Оптопара: схема включения pc817, параметры и особенности применения
Оптопара PC-817 - незаменимый компонент во многих современных электронных устройствах. Узнайте в этой статье, как правильно подключить оптопару, настроить ее параметры и грамотно использовать ее уникальные свойства в ваших проектах.
Обзор оптопары PC-817
Оптопара PC-817 была разработана японской компанией Sharp в начале 1980-х годов. Изначально она предназначалась для применения в импульсных источниках питания бытовой техники, где требовалась надежная гальваническая развязка цепей управления. Однако со временем область использования оптопары PC-817 значительно расширилась.
Сегодня оптопару PC-817 можно встретить в схемах промышленных контроллеров, измерительной аппаратуре, системах безопасности, компьютерной технике и даже в развлекательной электронике.
Уникальность оптопары PC-817 заключается в следующих ключевых особенностях:
- Малые габариты и вес в сочетании с высокими эксплуатационными характеристиками
- Простота и надежность схем включения в различные устройства
- Широкий модельный ряд и совместимость с аналогами
- Доступная цена при высоком качестве и стабильности параметров
Благодаря этим достоинствам, оптопара PC-817 по праву считается эталонным решением при разработке современной электроники с изолированными цепями управления.
Устройство и принцип работы оптопары PC-817
Оптопара PC-817 имеет довольно простое устройство, которое показано на структурной схеме:
Как видно из схемы, оптопара состоит из двух основных функциональных узлов:
- Источника излучения на основе светодиода
- Приемника излучения на основе фототранзистора
Эти два узла заключены в малогабаритный пластиковый корпус с 4 выводами и соединены между собой световодом. Такая конструкция обеспечивает передачу сигнала от входа к выходу по оптическому, а не электрическому каналу. Это и называется гальванической развязкой.
| Питание входного светодиода | 5-20 В |
| Ток светодиода | не более 50 мА |
| Выходное напряжение фототранзистора | не более 35 В |
| Выходной ток фототранзистора | не более 50 мА |
| Основные параметры оптопары PC-817 | |
По мере увеличения входного тока Ивх растет яркость свечения светодиода. Это приводит к открытию фототранзистора на выходе и увеличению выходного тока коллектора Ик. Таким образом происходит преобразование электрического сигнала в световой, а затем обратно в электрический. При этом входная и выходная цепи остаются полностью изолированными друг от друга.
Оптопара PC-817 выпускается в нескольких модификациях, основные из которых:
- PC817C - стандартная модель
- PC817B - повышенная светочувствительность
- PC817X - расширенный температурный диапазон
Для решения специальных задач применяют также оптопары с увеличенным числом каналов, такие как PC-827 (2 канала) или PC-837 (3 канала).
Схемы включения оптопары PC-817
При включении оптопары PC-817 в электрическую схему необходимо помнить два основных правила:
- Ограничить входной ток светодиода резистором
- Ограничить выходной ток фототранзистора нагрузочным резистором
Номинал резистора на входе оптопары Рвх рассчитывается по формуле:
где Упит - напряжение питания входа оптопары, В; Усд - падение напряжения на светодиоде, В; Исд - входной ток светодиода по паспорту, А.
Например, при Упит = 12 В, Усд = 1,5 В и Исд = 20 мА, получаем Рвх = (12 - 1,5) / 0,02 = 550 Ом.
Оптопару PC-817 чаще всего используют в импульсных источниках питания для организации обратной связи и стабилизации выходного напряжения с помощью контроллера TL431.
Здесь оптопара обеспечивает гальваническую развязку между первичной (вход 220 В) и вторичными цепями питания. Резисторы R1 и R2 ограничивают токи светодиода и фототранзистора соответственно. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выходного напряжения.
Схема включения оптопары с микроконтроллерами
В последние годы оптопару PC-817 очень часто используют в схемах с микроконтроллерами, такими как Arduino, Raspberry Pi и др. Это позволяет гальванически развязать цепи микроконтроллера от силовых цепей управляемых устройств.
На приведенной выше схеме оптопара развязывает микроконтроллер Arduino от сети 220В. Резистор R1 ограничивает ток светодиода оптопары, а R2 защищает вход микроконтроллера от перенапряжений. Такое решение удобно при управлении мощными устройствами, например электроприводами или светодиодными лентами.
Схема включения оптопары в качестве электронного реле
Оптрон РС-817 - схема включения: благодаря гальванической развязке входа и выхода, оптопару часто используют в качестве твердотельного аналога электромеханического реле.
В этом случае вход оптопары PC817 коммутируется низковольтным сигналом управления, а на выходе - может быть подключена довольно мощная нагрузка в виде сетевого электропривода, электромагнита, контактора и т.п. По сравнению с обычным реле такая схема имеет ряд преимуществ:
- Отсутствие механического износа и искрения контактов
- Высокая скорость срабатывания (до 1000 переключений в секунду)
- Компактные размеры и низкая стоимость
РС-817: схема включения 220В - оригинальные схемы на оптопаре PC-817
Благодаря уникальным свойствам оптопар, на их основе можно создавать интересные и нестандартные электронные устройства. Рассмотрим несколько примеров.
Мигалка со стробоскопическим эффектом
Используя оптопару PC817, недорогие дискретные элементы и светодиод, можно собрать оригинальную мигалку с регулируемой частотой и ярким стробоскопическим эффектом. Схема такой мигалки приведена ниже:
Здесь конденсатор С1 и резисторы R1, R2 образуют простейший RC-генератор, формирующий импульсы для светодиода оптопары. Частота миганий регулируется за счет изменения емкости конденсатора. Яркость вспышек можно менять подбором резистора R3.
Датчик наличия 220в в сети
Еще одно интересное применение оптопары - устройство для безопасного контроля наличия напряжения 220В в сети. С помощью такого датчика можно, например, сигнализировать об аварийном отключении электроэнергии и переходе потребителей на резервное питание.
Здесь вход 220В через делитель напряжения C1-R1 подается на оптопару, а с выхода PC817 снимается низковольтный сигнал, удобный для дальнейшей обработки. Дополнительная защита обеспечивается варистором VD1 и предохранителями FU1, FU2.
Рекомендации по выбору качественной оптопары
При покупке оптопары PC817 следует обращать внимание на следующие моменты:
- Наличие маркировки изготовителя на корпусе
- Целостность выводов и корпуса
- Соответствие фактических габаритов заявленным в даташит
- Наличие технической документации (даташита)
Лучше отдавать предпочтение проверенным поставщикам, даже если цена у них немного выше. Это позволит минимизировать вероятность приобретения некачественной или поддельной продукции.