunakan optocoupler ( MOC3021 ) untuk merasakan keadaan On / Off dari alat electrial menggunakan mikrokontroler ATmega16L. Bagaimana cara saya melakukan ini? Spesifikasi suplai utama saya adalah 230V, 50Hz. Bagaimana cara mendesain sirkuit sekitarnya dan memilih nilai komponen, seperti resistor?

Diedit pada 13 Juni 2012 Mengacu pada skema ini Catatan: Ini adalah pertama kalinya saya menyelesaikan sirkuit seperti ini. Silakan kirim umpan balik yang bermanfaat. (termasuk hal-hal yang saya lakukan salah atau perbaikan)

Mengacu pada skema di atas. Idenya adalah menggunakan sirkuit ini untuk menentukan apakah beban aktif atau tidak. The keluaran pin dari menghubungkan optocoupler untuk interupsi eksternal dari Microcontroller Saya menggunakan yang ATmega16L. Interrupt akan memonitor keadaan beban. Setelah pemantauan, saya dapat mengubah status beban menggunakan relai (relai bertindak sebagai mekanisme Kontrol ) yang terhubung ke mikrokontroler yang sama.

Sekarang, saya mencoba menghitung nilai resistor untuk R1, R2 dan Rc. Catatan, VIL mikrokontroler (maks) = 0,2xVcc = 660mV dan VIH (min) = 0,6xVcc = 1,98V dan VIH (maks) = Vcc + 0,5 = 3,8V.

Untuk menghitung Rc cukup mudah. Ketika transistor tidak melakukan output tinggi (pada 3.3V). Ketika transistor melakukan output ditarik rendah. jadi dari sudut pandang mikrokontroler, output yang tinggi berarti beban dimatikan dan output yang rendah berarti beban diaktifkan.

Melihat lembar data untuk SFH621A-3, menggunakan CTR minimum 34% pada IF = 1mA. Oleh karena itu, pada input 1mA, output akan menjadi 340uA. Jadi agar mikrokontroler mendeteksi tegangan rendah dari output optocoupler dapat saya gunakan nilai resistor 1Kohm? Sehingga output dari optocoupler akan memiliki tegangan 340mV (yang di bawah VIL (maks) )

Lebih lanjut tentang ini nanti, merupakan hari yang panjang.

Diedit pada 15 Juni 2012

Catatan: Mengatasi resistor pada saluran listrik (R1 dan R2). Silakan periksa perhitungan saya dan umpan balik yang sesuai.

Tujuan : tujuannya adalah untuk menjaga LED * ON ** untuk periode waktu maksimum dalam setengah periode 10mS (periode penuh 20mS 50Hz). Katakanlah LED harus AKTIF selama 90% dari waktu, itu berarti LED membutuhkan setidaknya 1mA saat ini untuk 90% dari waktu selama setengah periode yang berarti LED akan aktif untuk 9mS dalam periode setengah 10mS. Jadi, 9mS / 10mS = 0,9 * 180 ( setengah periode ) = 162 derajat. Ini menunjukkan arus akan 1mA antara 9deg dan 171deg ( dan kurang dari 1mA dari 0deg hingga 9deg dan 171deg hingga 180deg ). Tidak menganggap waktu ON untuk menjadi 95% karena bekerja dengan bilangan bulat rapi dan 5% tidak membuat perbedaan tidak dalam aplikasi ini setidaknya.

Vpeak-peak = 230V x sqrt (2) = 325V. Memperhatikan toleransi. Toleransi minimum 6%. 325 x 0,94 ( 100-6 ) x sin (9) = 47.8V

Jadi, R1 ≤ (47.8V - 1.65V) / 1mA = 46.1 Kohms Memilih nilai yang lebih kecil dari 46.1 Kohms dari 39 Kohms (seri e12). Sekarang dipilih resistansi nilai yang lebih kecil dibandingkan dengan yang dihitung, berarti arus melalui dioda akan lebih besar dari 1mA.

Menghitung arus baru: ((325V x 110%) - 1.25V) / 39 Kohms = 9.1mA (terlalu dekat dengan maks Jika dioda). Kembali lagi sebentar lagi [Label - 1x]

Pertama, hitung peringkat daya resistor (mempertimbangkan 39 Kohm) ((230 + 10%) ^ 2) / 39K = 1,64 Watt (terlalu tinggi).

