Rekomend.id – Jenis dan Cara Kerja Optocoupler. Optocoupler adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk menghubungkan dua sirkuit listrik terpisah secara elektrik, namun tetap dapat mentransmisikan sinyal atau data antara kedua sirkuit tersebut. Optocoupler terdiri dari dua bagian yaitu opto-isolator dan fotodetektor.
Opto-isolator merupakan bagian optocoupler yang berfungsi untuk menghasilkan cahaya dari sumber cahaya internal ketika diberi tegangan listrik. Cahaya yang dihasilkan kemudian menstimulasi fotodetektor, yang akan mengubah cahaya menjadi sinyal listrik.
Fotodetektor pada optocoupler umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti fotodioda atau fototransistor. Ketika cahaya dari opto-isolator menyentuh fotodetektor, maka terjadi arus listrik pada fotodetektor tersebut. Arus listrik inilah yang kemudian mentransmisikan sinyal atau data antara dua sirkuit yang terhubung dengan optocoupler.
Optocoupler umumnya digunakan dalam aplikasi yang memerlukan isolasi sinyal listrik, seperti dalam rangkaian pengontrol daya, rangkaian sensor, dan peralatan listrik lainnya. Selain itu, optocoupler juga digunakan sebagai pengaman pada rangkaian listrik, karena dapat melindungi sirkuit dari kerusakan akibat tegangan yang berlebih atau sinyal yang tidak stabil.
Terdapat beberapa jenis optocoupler yang tersedia di pasaran, seperti fotodioda, fototransistor, optocoupler logika, dan optocoupler darlington. Masing-masing jenis dan cara kerja optocoupler memiliki kelebihan dan kekurangan yang berbeda-beda, sehingga perlu dipilih dengan cermat sesuai dengan kebutuhan aplikasi yang diinginkan.
Pengertian Optocoupler
Optocoupler adalah sebuah komponen elektronik yang menggunakan cahaya sebagai medium untuk mentransfer sinyal listrik antara dua rangkaian yang terisolasi. Salah satu fungsi utama optocoupler adalah untuk mencegah tegangan yang tinggi mempengaruhi rangkaian penerima sinyal. Optocoupler terdiri dari 6 pin dan biasanya terdiri dari LED dan fototransistor, serta tersedia dalam berbagai paket.
Optocoupler digunakan pada rangkaian yang beroperasi pada tegangan rendah atau sangat sensitif terhadap noise. Fungsi optocoupler pada rangkaian tersebut adalah untuk mengisolasi rangkaian dan mencegah kemungkinan tabrakan listrik atau untuk mengecualikan noise yang tidak diinginkan.
Optocoupler terdiri dari dua bagian utama, yakni receiver dan transmitter. Receiver berfungsi untuk mendeteksi sumber cahaya, sedangkan transmitter berfungsi sebagai pengirim cahaya optik. Kedua bagian tersebut tidak memiliki koneksi langsung dalam rangkaian optocoupler, namun keduanya dapat dihubungkan untuk membentuk sebuah komponen optocoupler yang utuh.
Di pasaran, kita dapat menemukan optocoupler dengan kapasitas tegangan tahan output yang bervariasi, mulai dari 10 kV hingga 20 kV, serta spesifikasi transien tegangan mencapai 25 kV/uS.
Konstruksi Optocoupler
mendeteksi sinar inframerah yang dipancarkan. Perangkat fotosensitif semikonduktor yang dapat digunakan adalah photodioda, phototransistor, Pasangan Darlington, SCR, atau TRIAC.
Pada diagram dasar optocoupler, LED inframerah dan perangkat fotosensitif dikemas dalam satu paket. LED ditempatkan di sisi input dan komponen fotosensitif ditempatkan di sisi output. Resistansi juga dihubungkan pada awal rangkaian untuk membatasi arus, dan resistansi lainnya dihubungkan antara tegangan suplai dan terminal kolektor.
Sebelum mempelajari cara kerja optocoupler, kita perlu mengetahui deskripsi pin optocoupler:
- Pin 1: Anoda
- Pin 2: Katoda
- Pin 3: Ground
- Pin 4: Emitor
- Pin 5: Kolektor
- Pin 6: Basis
Cara Kerja Optocoupler
Optocoupler adalah kombinasi dari LED dan Photodioda yang di dalamnya dikemas menjadi satu paket. Pada gambar rangkaian di atas, ketika ada tegangan tinggi di sisi input optocoupler, maka arus akan mulai mengalir melalui LED.
