Optokuplör (optocoupler), iki ayrı elektrik devresini ışık kullanarak birbirinden izole eden ve sinyallerin iletilmesini sağlayan yarı iletken bir elektronik komponenttir. LED (Light Emitting Diode) ve fototransistör gibi fotoduyarlı bir alıcıdan oluşan bu komponent, yüksek voltajlı devrelerin düşük voltajlı devreleri etkilemesini önleyerek güvenli sinyal iletimini sağlar.
Optokuplörün temel çalışma prensibi oldukça basittir. Giriş tarafında bulunan LED, elektrik sinyalini infrared ışığa dönüştürür. Bu ışık, optik olarak izole edilmiş bir kanal üzerinden çıkış tarafındaki fotoduyarlı alıcıya (genellikle fototransistör) iletilir. Alıcı, gelen ışığı tekrar elektrik sinyaline dönüştürerek sinyalin izole edilmiş bir şekilde iletilmesini sağlar. Bu sayede giriş ve çıkış devreleri arasında fiziksel bir bağlantı olmadan sinyal transferi gerçekleştirilmiş olur.
Optokuplörler, kullanılan alıcı tipine göre farklı kategorilere ayrılır. En yaygın kullanılan optokuplör türleri şunlardır:
En yaygın kullanılan optokuplör türüdür. Alıcı olarak bipolar fototransistör kullanılır. Orta hızda çalışır ve akım transfer oranı %2-120 arasında değişir. Dijital sinyallerin iletiminde ve düşük hızlı uygulamalarda tercih edilir.
Alıcı olarak PIN diyot kullanan bu optokuplörler en yüksek hıza sahiptir. Nanosaniye seviyesinde tepki süreleri vardır. Akım transfer oranı %0.1-0.2 civarındadır. Yüksek hızlı dijital uygulamalarda kullanılır.
Darlington bağlantılı fototransistör kullanan bu tip, yüksek akım transfer oranına (%100-600) sahiptir. Orta hızda çalışır ve yüksek akım gerektiren uygulamalarda tercih edilir.
Optokuplörler endüstriyel ve elektronik uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Başlıca kullanım alanları şunlardır:
1. Güç Kaynakları: SMPS (Switching Mode Power Supply) devrelerinde geri besleme sinyallerinin izolasyonunda kullanılır.
2. Endüstriyel Kontrol: PLC ve mikrodenetleyici sistemlerinde yüksek voltajlı giriş sinyallerinin izolasyonunda kullanılır.
3. Haberleşme Sistemleri: RS-232, RS-485 gibi seri haberleşme protokollerinde ve MIDI arayüzlerinde sinyal izolasyonu için kullanılır.
4. Motor Kontrol: Motor sürücü devrelerinde kontrol sinyallerinin izolasyonunda kullanılır.
Bir uygulamada optokuplör seçerken göz önünde bulundurulması gereken temel parametreler şunlardır:
1. İzolasyon Voltajı: Optokuplörün dayanabileceği maksimum giriş-çıkış voltaj farkıdır. Ticari optokuplörler genellikle 10kV'a kadar izolasyon sağlayabilir.
2. Akım Transfer Oranı (CTR): Çıkış akımının giriş akımına oranıdır. Kullanılan alıcı tipine göre %0.1 ile %600 arasında değişebilir.
3. Tepki Süresi: Optokuplörün giriş sinyalindeki değişime ne kadar hızlı tepki verebildiğini gösterir. Nanosaniyelerden milisaniyelere kadar değişebilir.
4. Çalışma Sıcaklığı: Optokuplörün güvenli çalışabileceği sıcaklık aralığıdır. Genellikle -40°C ile +85°C arasındadır.
Optokuplör içeren bir devre tasarlarken dikkat edilmesi gereken önemli noktalar şunlardır:
1. LED akımı üretici tarafından belirtilen maksimum değeri aşmamalıdır.
2. Çıkış transistörünün çalışma bölgesi ve yük direnci değeri doğru seçilmelidir.
3. Yüksek frekanslı uygulamalarda parazitik kapasitelerin etkisi göz önünde bulundurulmalıdır.
4. Optokuplörün yaşlanma etkisi ve sıcaklık değişimlerinin performansa etkisi dikkate alınmalıdır.