Optocouplers, kas savieno shēmas, izmantojot optiskos signālus kā barotni, ir elements, kas ir aktīvs apgabalos, kur augsta precizitāte ir neaizstājama, piemēram, akustika, medicīna un rūpniecība, pateicoties to augstajai daudzpusībai un uzticamībai, piemēram, izturībai un izolācijai.
Bet kad un kādos apstākļos darbojas optokouts, un kāds ir tā princips? Vai arī, kad faktiski izmantojat fotokaberētāju savā elektronikas darbā, jūs, iespējams, nezināt, kā to izvēlēties un izmantot. Tā kā optokouts bieži tiek sajaukts ar “fototransistoru” un “fotodiodes”. Tāpēc šajā rakstā tiks ieviests fotokaberists.
Kas ir kopējs?
Optocoupler ir elektronisks komponents, kura etimoloģija ir optiska
COUPLER, kas nozīmē “savienojumu ar gaismu”. Dažreiz pazīstams arī kā optokouts, optiskais izolators, optiskā izolācija utt. Tas sastāv no gaismas izstarojošā elementa un gaismas uztveršanas elementa un savieno ieejas sānu ķēdi un izejas sānu ķēdi caur optisko signālu. Citiem vārdiem sakot, izolācijas stāvoklī starp šīm shēmām nav elektriska savienojuma. Tāpēc ķēdes savienojums starp ieeju un izeju ir atsevišķs, un tiek pārsūtīts tikai signāls. Droši savienojiet ķēdes ar ievērojami atšķirīgu ieejas un izejas sprieguma līmeni ar augsta sprieguma izolāciju starp ieeju un izeju.
Turklāt, pārraidot vai bloķējot šo gaismas signālu, tas darbojas kā slēdzis. Detalizēts princips un mehānisms tiks izskaidrots vēlāk, bet fotokaberora gaismas izstarojošais elements ir LED (gaismas izstarojošā diode).
No 60. līdz 70. gadiem, kad tika izgudrotas gaismas diodes un to tehnoloģiskais progress bija nozīmīgs,optoelektronikakļuva par uzplaukumu. Tajā laikā dažādioptiskās ierīcestika izgudroti, un fotoelektriskais savienotājs bija viens no tiem. Pēc tam mūsu dzīvē ātri iekļuva optoelektronika.
① princips/mehānisms
Optocoupler princips ir tāds, ka gaismas izstarojošais elements pārvērš ieejas elektrisko signālu gaismā, un gaismas uztverošais elements pārraida gaismas aizmugures elektrisko signālu izejas sānu ķēdē. Gaismas izstarojošais elements un gaismas uztveršanas elements atrodas ārējās gaismas bloka iekšpusē, un abi ir pretēji viens otram, lai pārraidītu gaismu.
Pusvadītājs, ko izmanto vieglos elementos, ir LED (gaismas diode). No otras puses, ir daudz dažādu pusvadītāju veidu, ko izmanto gaismas iegūšanas ierīcēs, atkarībā no lietošanas vides, ārējā lieluma, cenas utt., Bet parasti visbiežāk izmantotais ir fototransistors.
Nestrādājot, fototransistori nesniedz maz strāvas, ko dara parastie pusvadītāji. Kad tur esošais gaismas atgadījums, fototransistors ģenerē fotoelektromotīvu spēku uz P tipa pusvadītāja un N veida pusvadītāja virsmas virsmas, caurumi N veida pusvadītājā plūst P reģionā, brīvais elektronu pusvadītājs P reģionā plūst P reģionā, kas plūst P reģionā, plūst P reģionā esošais elektronu pusvadītājs P reģionā plūst P reģionā. uz n reģionu, un strāva plūsmas plūsmā.
Fototransistori nav tik reaģējoši kā fotodiodes, bet tie arī ietekmē izejas pastiprināšanu līdz simtiem līdz 1000 reizes lielam ieejas signālam (iekšējā elektriskā lauka dēļ). Tāpēc tie ir pietiekami jutīgi, lai paņemtu pat vājus signālus, kas ir priekšrocība.
Faktiski “gaismas bloķētājs”, kuru mēs redzam, ir elektroniska ierīce ar tādu pašu principu un mehānismu.
Tomēr gaismas pārtraucējus parasti izmanto kā sensorus un veic to lomu, nododot gaismas bloķējošu objektu starp gaismas izstarojošo elementu un gaismas iegūšanu. Piemēram, to var izmantot, lai noteiktu monētas un banknotes tirdzniecības automātos un bankomātos.
② Funkcijas
Tā kā optocoupler pārraida signālus caur gaismu, galvenā iezīme ir izolācija starp ieejas pusi un izejas pusi. Troksnis neietekmē augstu izolāciju, bet arī novērš nejaušu strāvas plūsmu starp blakus esošajām ķēdēm, kas ir ārkārtīgi efektīva drošības ziņā. Un pati struktūra ir samērā vienkārša un saprātīga.
Sakarā ar ilgu vēsturi dažādu ražotāju bagātīgais produktu klāsts ir arī optokoutu unikālā priekšrocība. Tā kā nav fiziska kontakta, nodilums starp detaļām ir mazs, un dzīve ir garāka. No otras puses, ir arī pazīmes, ka gaismas efektivitāti ir viegli svārstīties, jo LED lēnām pasliktināsies, mainoties laika un temperatūras izmaiņām.