Karena arus ini, LED akan memancarkan cahaya. Cahaya yang dipancarkan tersebut ketika mengenai phototransistor akan menyebabkan arus mengalir melalui phototransistor.
Arus yang mengalir melalui phototransistor akan berbanding lurus dengan tegangan input yang diberikan. Resistansi input yang ditempatkan di awal rangkaian akan mengurangi jumlah arus yang mengalir melalui LED jika nilainya ditingkatkan.
Seperti yang sudah dibahas sebelumnya, intensitas cahaya yang dipancarkan oleh LED akan sama dengan arus yang mengalir melalui phototransistor.
Artinya, cahaya intensitas rendah yang dipancarkan oleh LED akan menyebabkan arus level rendah mengalir melalui phototransistor. Sehingga tegangan yang berubah dihasilkan melintasi terminal kolektor-emitor dari transistor.
Dapat disimpulkan, cara kerja optocoupler adalah sinyal masuk dari rangkaian input digabungkan ke rangkaian output.
Jenis Jenis Optocoupler
Terdapat banyak jenis Optocoupler yang tersedia secara komersial dengan kemampuan switching dan kebutuhan yang berbeda-beda. Berdasarkan penggunaannya, terdapat empat jenis optocoupler yang tersedia, yakni:
-
Optocoupler yang menggunakan Phototransistor
Jenis optocoupler ini menggunakan phototransistor sebagai pengganti transistor biasa untuk menghasilkan arus output. Phototransistor berfungsi untuk mendeteksi cahaya inframerah yang dipancarkan oleh LED. Keuntungan dari penggunaan phototransistor adalah sensitivitas tinggi dan memiliki kecepatan switching yang lebih baik daripada jenis optocoupler lainnya.
-
Optocoupler yang menggunakan Photo Darlington Transistor
Jenis optocoupler ini menggunakan pasangan Darlington transistor sebagai pengganti phototransistor. Pasangan Darlington terdiri dari dua transistor yang dikombinasikan untuk menghasilkan penguatan arus yang lebih tinggi. Optocoupler ini memiliki sensitivitas yang lebih tinggi dan bisa digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan penguatan arus.
-
Optocoupler yang menggunakan Photo TRIAC
Jenis optocoupler ini menggunakan TRIAC (Triode for Alternating Current) sebagai pengganti transistor atau phototransistor. TRIAC berfungsi untuk mengontrol aliran listrik AC (Arus Bolak-Balik). Optocoupler jenis ini sangat cocok digunakan dalam aplikasi dimmer lampu atau pengontrol motor AC.
-
Optocoupler yang menggunakan Photo SCR
Jenis optocoupler ini menggunakan SCR (Silicon Controlled Rectifier) sebagai pengganti transistor atau phototransistor. SCR berfungsi untuk mengontrol aliran listrik DC (Arus searah). Optocoupler jenis ini sering digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan pengontrol daya AC atau DC seperti pada motor, pemanas, dan pengontrol kecepatan.
Dengan mengetahui berbagai jenis optocoupler yang tersedia, kita bisa memilih jenis yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi dan kemampuan switching yang dibutuhkan.
Optocoupler Phototransistor
Ada dua jenis optocoupler dalam kategori ini, tergantung pada jumlah pin output yang tersedia. Pada gambar sebelah kiri, terdapat pin output tambahan yang terhubung secara internal dengan basis transistor.
Pin 6 ini digunakan untuk mengontrol sensitivitas phototransistor dan sering dihubungkan dengan ground atau negatif melalui resistor bernilai tinggi. Konfigurasi ini efektif untuk mengontrol trigger yang salah akibat transien listrik.
Sebelum menggunakan optocoupler berbasis Phototransistor, penting untuk mengetahui rating maksimum transistor yang digunakan. Beberapa optocoupler berbasis phototransistor yang banyak digunakan meliputi PC816, PC817, LTV817, dan K847PH. Optocoupler berbasis transistor digunakan dalam isolasi rangkaian DC.
