Het primaire doel van het gebruik van een fotocoupler, ook wel optocoupler of optoisolator genoemd, in een circuit is het verschaffen van elektrische isolatie tussen twee afzonderlijke delen van het circuit. Het bestaat uit een lichtemitterende diode (LED) aan de ene kant en een lichtgevoelige component zoals een fototransistor of fotodiode aan de andere kant, ingekapseld in dezelfde behuizing maar elektrisch geïsoleerd van elkaar. Wanneer er een elektrisch signaal wordt aangeboden aan de LED-zijde (ingangszijde), straalt deze licht uit. Het licht activeert vervolgens de lichtgevoelige component aan de uitgangszijde, waardoor het signaal wordt overgedragen zonder directe elektrische verbinding. Deze isolatie helpt ruis, interferentie en mogelijke schade tussen verschillende delen van het circuit te voorkomen, vooral in toepassingen waar er verschillen in aardpotentialen zijn of waar elektrische isolatie om veiligheidsredenen noodzakelijk is.
De toepassing van een fotocoupler omvat verschillende gebieden, zoals elektronica, telecommunicatie, industriële besturing en medische apparatuur. Een veel voorkomende toepassing is het koppelen van laagspanningsbesturingssignalen (zoals van microcontrollers of digitale circuits) aan hoogspannings- of hogestroombelastingen (zoals relais, motoren of vermogenstransistors). Door gebruik te maken van een fotocoupler kan het stuursignaal de belasting veilig en betrouwbaar activeren zonder het risico van elektrische interferentie of aardlussen. Fotocouplers worden ook gebruikt in feedbackcontrolesystemen, waar ze zorgen voor isolatie tussen detectiecircuits en regelcircuits, waardoor nauwkeurige metingen en controle worden gegarandeerd zonder ruis of vervorming te introduceren.
Een optocoupler, of fotocoupler, vervult de functie van het overbrengen van elektrische signalen tussen twee geïsoleerde circuits met behulp van licht. Wanneer een elektrisch signaal wordt toegepast op de LED-zijde van de optocoupler, zendt dit licht uit dat de lichtgevoelige component (zoals een fototransistor of fotodiode) aan de uitgangszijde activeert. Deze optische koppeling maakt het mogelijk signalen te verzenden zonder directe elektrische verbinding, waardoor galvanische isolatie ontstaat tussen de ingangs- en uitgangscircuits. Naast isolatie kunnen optocouplers ook zorgen voor signaalversterking, verschuiving van het spanningsniveau en ruisonderdrukking in circuits, waardoor ze veelzijdige componenten zijn in de elektronica en telecommunicatie.
De behoefte aan een optocoupler komt voornamelijk voort uit de eis om elektrische isolatie te garanderen tussen verschillende delen van een circuit of tussen verschillende circuits in totaal. Elektrische isolatie is van cruciaal belang in toepassingen waar er potentiaalverschillen zijn in aardpotentialen, variërende spanningsniveaus, of waar interferentie van het ene circuit de werking van een ander circuit kan beïnvloeden. Optocouplers bieden een veilige en betrouwbare methode voor signaaloverdracht door licht te gebruiken om signalen over te dragen, waardoor elektrische ruis wordt voorkomen, elektromagnetische interferentie (EMI) wordt verminderd en gevoelige componenten worden beschermd tegen mogelijke schade als gevolg van spanningspieken of -pieken.
Het belangrijkste verschil tussen een relais en een fotocoupler ligt in hun werkingsprincipes en toepassingen. Een relais is een elektromechanische schakelaar die een elektromagneet gebruikt om contacten mechanisch te openen of te sluiten als reactie op een elektrisch signaal. Het wordt gebruikt om circuits met hoog vermogen of hoogspanning te besturen met een stuursignaal met laag vermogen. Relais zorgen voor elektrische isolatie tussen het stuurcircuit en het belastingscircuit, maar doen dit via mechanische contacten, die beperkingen kunnen introduceren zoals mechanische slijtage, lagere schakelsnelheden en gevoeligheid voor elektrische ruis.
Aan de andere kant gebruikt een fotocoupler (of optocoupler) licht om signalen tussen geïsoleerde circuits te verzenden. Het bestaat uit een LED aan de ingangszijde die licht uitzendt wanneer geactiveerd door een elektrisch signaal en een lichtgevoelige component (zoals een fototransistor of fotodiode) aan de uitgangszijde die dit licht detecteert en een overeenkomstig elektrisch signaal genereert. Fotocouplers bieden elektrische isolatie zonder het gebruik van mechanische contacten en bieden voordelen zoals snellere responstijden, lagere elektromagnetische interferentie, hogere betrouwbaarheid en een langere levensduur in vergelijking met relais. Ze zijn met name geschikt voor toepassingen die een snelle signaaloverdracht, ruisimmuniteit en bescherming tegen spanningspieken vereisen.
