Optokuplör, içindeki bir LED ile bir fototransistör (ya da fototriyak) arasında ışıkla sinyal aktaran ve iki devreyi elektriksel olarak birbirinden yalıtan bir entegredir. PC817 gibi bir optokuplörde LED tarafı mikrodenetleyiciye bir ön direnç üzerinden bağlanır, çıkış tarafı ise başka bir gerilimle çalışan devreyi sürer. Böylece 12-24V ya da gürültülü bir devre Arduino'ya zarar vermeden kontrol edilir veya okunur.
Bir Arduino ile 24V'luk bir makineyi kontrol etmek ya da bir PLC sensörünün sinyalini okumak istediğinizde iki devrenin doğrudan birbirine bağlanması risklidir: bir arıza ya da parazit mikrodenetleyiciyi kolayca bozabilir. Optokuplör bu iki dünyayı ışıkla birbirine bağlar. Bu rehberde optokuplörün çalışmasını, PC817 ile örnek devreleri ve ölçüm yöntemini anlatıyoruz.
Optokuplör nedir?
Optokuplör (optoizolatör), aynı gövde içinde bir kızılötesi LED ile ışığa duyarlı bir alıcıyı (fototransistör, fototriyak ya da fotodiyot) barındıran ve sinyali ışıkla aktaran bir entegredir. Giriş ile çıkış arasında elektriksel bağlantı yoktur; aradaki yalıtım genellikle birkaç bin volta dayanır. Bu sayede iki devre farklı gerilimlerde ve farklı topraklarla güvenle çalışır.
Optokuplör nasıl çalışır?
Giriş tarafındaki LED'den akım geçtiğinde LED ışık yayar, bu ışık çıkış tarafındaki fototransistörü iletime sokar ve çıkış devresi kapanır. LED söndüğünde fototransistör kesime gider. Yani optokuplör, ışıkla tetiklenen yalıtımlı bir anahtar gibi davranır. Transistörün anahtar olarak çalışmasını transistör rehberimizde anlattık.
Optokuplör çeşitleri
| Çıkış tipi | Örnek | Kullanım |
|---|---|---|
| Fototransistör | PC817, LTV816, 4N25, 4N35 | DC sinyal yalıtımı, giriş okuma, geri besleme |
| Fototriyak | MOC3022, MOC3042 | Triyak ile 220V AC yük sürme |
| MOSFET/IGBT sürücü | TLP251, PC929 | Yalıtımlı güç anahtarı sürme |
| Lojik çıkışlı (hızlı) | 6N137 | Yüksek hızlı veri hatları |
Devre kurmakla uğraşmak istemeyenler için dirençleri ve klemensleri hazır PC817 1 kanal optokuplör modülü ve PC817 4 kanal modül pratik bir çözümdür.
PC817 bacak bağlantısı nasıldır?
PC817 dört bacaklıdır: 1 anot, 2 katot (LED tarafı); 3 emiter, 4 kollektör (transistör tarafı). Bacak 1, gövdedeki nokta ya da çentikle işaretlenir.
- Bacak 1 (anot): Ön direnç üzerinden kontrol sinyaline.
- Bacak 2 (katot): Giriş tarafının GND'sine.
- Bacak 3 (emiter): Çıkış tarafının GND'sine.
- Bacak 4 (kollektör): Yüke ya da pull-up direncine.
Arduino ile 24V sinyal nasıl okunur?
- 24V sinyali bir ön direnç üzerinden PC817'nin 1. bacağına, 2. bacağı 24V tarafının GND'sine bağlayın.
- Direnç değerini Ohm kanunuyla hesaplayın: R = (24 - 1,2) / 0,01 ≈ 2,2 kΩ (yaklaşık 10 mA LED akımı). Direncin gücü 0,01² × 2200 ≈ 0,22W olduğundan 1/2W direnç kullanın.
- Çıkışta 4. bacağı Arduino'nun dijital girişine, 3. bacağı Arduino GND'sine bağlayın.
- Arduino'da pinMode(pin, INPUT_PULLUP) kullanın: sinyal varken giriş LOW, yokken HIGH okunur.
Ters yönde, Arduino ile başka bir gerilimdeki devreyi sürmek için Arduino pini yaklaşık 330-470 Ω direnç üzerinden LED'i sürer; çıkış transistörü de karşı devrenin girişini GND'ye çeker. LED direnci hesabının ayrıntıları LED direnci hesaplama rehberimizde.
Optokuplör multimetre ile nasıl ölçülür?
- LED tarafı: Diyot kademesinde kırmızı prob bacak 1'e, siyah prob bacak 2'ye değdirildiğinde yaklaşık 1,0-1,2V okunmalı, ters yönde OL görülmelidir.
- Transistör tarafı: LED sönükken bacak 4 ile 3 arası direnç kademesinde çok yüksek (açık) olmalıdır.
- Çalışma testi: LED'i 5V'tan 1 kΩ direnç üzerinden besleyin ve aynı anda bacak 4-3 arasını ölçün. Direnç düşük değere inmeli ya da süreklilik bip sesi gelmelidir.
- LED tarafı kısa devre ya da açık görünüyorsa veya çıkış hiç değişmiyorsa optokuplör bozuktur.
Sık sorulan sorular
Optokuplör ne işe yarar?
Optokuplör iki devre arasında sinyali ışıkla aktarır ve aralarında elektriksel yalıtım sağlar. Mikrodenetleyiciyi yüksek gerilimden, parazitten ve toprak farklarından korur.
PC817 kaç volt ile çalışır?
Giriş tarafında LED yaklaşık 1,2V ileri gerilimle çalışır; uygun bir ön dirençle 3,3V, 5V, 12V ya da 24V sinyallerden sürülebilir. Çıkış tarafında kollektör-emiter gerilimi, üretici veri sayfasındaki sınırın altında kalmalıdır (PC817 için 35V).
Optokuplör ile röle arasındaki fark nedir?
Optokuplör küçük sinyalleri yalıtır ve çok hızlı anahtarlar, ama yalnızca küçük akımlar taşıyabilir. Röle mekanik kontaklarla büyük akım ve 220V yükleri anahtarlar. Birçok röle modülünde girişi yalıtmak için optokuplör de bulunur.
MOC3022 ile PC817 farkı nedir?
PC817 transistör çıkışlıdır ve DC sinyaller için kullanılır. MOC3022 triyak çıkışlıdır ve bir güç triyakını tetikleyerek 220V AC yükleri sürmek için kullanılır.
Optokuplör modülünde High ve Low Level Trigger ne demek?
High level trigger modüller giriş HIGH olduğunda, low level trigger modüller giriş LOW olduğunda çıkışı aktif eder. Kullandığınız kodun ve kontrol kartının çıkış mantığına göre seçim yapılır.
Özet
- Optokuplör, LED ve fototransistörle sinyali ışıkla aktarır ve devreleri yalıtır.
- PC817: 1 anot, 2 katot, 3 emiter, 4 kollektör.
- LED tarafına mutlaka ön direnç konur; 24V için yaklaşık 2,2 kΩ.
- AC yükler için triyak çıkışlı MOC30xx kullanılır.
- Diyot kademesi ve çalışma testiyle sağlamlığı kontrol edilir.