مدار واسط خروجی بارهای متصل شبکه

مدار واسط خروجی بارهای متصل شبکه:
در مطالب قبل دیدیم که رله ها می توانند یک مدار را از نظر الکتریکی از مدار دیگر ایزوله کنند. دقیقا به همین دلیل است که به یک مدار با توان کمتر اجازه می دهند یک مدار با توان بزرگ تر را نیز کنترل کنند.

تأثیر دیگر رله ها این است که می توانند از مدار با توان کمتر در برابر نویز الکتریکی در طول گذارها و پیک های ولتاژ محافظت به عمل آورند. این نویزها باعث خراب شدن ادوات سوئیچینگ نیمه رسانا و ظریف می شوند.

رله ها همچنین به خروجی مدارات با ولتاژها و زمین های مختلف اجازه می دهند تا به یکدیگر متصل شوند. نمونه ای از این مدارات، اتصال بین میکروکنترلر 5 ولت و منبع تغذیه شبکه است.

اما علاوه بر رله ها و کلیدهای ترانزیستوری برای کنترل ادوات توان شبکه مانند موتورهای AC، هیترها و لامپ های 100 وات، می توان از ادوات نوری و عایق های نوری (Optoisolator) و المان های الکترونیک قدرت نیز برای کنترل استفاده کرد.

مهم ترین مزیت عایق های نوری در این است که درجه ایزولاسیون الکتریکی بسیار بالایی را بین ترمینال های ورودی و خروجی مدار فراهم می کند.

دلیل ایزولاسیون بالا این است که از نور برای تزویج بین دو مدار مختلف استفاده می شود و به همین دلیل به کمترین مقدار جریان ورودی (معمولا در حدود 5 میلی آمپر) و ولتاژ نیاز دارد.

این ویژگی باعث می شود که از عایق های نوری به عنوان مدار واسط در پورت های میکروکنترلرها یا مدارات دیجیتال استفاده شود تا توان کافی برای درایو LED روی پورت های خروجی را فراهم کنند.

یک طراحی بسیار ساده مدار عایق نوری، از یک LED که نور مادون قرمز تولید می کند و یک وسیله نیمه رسانا حساس به نور تشکیل شده است که برای تشخیص نور مادون قرمز ساطع شده از LED مورد استفاده قرار می گیرد.

LED و وسیله حساس به نور، هر دو در یک پکیج با پایه های آهنی برای اتصال الکتریکی قرار دارند.

وسیله حساس به نور می تواند یک فتوترانزیستور تکی یا یک فتودارلینگتون یا فتوترایاک و یا یک SCR نوری باشد. در تصویر زیر نمایی از انواع مختلف مدارات عایق نوری را می توان مشاهده کرد.

چون ورودی های مدار یک LED هستند، در نتیجه باید جریان LED توسط مقاومت RS محدود شود. مقدار مقاومت را می توان مانند روش های قبل محاسبه کرد. دو یا تعداد بیشتری از LEDها در عایق های نوری می توانند به صورت سری به یکدیگر متصل شوند و همزمان ادوات چندخروجی را کنترل کنند.

یک عایق فتوترایاک به تجهیزات توان AC و لامپ های شبکه این امکان را می دهد که به سادگی کنترل شوند. ترایاک های کوپل نوری مانند MOC 3020 دارای نرخ ولتاژ در حدود 400 ولت و بیشینه جریان در حدود 100 میلی آمپر هستند که برای اتصال مستقیم به شبکه مناسب هستند.

برای بارهای با توان بالاتر، فتوترایاک ممکن است به این منظور مورد استفاده قرار گیرد که پالس های گیت برای ترایاک بزرگ دیگری را از طریق مقاومت محدودکننده جریان فراهم کند. نمایی از مدار عایق فتوترایاک برای بارهای توان بالا در تصویر زیر نشان داده شده است.

این پیکربندی از عایق های نوری، پایه و اساس یک نوع بسیار ساده از رله های حالت جامد را تشکیل می دهد که می توانند برای کنترل هر بار توان AC مانند لامپ ها و موتورها به صورت مستقیم از خروجی میکروکنترلرها و PICها و مدارات دیجیتال مورد استفاده قرار گیرند.