Optocoupler Transistor Photo Darlington
Transistor Darlington adalah dua transistor yang saling dikontrol, dimana salah satu transistor mengontrol basis transistor lainnya. Dalam konfigurasi ini, Darlington Transistor memberikan kemampuan gain yang tinggi.
Seperti halnya optocoupler lainnya, LED infra merah memancarkan cahaya dan mengontrol basis dari pasangan transistor. Optocoupler jenis ini juga digunakan pada rangkaian DC untuk isolasi.
Pin ke-6 yang terhubung secara internal ke basis transistor digunakan untuk mengontrol sensitivitas transistor. Beberapa contoh optocoupler berbasis photo Darlington adalah 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, dan H21B3.
Optocoupler Photo TRIAC
Transistor Darlington adalah dua transistor yang saling dikontrol, dimana salah satu transistor mengontrol basis transistor lainnya. Dalam konfigurasi ini, Darlington Transistor memberikan kemampuan gain yang tinggi.
Seperti halnya optocoupler lainnya, LED infra merah memancarkan cahaya dan mengontrol basis dari pasangan transistor. Optocoupler jenis ini juga digunakan pada rangkaian DC untuk isolasi.
Pin ke-6 yang terhubung secara internal ke basis transistor digunakan untuk mengontrol sensitivitas transistor. Beberapa contoh optocoupler berbasis photo Darlington adalah 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, dan H21B3.
Optocoupler Photo SCR
SCR merupakan kependekan dari Silicon controlled rectifier atau yang juga disebut sebagai Thyristor. Diagram di atas menunjukkan bagian internal dari optocoupler berbasis Photo SCR.
Sama seperti jenis optocoupler lainnya, LED pada optocoupler ini juga memancarkan sinar inframerah. SCR dikendalikan oleh intensitas cahaya dari LED tersebut. Optocoupler berbasis photo SCR umumnya digunakan dalam rangkaian AC. Beberapa contoh optocoupler berbasis photo SCR yang sering digunakan antara lain MOC3071, IL400, MOC3072, dan sebagainya.
Kegunaan Optocoupler
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, beberapa Optocoupler digunakan dalam rangkaian DC dan beberapa Optocoupler digunakan dalam rangkaian AC. Optocoupler memiliki fungsi utama untuk mengisolasi dua rangkaian karena tidak memungkinkan adanya sambungan listrik langsung antara keduanya.
Seperti halnya transistor, Optocoupler juga dapat digunakan sebagai perangkat switching. Selain itu, Optocoupler juga dapat digunakan dalam berbagai operasi terkait mikrokontroler, di mana pulsa digital atau informasi analog diperlukan dari rangkaian tegangan tinggi.
Dalam hal ini, Optocoupler dapat digunakan untuk isolasi yang sangat baik antara keduanya.
Beberapa kegunaan Optocoupler dalam rangkaian elektronika adalah deteksi AC dan operasi terkait kontrol DC.
Optocoupler untuk Switching Rangkaian DC
Rangkaian di atas menggunakan optocoupler berbasis Photo Transistor. Optocoupler ini bertindak seperti saklar Transistor pada umumnya. Dalam rangkaian ini digunakan optocoupler berbasis phototransistor PC817. Led infra merah akan dikendalikan oleh saklar S1.
Ketika saklar ditekan, sumber baterai 9V akan memberikan arus ke LED melalui resistor pembatas arus 10k. Intensitas dikendalikan oleh resistor R1. Jika nilai R1 lebih rendah, intensitas led akan tinggi sehingga transistor mendapatkan gain yang tinggi.
Di sisi lain transistor adalah phototransistor yang dikendalikan oleh led infra merah internal. Ketika led memancarkan cahaya infra merah, photo transistor akan menghubungi dan VOUT akan menjadi 0 mematikan beban yang terhubung di atasnya. Perlu diingat bahwa arus kolektor transistor adalah 50mA sesuai datasheet. R2 menyediakan VOUT 5v. R2 adalah resistor pull-up.
Dalam konfigurasi ini, optocoupler berbasis phototransistor dapat digunakan dengan mikrokontroler untuk mendeteksi pulsa atau interupsi.