Kembali ke perhitungan [Label - 1x] Mari kita pilih dua resistor 22 Kohm. Bersama-sama mereka menambahkan hingga 44 Kohm yang cukup dekat 46,1 Kohm (dihitung di atas)

memeriksa peringkat daya dari dua resistor digabungkan: ((230 + 10%) ^ 2) / (2 x 22) Kohm = 1,45W. pilih 22 resistor Kohm masing-masing dengan peringkat daya 1W.

Sekarang, setelah semua ini , RKPT awal adalah 34% yang berarti 1mA akan keluar 340μA . Tapi sekarang karena resistor 2x22 Kohm arus akan sedikit lebih pada output. Itu berarti potensi yang lebih tinggi di resistor pull up Rc. Apakah akan ada masalah untuk mendapatkan drop volt di bawah 500mV pada output optocoupler ??

David Norman
sumber
1
@Kortuk - Terima kasih telah membantu memperbaiki pertanyaan. Saya pikir itu sepadan. Tepuk tangan!
stevenvh
@stevenvh, selalu sepadan, dengan cara segala sesuatu muncul saya hanya harus bekerja untuk menemukan sinyal dalam kebisingan :)
Kortuk
1
David, tolong tambahkan beberapa informasi tentang diri Anda di profil Anda. Seperti yang selalu dikatakan Olin itu bukan untukmu, itu untuk kita. Ini membantu kami menilai tingkat pengetahuan Anda sehingga kami dapat menjawab dengan tepat.
stevenvh
Re edit Anda: resistor 1k akan memiliki 340 mV di atasnya (Hukum Ohm). Jadi tegangan output masih 3,3 V - 340 mV = 3 V. Anda harus lebih rendah dari VIL (maks) jika Anda ingin UC melihatnya sebagai rendah. Jadi tambah 1k, misalnya 10k. Maka tegangan melintasi resistor akan menjadi 3,4 V secara teoritis, tetapi terbatas pada catu daya, dan output akan menjadi 0 V.
stevenvh

Jawaban:

28

MOC3021 adalah optocoupler dengan output triac. Ini digunakan untuk menggerakkan triac daya biasanya untuk mengganti peralatan yang dioperasikan listrik. Triacs hanya dapat digunakan di sirkuit AC.

Anda memerlukan optocoupler dengan output transistor, lebih disukai satu dengan dua LED di antiparalel pada input. The SFH620A merupakan bagian seperti itu.

masukkan deskripsi gambar di sini

Dua LED dalam antiparalel memastikan bahwa transistor diaktifkan pada kedua setengah siklus listrik. Banyak optocoupler hanya memiliki 1 LED, yang akan bekerja, tetapi memberi Anda pulsa output 10ms dalam periode 20ms untuk 50Hz. Anda perlu menempatkan dioda di antiparalel dengan input juga dalam kasus itu, untuk melindungi LED dari tegangan lebih ketika terbalik terpolarisasi.

Penting adalah CTR atau Current Transfer Ratio, yang menunjukkan berapa banyak arus keluaran transistor akan tenggelam untuk arus LED yang diberikan. RKT sering tidak terlalu tinggi, tetapi untuk SFH620A kita dapat memilih nilai minimum 100%, hanya itu pada 10mA, pada 1mA itu hanya minimum 34%, sehingga 1mA berarti setidaknya 340 A keluar.μ

Misalkan outputnya menuju mikrokontroler 5V dan Anda akan menggunakan resistor pull-up 2k ditunjukkan pada diagram. Jika transistor tidak aktif, ia tidak akan menarik arus, kecuali arus bocor kecil, maksimum 100nA, menurut datasheet. Sehingga akan menyebabkan penurunan tegangan 200 V melintasi resistor, yang lebih dari aman. μΩμ

Jika transistor aktif, dan itu menarik 340 A maka penurunan tegangan resistor hanya 680mV, dan itu terlalu rendah untuk mendapatkan level rendah. Kita harus meningkatkan nilai resistor atau arus. Karena kami memiliki banyak margin pada arus bocor, kami dapat dengan aman meningkatkan nilai resistor menjadi 15k misalnya. Maka 340 A akan memberikan tegangan output yang cukup rendah. (Secara teoritis penurunan tegangan 5.1V, tetapi hanya ada 5V yang tersedia, sehingga akan terhubung ke ground.) Penurunan tegangan karena arus bocor masih dalam batas 1,5mV. Ω μμΩμ

Jika kita ingin memiliki RKPT minimal 34% pada 1mA kita harus menggunakan SFH620A-3.