It īpaši, ja ilgstoši caurspīdīgas plastmasas iekšējā sastāvdaļa kļūst mākoņaina, tā nevar būt ļoti laba gaisma. Tomēr jebkurā gadījumā dzīve ir pārāk ilga, salīdzinot ar mehāniskā kontakta kontaktu.
Fototransistori parasti ir lēnāki nekā fotodiodes, tāpēc tos neizmanto ātrgaitas sakariem. Tomēr tas nav trūkums, jo dažiem komponentiem izejas pusē ir pastiprināšanas ķēdes, lai palielinātu ātrumu. Faktiski ne visām elektroniskajām shēmām ir jāpalielina ātrums.
③ Lietošana
Fotoelektriskie savienojumigalvenokārt tiek izmantoti darbības pārslēgšanai. Ķēde tiks aktivizēta, ieslēdzot slēdzi, bet no iepriekšminēto īpašību viedokļa, īpaši izolācijas un ilga kalpošanas, tā ir labi piemērota scenārijiem, kuriem nepieciešama augsta uzticamība. Piemēram, troksnis ir medicīnas elektronikas un audio aprīkojuma/sakaru aprīkojuma ienaidnieks.
To izmanto arī motora piedziņas sistēmās. Motora iemesls ir tas, ka ātrumu kontrolē invertors, kad tas tiek vadīts, bet tas rada troksni augstās jaudas dēļ. Šis troksnis ne tikai izraisīs paša motora izgāšanos, bet arī plūst caur “zemi”, kas ietekmē perifērijas ierīces. Jo īpaši aprīkojumu ar garu vadu ir viegli uzņemt šo lielo izejas troksni, tāpēc, ja tas notiek rūpnīcā, tas radīs lielus zaudējumus un dažreiz izraisīs nopietnus negadījumus. Izmantojot ļoti izolētus optokuplētājus pārslēgšanai, var samazināt ietekmi uz citām shēmām un ierīcēm.
Otrkārt, kā izvēlēties un izmantot optokouts
Kā izmantot pareizo optokoplera lietošanai produktu dizainā? Šie mikrokontrolleru izstrādes inženieri izskaidros, kā atlasīt un izmantot optokoutuvīrus.
① Vienmēr atvērts un vienmēr aizvērts
Pastāv divu veidu fotokaberisti: tips, kurā slēdzis tiek izslēgts (izslēgts), kad netiek pielikts spriegums, tips, kurā slēdzis tiek ieslēgts (izslēgts), kad tiek uzlikts spriegums, un tips, kurā slēdzis tiek ieslēgts, kad nav sprieguma. Uzklājiet un izslēdziet, kad tiek pielietots spriegums.
Pirmais tiek saukts par parasti atvērtu, bet otro - parasti slēgts. Kā izvēlēties, vispirms ir atkarīgs no tā, kāda veida shēma jums nepieciešama.
② Pārbaudiet izejas strāvu un pielietoto spriegumu
Fotokouteriem ir signāla pastiprināšanas īpašība, bet ne vienmēr iziet cauri spriegumam un strāvai pēc vēlēšanās. Protams, tas ir novērtēts, bet spriegums ir jāpieliek no ieejas puses atbilstoši vēlamajai izejas strāvai.
Ja aplūkojam produkta datu lapu, mēs varam redzēt diagrammu, kurā vertikālā ass ir izejas strāva (kolektora strāva), un horizontālā ass ir ieejas spriegums (kolektora-emitētāja spriegums). Kolekcionāra strāva mainās atkarībā no LED gaismas intensitātes, tāpēc uzklājiet spriegumu atbilstoši vēlamajai izejas strāvai.
Tomēr jūs varētu domāt, ka šeit aprēķinātā izejas strāva ir pārsteidzoši maza. Šī ir pašreizējā vērtība, kuru joprojām var ticami izvadīt pēc LED pasliktināšanās laika gaitā, tāpēc tā ir mazāka par maksimālo vērtējumu.
Tieši pretēji, ir gadījumi, kad izejas strāva nav liela. Tāpēc, izvēloties optokoutu, noteikti rūpīgi pārbaudiet “izvades strāvu” un izvēlieties to atbilstošo produktu.
③ Maksimālā strāva
Maksimālā vadīšanas strāva ir maksimālā strāvas vērtība, kuru optokoupleris var izturēt, veicot. Atkal mums jāpārliecinās, ka mēs zinām, cik liela izvade projektam ir nepieciešama un kāds ir ieejas spriegums, pirms mēs pērkam. Pārliecinieties, ka maksimālā vērtība un izmantotā strāva nav ierobežojumi, bet gan, ka ir zināma robeža.
④ Pareizi iestatiet fotokabenistu
Izvēloties pareizo optokopleru, izmantosim to reālā projektā. Pati instalēšana ir vienkārša, vienkārši savienojiet spailes, kas savienotas ar katru ieejas sānu ķēdi un izejas sānu ķēdi. Tomēr jārūpējas par nereaģēšanu uz ieejas un izejas pusi. Tāpēc jums ir jāpārbauda arī simboli datu tabulā, lai jūs neatradīsit, ka fotoelektriskā savienotāja pēda ir nepareiza pēc PCB plates zīmēšanas.
Pasta laiks: jūlijs-29-2023