Optocoupler untuk Mendeteksi Tegangan AC
Rangkaian di atas adalah untuk mendeteksi tegangan AC. LED infra merah dikendalikan menggunakan dua resistor 100k untuk keamanan ekstra dalam kondisi arus pendek.
LED terhubung ke stopkontak dinding pada Line (L) dan Line Netral (N). Ketika saklar S1 ditekan, LED mulai memancarkan cahaya infra merah. Phototransistor memberikan respons dan mengubah VOUT dari 5V menjadi 0V. Dalam konfigurasi ini, optocoupler dapat dihubungkan ke rangkaian tegangan rendah seperti unit mikrokontroler di mana deteksi tegangan AC diperlukan.
Optocoupler untuk Mengontrol Rangkaian AC menggunakan tegangan DC
Pada rangkaian di atas, LED digunakan sebagai saklar dan dikendalikan oleh baterai 9V melalui resistor 10k.
Sementara itu, opto-coupler berbasis photo TRIAC digunakan untuk mengontrol AC LAMP dari stopkontak AC 220V. Resistor 68R digunakan untuk mengontrol TRIAC BT136 yang dikendalikan oleh photo-TRIAC di dalam unit opto-coupler.
Konfigurasi ini dapat digunakan untuk mengontrol peralatan listrik menggunakan rangkaian tegangan rendah. Dalam skema di atas, digunakan Optocoupler berbasis photo TRIAC yaitu IL420.
Baca juga: Pengertian dan Spesifikasi Optocoupler PC817
Penutup
Dalam artikel ini, rekomend.id telah membahas cara kerja Optocoupler dan beberapa jenis Optocoupler yang berbeda seperti Optocoupler berbasis Photo Transistor dan Photo SCR. Kita juga telah membahas tentang penggunaan Optocoupler dalam rangkaian DC dan AC dan bagaimana Optocoupler dapat digunakan untuk isolasi dan deteksi AC.
Selain itu, kita juga melihat beberapa contoh penggunaan Optocoupler dalam rangkaian elektronika, seperti dalam rangkaian deteksi tegangan AC dan pengendalian peralatan listrik melalui rangkaian tegangan rendah.
Optocoupler adalah perangkat yang sangat berguna dalam dunia elektronika karena dapat mengisolasi sinyal atau rangkaian dan melindungi perangkat lainnya dari tegangan tinggi atau interferensi. Dengan pemahaman yang baik tentang Optocoupler dan bagaimana menggunakannya dalam rangkaian, kita dapat merancang sistem yang lebih aman dan andal.
Cara Kerja Optocoupler adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk menghubungkan dua sirkuit listrik terpisah secara elektrik, namun tetap dapat mentransmisikan sinyal atau data antara kedua sirkuit tersebut. Optocoupler terdiri dari dua bagian yaitu opto-isolator dan fotodetektor.
Opto-isolator merupakan bagian optocoupler yang berfungsi untuk menghasilkan cahaya dari sumber cahaya internal ketika diberi tegangan listrik. Cahaya yang dihasilkan kemudian menstimulasi fotodetektor, yang akan mengubah cahaya menjadi sinyal listrik.
Fotodetektor pada optocoupler umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti fotodioda atau fototransistor. Ketika cahaya dari opto-isolator menyentuh fotodetektor, maka terjadi arus listrik pada fotodetektor tersebut. Arus listrik inilah yang kemudian mentransmisikan sinyal atau data antara dua sirkuit yang terhubung dengan optocoupler.
Optocoupler umumnya digunakan dalam aplikasi yang memerlukan isolasi sinyal listrik, seperti dalam rangkaian pengontrol daya, rangkaian sensor, dan peralatan listrik lainnya. Selain itu, optocoupler juga digunakan sebagai pengaman pada rangkaian listrik, karena dapat melindungi sirkuit dari kerusakan akibat tegangan yang berlebih atau sinyal yang tidak stabil.
Terdapat beberapa jenis optocoupler yang tersedia di pasaran, seperti fotodioda, fototransistor, optocoupler logika, dan optocoupler darlington. Masing-masing jenis optocoupler atau opto-isolator memiliki kelebihan dan kekurangan yang berbeda-beda, sehingga perlu dipilih dengan cermat sesuai dengan kebutuhan aplikasi yang diinginkan.