Jika ini akan dikontrol dari sumber DC kita hampir selesai. Cukup tambahkan R1 secara seri dengan LED, R2 mungkin tidak akan diperlukan. Kemudian R1 ( - ) / 1mA.V I N V L E DVINVLED

Tetapi kita harus berurusan dengan sinyal input AC 230V. Di persimpangan nol tidak akan ada arus, ada sedikit yang bisa kita lakukan tentang itu. Bagaimana kita bisa mendapatkan setidaknya 1mA untuk sebagian besar siklus tanpa membuang banyak daya? Ini adalah trade-off. Anda dapat memiliki 1mA hanya untuk tegangan maksimum, dan itu akan memberi Anda hanya pulsa kecil, tetapi Anda akan membuang daya paling sedikit. Atau Anda dapat menggunakan 1mA untuk sebagian besar siklus, tetapi Anda akan memiliki lebih banyak arus saat tegangan tertinggi. Katakanlah kita ingin setidaknya pulsa 9ms dalam periode 10ms setengah (50Hz). Itu berarti arus harus 1mA pada fase 9 ° hingga 171 °. 230V AC adalah puncak 325V, tetapi kita harus memperhitungkan toleransi -6%, jadi itu minimum 306V. 306V sin (9 °) = 48V. R1 (48V - 1.65V) / 1mA = 46.Ω Ω × ×Ω. (The 1.65V adalah tegangan maksimum LED.) Nilai E24 terdekat adalah 43k . Kemudian kita memiliki lebih dari 1mA pada fase 9 °, tetapi apa yang pada tegangan maksimum. Untuk itu kita harus bekerja dengan toleransi positif, maks. 10%. Maka tegangan puncak adalah 230V 110% = 358V. Arus maksimum adalah (358V - 1.25V) / 43k = 8.3mA. (The 1.25V adalah tegangan nominal LED). Itu jauh di bawah batas optocoupler. Ω× ×Ω2 ×Ω

Kami tidak akan dapat melakukan ini hanya dengan 1 resistor. Itu mungkin tidak tahan tegangan tinggi, dan mungkin memiliki masalah disipasi daya juga, kita akan sampai pada itu dalam satu menit. Tegangan puncak di resistor adalah 357V. Resistor MFR-25 diberi nilai maks 250V, jadi kita membutuhkan setidaknya 2 dari mereka secara seri. Bagaimana dengan kekuatan? 230V + 10% dalam 43k adalah 1,49W. MFR-25 hanya diberi peringkat 1 / 4W, jadi keduanya tidak akan berfungsi. Sekarang Anda dapat memilih untuk memiliki lebih banyak dari mereka secara seri, tetapi itu harus setidaknya 6, atau memilih resistor berperingkat lebih tinggi. MFR1WS (lembar data yang sama) diberi peringkat 1W, jadi 2 seri akan dilakukan. Ingatlah bahwa kita harus membagi nilai resistor dengan 2: 21.5kΩΩΩ, yang bukan merupakan nilai E24. Kita dapat memilih nilai E24 terdekat dan memeriksa perhitungan kami, atau memilih E96. Mari kita lakukan yang terakhir.

Itu saja, semuanya. :-)

sunting
Saya menyarankan dalam komentar bahwa ada banyak lagi yang harus dipertanggungjawabkan, jawaban ini bisa 3 kali lebih panjang. Misalnya ada arus kebocoran input dari pin I / O AVR, yang bisa sepuluh kali lebih tinggi dari transistor. (Jangan khawatir, saya memeriksanya, dan kami aman.)

Mengapa saya tidak memilih optocoupler dengan output Darlington ? Mereka memiliki RKT jauh lebih tinggi.
Alasan utamanya adalah tegangan saturasi Darlington, yang jauh lebih tinggi daripada untuk BJT biasa. Untuk optocoupler ini misalnya bisa setinggi 1V. Untuk ATmega16L Anda menggunakan tegangan input maksimum untuk level rendah adalah 0,2 , atau 0,66V pada pasokan 3,3V. 1V terlalu tinggi. Itulah alasan utamanya. Alasan lain bisa jadi itu mungkin tidak benar-benar membantu. Kami lakukanV D D μ μ× VDD
memiliki arus keluaran yang cukup, hanya saja arus input 1mA sangat tinggi sehingga kita memerlukan resistor daya untuknya. Darlingtons tidak harus menyelesaikan ini jika mereka juga hanya ditentukan pada 1mA. Pada RKPT 600% kita akan mendapatkan arus kolektor 6mA, tetapi kita tidak membutuhkannya. Tidak bisakah kita melakukan sesuatu tentang 1mA? Mungkin. Untuk optocoupler saya sebutkan Karakteristik Listrik hanya berbicara tentang 1mA. Ada grafik di lembar data, gbr.5: RKT versus arus maju, yang menunjukkan RKT lebih dari 300% pada 0,1 mA. Anda harus berhati-hati dengan grafik ini. Sementara tabel sering memberi Anda nilai minimum dan / atau maksimum, grafik biasanya memberi Anda nilai-nilai khas. Anda mungkin memiliki 300%, tetapi mungkin lebih rendah. Berapa jauh lebih rendah? Tidak dikatakan. Jika Anda membangun hanya satu produk, Anda dapat mencobanya, tetapi Anda dapat
Mungkin berhasil. Katakanlah Anda menggunakan 100 A dalam, dan pada nilai CTR yang relatif aman 100% Anda akan memiliki 100 A keluar. Anda harus melakukan perhitungan lagi, tetapi keuntungan utama Anda adalah bahwa resistor input hanya akan menghilang 150mW, bukan 1,5W. Itu layak dilakukan.μμ

stevenvh
sumber
@stevenvh Nitpicking sedikit - sesuai datasheet, RKT untuk keluarga SFH620A tidak dijamin 100% pada arus dioda 1mA (Anda perlu 10mA) - Saya yakin contoh 1mA Anda adalah hipotetis tetapi bisa membingungkan pemula.
Adam Lawrence
@stevenvh Terima kasih banyak untuk solusinya. Anda benar-benar telah berusaha keras. ok sekarang pertanyaannya. Apa yang saya tidak dapatkan adalah paragraf ini (dikutip dari atas) [Penting adalah CTR atau Current Transfer Ratio, yang menunjukkan berapa banyak arus keluaran yang akan ditenggelamkan oleh transistor untuk arus LED yang diberikan. RKT sering tidak terlalu tinggi, tetapi untuk SFH620A kita dapat memilih nilai minimum 100%, hanya itu pada 10mA, pada 1mA itu hanya minimum 34%, sehingga 1mA berarti setidaknya 340μA keluar.] Saya tidak lihat bagaimana Anda mendapatkan 1mA saat ini. Apakah itu merujuk pada lembar data pada Pg3 di bawah "Current Transfer Ratio (Ic / If)" ??
David Norman
@stevenvh, juga alih-alih menggunakan Vcc sebagai 5V dapatkah saya menggunakan Vcc sebagai 3.3V sebagai gantinya sehingga Vce akan menjadi 3.3V. Sirkuit saya tidak memiliki persediaan lebih dari 3,3V
David Norman
@ DavidVorman CTR adalah rasio arus yang bersumber dari arus dioda ke arus yang ditenggelamkan oleh transistor. Secara umum, Anda perlu mengarahkan arus yang cukup melalui dioda untuk memenuhi apa pun yang ditentukan oleh pabrikan dalam lembar data mereka agar memiliki RKPT 'terjamin', dan ketika Anda berurusan dengan opto, RKPT minimum yang membatasi desain Anda. Saya tidak berpikir VCE sedikit berkurang akan menyebabkan Anda terlalu banyak menderita - dalam pengalaman saya selalu dioda arus yang mendominasi CTR.
Adam Lawrence
2
@ David - Urutan komponen dalam seri tidak masalah, tegangan di berbagai komponen akan selalu sama, seperti 1,25V untuk LED, bahkan jika terhubung langsung ke fase listrik. Memang benar bahwa menyentuh mereka ketika mereka berada di sisi netral akan kurang berbahaya, tetapi saya tidak berpikir itu fitur yang diperlukan. Selain itu, ketika Anda menggunakan steker listrik untuk menghubungkan ke listrik Anda tidak yakin yang merupakan fase dan yang netral. Jangan pernah menyentuh kawat seandainya itu netral! Ini bisa jadi kesalahan terakhir yang Anda buat.
stevenvh
7

Dalam jawaban saya yang lain, saya menjelaskan mengapa saya tidak menggunakan optocoupler Darlington di sana: alasan utamanya adalah tegangan saturasi Darlington, yang jauh lebih tinggi daripada BJT biasa, bisa setinggi 1 V. Untuk ATmega16L Anda kembali menggunakan tegangan input maksimum untuk level rendah adalah 0,2 × VDD, atau 0,66 V pada pasokan 3,3 V. 1 V terlalu tinggi.

Tapi itu bukan hal yang tidak bisa diperbaiki, hanya membutuhkan beberapa komponen tambahan. Pada saat yang sama kami akan melakukan sesuatu tentang arus input 1 mA juga.

Untuk memulai dengan input saat ini, kami harus menggunakan 1 mA karena datasheet tidak menyebutkan apa pun yang lebih rendah, dan kemudian Anda dapat mencoba berbagai hal, tetapi Anda sendiri, tidak ada jaminan. Datasheet untuk FOD816 , bagaimanapun, memiliki grafik yang menarik.

masukkan deskripsi gambar di sini

Itu dia. Yang satu ini memang memberikan CTR untuk arus input serendah 100 μA, dan bahkan tinggi: 350% (ingat ini adalah Darlington). Tetapi Anda harus berhati-hati dengan grafik ini. Sementara tabel sering memberi Anda nilai minimum atau maksimum, grafik semacam ini akan memberi Anda nilai-nilai tipikal, kecuali ditunjukkan sebaliknya. Jadi, apa yang minimum? Kami tidak tahu, tetapi 100% aman. Mari kita pergi untuk lebih aman dan anggap CTR 50%. Jadi untuk 100 µA dalam kita akan mendapatkan 50 μA. Mari kita lihat apakah itu cukup.

Ini adalah tahap output yang dimodifikasi. Transistor U1 adalah foto-Darlington, sumber 50 μA saat aktif. Mari kita pilih 10 μA untuk R4, jadi nilainya 0,6 V / 10 μA = 60 kΩ. Saya akan kembali ke fungsi R4 nanti.

masukkan deskripsi gambar di sini

Kemudian kita memiliki 40 μA yang tersisa untuk arus basis T1. Jika kami memilih BC857A untuk itu kami memiliki minimum 125, sehingga arus kolektor kami adalah minimum 5 mA. R5 minimum 660 Ω sudah cukup untuk membuat output rendah. Karena kita mengendarai input mikrokontroler impedansi tinggi, kita tidak memerlukan 5 mA, dan mungkin juga memilih 15 kΩ, sehingga membatasi arus ke 220 μA. Kebocoran input 1 μA dari port pengontrol hanya akan menyebabkan penurunan 15 mV, jadi tidak apa-apa. HFE

Apa fungsi R3? Ini biasanya digunakan untuk membatasi arus basis, tetapi bukankah Darlington sudah melakukan ini? Ya, memang, tetapi nilainya bisa sangat tinggi. Dalam jawaban saya yang lain, saya menghitung bahwa arus LED puncak bisa setinggi 8,3 mA, yang akan menjadi 830 μA dalam versi daya rendah kami. Kami menghitung dengan nilai CTR yang aman sebesar 50%, tetapi biasanya akan menjadi 350%, dan maksimum mungkin bahkan lebih tinggi. 830 μA 350 = 290 mA, yang terlalu banyak untuk BC857A yang buruk itu. Jadi kita akan membatasi itu hingga 100 µA dengan memilih nilai 15 kΩ untuk R3. ×

R4 masih perlu penjelasan. Misalkan kita menghilangkannya. Lalu semua arus Darlington menuju ke T1. Ketika mematikan arus kebocoran FOD816 (disebut "arus gelap" dalam lembar data) dapat setinggi 1 μA. T1 akan memperkuat itu menjadi 250 µA kasus terburuk maksimum, yang cukup untuk menjatuhkan 3,3 V di R5. Jadi output mungkin rendah secara permanen.
Kami memilih nilai 60 kΩ untuk R4. Kemudian selama tegangan jatuh kurang dari 0,6 V semua arus Darlington akan melalui R4, dan tidak ada melalui T1, karena tegangan basis-emitor minimum tidak tercapai. Itu pada 10 μA. Jadi arus gelap 1 μA hanya akan menyebabkan penurunan 60 mV, dan tidak ada arus basis.

Kami memiliki nilai untuk semua komponen kami, satu-satunya yang tersisa adalah meningkatkan resistor input menjadi masing-masing 220 kΩ. Anda dapat menggunakan resistor 1/4 W untuk itu.

stevenvh
sumber
Terima kasih steve. sayangnya saya tidak dapat mengirim pertanyaan lagi karena saya diblokir oleh Kev (moderator) yang menyebalkan. Saya akan kembali ke proyek saya mulai minggu depan. Sudah lama bekerja lama. Salam
David Norman
Anda bisa mengatakan R4 memberikan nilai ambang saat ini harus melebihi untuk mendapatkan T1 ke konduksi.
The Resistance
2

Untuk mengetahui parameter dari rangkaian, mulailah dengan apa yang Anda butuhkan di output dan bekerja mundur. 10 kΩ adalah nilai yang baik untuk pullup pada output. Kecuali jika Anda memiliki persyaratan yang tidak biasa, seperti operasi baterai di mana daya rendah penting, 10 kΩ merupakan tradeoff yang baik antara cukup rendah untuk menarik saluran dengan kuat tinggi terhadap kebocoran dan kebisingan yang masuk akal, tetapi tidak terlalu rendah sehingga membutuhkan terlalu banyak arus.

Ketika transistor output di OPTO menyala, ia akan menempatkan paling banyak 3.3 V seberang Rc. 3,3 V / 10 kΩ = 330 μA, yang merupakan arus minimum yang harus ditenggelamkan oleh transistor. Anda ingin beberapa tambahan sehingga garis dipegang kuat rendah ketika seharusnya rendah. Saya katakan minimal itu harus bisa tenggelam 500 μA, tapi saya akan menggunakan 1 mA kecuali Anda memiliki alasan khusus untuk menutupnya.

Sekarang kita tahu bahwa output harus tenggelam 1 mA, kita melihat dalam lembar data dari OPTO untuk melihat bagaimana kita perlu menggerakkannya untuk mengeluarkan 1 mA. Anda menggunakan varian "-3" dari bagian ini, yang menurut halaman pertama datasheet memiliki rasio transfer lancar minimum yang dijamin 100%. Itu berarti bahwa transistor dapat tenggelam setidaknya sebanyak arus yang Anda pasang melalui salah satu LED. Namun, catat sedikit "± 10 mA" di atas spesifikasi RKPT. Apa yang sebenarnya dikatakan adalah bahwa jika Anda meletakkan 10 mA melalui LED, maka transistor akan dapat tenggelam setidaknya 10 mA. Sebenarnya tidak menjanjikan apa pun pada arus input lainnya.

Melihat melalui lembar data lebih lanjut, Anda menemukan informasi tambahan di bagian atas halaman 3. Di sini mereka benar-benar menunjukkan RKT untuk input 1 mA. Perhatikan bahwa sekarang hanya dijamin 34%. Itu berarti untuk mendapatkan kemampuan wastafel keluaran 1 mA, Anda harus menggerakkan LED dengan 1 mA / 34% = 2,9 mA, jadi mari kita bertujuan untuk minimum 3 mA absolut.

Anda mengatakan tegangan yang harus dirasakan adalah 230 V AC. Karena itu adalah sinus, maka akan memiliki puncak 325 V. Sinyal keluaran dari opto akan menjadi mikro, sehingga tidak perlu untuk menjadi sinyal stabil ketika daya menyala. Bahkan, itu ide yang baik bagi mikro untuk bisa keluar dari gangguan dan gangguan sesaat. Saya mungkin akan menyimpan penghitung yang dikurangi setiap ms ketika sinyal mati dan reset ke sesuatu seperti 50 saat aktif. Itu berarti Anda harus melihat tidak ada sinyal selama 50 ms untuk menyatakan bahwa daya mati. Semua yang diperlukan adalah sedikit blip di puncak siklus garis dan sistem ini akan berfungsi dengan baik. Perhatikan bahwa puncak siklus garis terjadi setiap 10 ms dengan daya 50 Hz.

Jadi mari kita lihat di mana kita berada. Kami ingin memiliki setidaknya 3 mA mengalir melalui LED ketika tegangan daya adalah 325 V. LED akan turun hingga 1,65 V (atas tabel bawah pada halaman 2), dan ini masih harus bekerja pada tegangan kabel listrik terendah yang masuk akal. . Mari kita bertujuan untuk dapat mendeteksi 200 VAC minimum, yaitu 283 V puncak, dan 281 V setelah penurunan LED. 281 V / 3 mA = 94 kΩ. Secara teori, hanya itu yang diperlukan secara seri dengan LED untuk memicu output setidaknya sedikit sekali per puncak daya.

Dalam praktiknya, sebaiknya tambahkan sedikit margin. Anda ingin output ditegaskan untuk fraksi terbatas yang masuk akal dari setiap setengah siklus, tidak hanya dijamin untuk blip kecil. Mengingat semua itu, saya kira-kira membagi dua resistor menjadi 47 kΩ. Itu solid akan menyalakan output untuk semua kondisi yang wajar dengan margin yang signifikan.

Anda mungkin berpikir itu yang perlu Anda lakukan, tapi tunggu, masih ada lagi. Pikirkan apa yang akan terjadi pada tegangan saluran tinggi, seperti 240 V. Puncaknya adalah 340 V, yang akan menyebabkan 7,2 mA melalui LED. Anda harus memeriksa arus LED maksimum yang diizinkan, yaitu 60 mA, jadi tidak apa-apa. Namun, pertimbangkan disipasi daya pada resistor. Jika kita mengatakan kasus tegangan terburuk adalah 240 V, maka daya pergi ke resistor (mengabaikan drop tegangan LED) adalah (240 V) 2 /47 kΩ = 1,23 W. Itu harus setidaknya "2 W" resistor lalu, dan itu akan terasa hangat.

Masalah lain adalah bahwa peringkat tegangan resistor perlu dipertimbangkan. Itu harus mampu menahan puncak 340 V, jadi secara keseluruhan Anda memerlukan resistor 47 kΩ untuk 2 W dan 400 V. Itu dapat ditemukan, tetapi mungkin lebih sederhana di sekitar untuk menggunakan beberapa resistor secara seri. Itu menyebar tegangan puncak dan disipasi daya di antara resistor seri. Empat resistor 12 kΩ akan melakukan ini dan hanya akan menghilang 300 mW dan melihat masing-masing 85 V. Itu akan lebih mudah ditemukan dan lebih murah daripada satu resistor kecuali jika ini adalah produk volume di mana Anda dapat membeli barang dalam jumlah besar. Jadi jawaban atas pertanyaan yang diajukan adalah dengan meletakkan empat resistor 12 kΩ 1/2 Watt biasa secara seri dengan LED.

Perhatikan bahwa ini tidak perlu dibagi di setiap sisi opto saat Anda menunjukkan R1 dan R2. Hanya perlu ada satu resistansi secara seri dengan LED di suatu tempat. Karena resistansi ini terdiri dari empat resistor individu dalam kasus ini, Anda dapat membaginya dengan cara apa pun yang Anda inginkan agar semuanya bekerja dengan baik secara mekanis pada sisi tegangan tinggi dari rangkaian. Lebih disukai mereka akan ujung ke ujung untuk memaksimalkan jalur lipatan untuk tegangan tinggi dan untuk menyebarkan panas.

Namun, saya tidak terlalu suka optocoupler ini untuk aplikasi ini karena memiliki rasio transfer arus yang rendah, yang memaksa kita untuk menyediakan banyak arus LED, yang menyebabkan banyak daya untuk dikonsumsi dalam resistor. Untuk aplikasi semacam ini di mana rasio transfer arus tinggi berguna dan kecepatan tidak terlalu menjadi masalah, saya suka FOD817 yang murah dan tersedia. Versi D dari bagian ini memiliki CTR yang dijamin 3x pada 5 mA. Mereka tidak mengatakan dengan tepat apa yang Anda dapatkan 1 mA, tetapi ini merupakan taruhan yang cukup aman sehingga hasilnya dapat tenggelam setidaknya 1 mA dengan 1 mA masuk.

FOD817 memiliki LED tunggal, tetapi itu mudah ditangani (FOD814 memiliki LED kembali ke belakang, tetapi kurang tersedia dan tidak masuk dalam beberapa varian gain yang lebih tinggi). Menggunakan skema 50 ms yang dijelaskan di atas, tidak masalah jika Anda mendapatkan pulsa satu kali per siklus baris, yaitu setiap 20 ms. Letakkan dioda secara seri dengan LED sebagai tambahan untuk resistor, dan resistor bernilai tinggi melintasi LED untuk memastikan tidak melihat tegangan balik yang tinggi karena sedikit kebocoran dioda. 100 kΩ baik-baik saja, dan cukup tinggi untuk saat ini menjadi tidak relevan dengan perhitungan kami yang lain. Keuntungan lain dari ini adalah bahwa Anda tidak hanya mendapatkan disipasi daya yang lebih rendah karena membutuhkan lebih sedikit arus LED, tetapi Anda mendapatkan faktor lain dari dua pengurangan daya karena LED hanya didorong dalam satu arah.

Jadi inilah jawaban terakhir saya:

Olin Lathrop
sumber
Hai Olin. Saya sedang mempertimbangkan apakah saya bisa lolos dengan SFH620A-3hanya dua 1/4W 250Vresistor. Untuk R1=R2=47Kresistor input saya dapatkan 2.45mAdi 230VAC rata-rata . Untuk resistor keluaran sedikit lebih tinggi misalnya 15K ini harus bekerja, kan? Atau apakah saya perlu menghitung menggunakan tegangan puncak? Dan memperhitungkan toleransi.
Vorac
Oh, kekuatannya tidak bekerja. Dan itu adalah komponen yang saya miliki. Bisakah itu benar-benar tidak dilakukan dengan jenis-jenis komponen dan jumlah komponen minimum?
Vorac
Komentar terakhir, saya janji. Saya memperluas komentar di atas menjadi pertanyaan .
Vorac
@Vorac: Tidak jelas apa yang Anda tanyakan. Saya menjelaskan bagaimana melakukan perhitungan secara terperinci dalam jawaban saya. Resistor harus mampu menangani daya rata-rata yang mereka hilangkan, tetapi tegangan puncak melintasinya.
Olin Lathrop
-2

Jika Anda mencari CTR yang sangat tinggi untuk jenis aplikasi ini, lihat seri Liteon LTV-8xxx . 600% mnt. pada 1mA IF.

GoneCamping
sumber
Selamat datang di EE.SE! Jika Anda mereferensikan bagian, harap tautkan ke lembar data di pos Anda.
Nick Alexeev
Apakah Anda memiliki alasan untuk meyakini bahwa RKT yang lebih tinggi akan membantu OP? Jika demikian, bisakah Anda menjelaskannya? Jika tidak, maka informasi ini harus ditambahkan sebagai komentar terhadap pertanyaan daripada sebagai jawaban.
Joe Hass
Nick, akan menambahkan tautan seperti yang disarankan lain kali.
GoneCamping
Joe, CTR yang lebih tinggi memberi Anda kesempatan untuk mengurangi arus resistor pembatas AC untuk arus keluaran yang diberikan, sehingga mengurangi watt (dan biaya yang terkait.)
GoneCamping