Optocouplers, kas savieno ķēdes, izmantojot optiskos signālus kā vidi, ir elements, kas darbojas jomās, kur nepieciešama augsta precizitāte, piemēram, akustikā, medicīnā un rūpniecībā, pateicoties to augstajai daudzpusībai un uzticamībai, piemēram, izturībai un izolācijai.
Bet kad un kādos apstākļos optrona darbojas, un kāds ir tā darbības princips?Vai arī, kad jūs faktiski izmantojat fotosavienotāju savā elektronikas darbā, jūs, iespējams, nezināt, kā to izvēlēties un lietot.Tā kā optronu bieži jauc ar “fototranzistoru” un “fotodiodu”.Tāpēc šajā rakstā tiks iepazīstināts ar to, kas ir fotosavienotājs.
Kas ir fotosavienotājs?
Optocoupler ir elektroniska sastāvdaļa, kuras etimoloģija ir optiska
savienotājs, kas nozīmē "savienojums ar gaismu".Dažkārt zināms arī kā optiskais savienotājs, optiskais izolators, optiskā izolācija utt. Tas sastāv no gaismu izstarojoša elementa un gaismas uztveršanas elementa un savieno ieejas sānu ķēdi un izejas sānu ķēdi, izmantojot optisko signālu.Starp šīm ķēdēm nav elektriska savienojuma, citiem vārdiem sakot, izolācijas stāvoklī.Tāpēc ķēdes savienojums starp ieeju un izeju ir atsevišķs un tiek pārraidīts tikai signāls.Droši pievienojiet ķēdes ar ievērojami atšķirīgu ieejas un izejas sprieguma līmeni, ar augstsprieguma izolāciju starp ieeju un izeju.
Turklāt, pārraidot vai bloķējot šo gaismas signālu, tas darbojas kā slēdzis.Detalizēts princips un mehānisms tiks paskaidrots vēlāk, bet fotosavienotāja gaismu izstarojošais elements ir LED (gaismas diode).
No 1960. līdz 1970. gadiem, kad tika izgudrotas gaismas diodes un to tehnoloģiskie sasniegumi bija nozīmīgi,optoelektronikakļuva par uzplaukumu.Tolaik dažādasoptiskās ierīcestika izgudroti, un fotoelektriskais savienotājs bija viens no tiem.Pēc tam optoelektronika ātri iekļuva mūsu dzīvē.
① Princips/mehānisms
Optosakara princips ir tāds, ka gaismu izstarojošais elements pārvērš ieejas elektrisko signālu gaismā, un gaismas uztverošais elements pārraida gaismas atpakaļgaismas elektrisko signālu uz izejas sānu ķēdi.Gaismu izstarojošais elements un gaismu uztverošais elements atrodas ārējās gaismas bloka iekšpusē, un abi atrodas viens pret otru, lai pārraidītu gaismu.
Gaismu izstarojošos elementos izmantotais pusvadītājs ir LED (gaismas diode).No otras puses, gaismas uztveršanas ierīcēs tiek izmantoti dažādi pusvadītāji atkarībā no lietošanas vides, ārējā izmēra, cenas utt., bet kopumā visbiežāk tiek izmantots fototranzistors.
Kad fototranzistori nedarbojas, tie pārvadā maz strāvas, ko nodrošina parastie pusvadītāji.Kad tur krīt gaisma, fototranzistors ģenerē fotoelektromotīves spēku uz P tipa pusvadītāja un N tipa pusvadītāja virsmas, N tipa pusvadītāja caurumi ieplūst p apgabalā, brīvo elektronu pusvadītājs p apgabalā. n apgabalā, un strāva plūdīs.
Fototranzistori nav tik atsaucīgi kā fotodiodes, taču tiem ir arī efekts, kas pastiprina izeju līdz simtiem līdz 1000 reižu ieejas signālam (iekšējā elektriskā lauka dēļ).Tāpēc tie ir pietiekami jutīgi, lai uztvertu pat vājus signālus, kas ir priekšrocība.
Faktiski redzamais “gaismas bloķētājs” ir elektroniska ierīce ar tādu pašu principu un mehānismu.
Tomēr gaismas pārtraucējus parasti izmanto kā sensorus un veic savu lomu, palaižot gaismu bloķējošu objektu starp gaismu izstarojošo elementu un gaismu uztverošo elementu.Piemēram, to var izmantot, lai noteiktu monētas un banknotes tirdzniecības automātos un bankomātos.
② Funkcijas
Tā kā optroniskais savienojums pārraida signālus caur gaismu, izolācija starp ieejas un izejas pusi ir galvenā iezīme.Augsto izolāciju nevar viegli ietekmēt troksnis, bet tā arī novērš nejaušu strāvas plūsmu starp blakus esošajām ķēdēm, kas ir ārkārtīgi efektīva drošības ziņā.Un pati struktūra ir salīdzinoši vienkārša un saprātīga.
Pateicoties tā ilgajai vēsturei, dažādu ražotāju bagātīgais produktu klāsts ir arī unikāla optoelementu priekšrocība.Tā kā nav fiziska kontakta, nodilums starp detaļām ir neliels, un kalpošanas laiks ir ilgāks.No otras puses, ir arī tādas īpašības, ka gaismas efektivitāte ir viegli maināma, jo gaismas diode lēnām pasliktināsies laika gaitā un temperatūras izmaiņām.
It īpaši, ja caurspīdīgās plastmasas iekšējā sastāvdaļa ilgu laiku kļūst duļķaina, tā nevar būt ļoti laba gaisma.Tomēr jebkurā gadījumā kalpošanas laiks ir pārāk garš, salīdzinot ar mehāniskā kontakta kontaktu.
Fototranzistori parasti ir lēnāki nekā fotodiodes, tāpēc tos neizmanto ātrdarbīgiem sakariem.Tomēr tas nav trūkums, jo dažiem komponentiem ir pastiprināšanas shēmas izejas pusē, lai palielinātu ātrumu.Faktiski ne visām elektroniskajām shēmām ir jāpalielina ātrums.
③ Lietošana
Fotoelektriskie savienotājigalvenokārt tiek izmantoti pārslēgšanas darbībai.Ķēde tiks aktivizēta, ieslēdzot slēdzi, taču no iepriekšminēto īpašību, īpaši izolācijas un ilgā mūža, viedokļa tā ir labi piemērota scenārijiem, kuriem nepieciešama augsta uzticamība.Piemēram, troksnis ir medicīnas elektronikas un audio tehnikas/sakaru iekārtu ienaidnieks.
To izmanto arī motora piedziņas sistēmās.Motora iemesls ir tāds, ka ātrumu kontrolē invertors, kad tas tiek darbināts, bet tas rada troksni lielās jaudas dēļ.Šis troksnis ne tikai izraisīs paša motora atteici, bet arī plūst cauri "zemei", ietekmējot perifērijas ierīces.Jo īpaši iekārtām ar garu vadu ir viegli uztvert šo augsto izejas troksni, tāpēc, ja tas notiek rūpnīcā, tas radīs lielus zaudējumus un dažkārt izraisīs nopietnus negadījumus.Komutācijai izmantojot ļoti izolētus optiskos savienojumus, var samazināt ietekmi uz citām shēmām un ierīcēm.
Otrkārt, kā izvēlēties un lietot optronus
Kā izmantot pareizo optronu pielietojumam produktu dizainā?Tālāk minētie mikrokontrolleru izstrādes inženieri paskaidros, kā izvēlēties un lietot optrona savienojumus.
① Vienmēr atveriet un vienmēr aizveriet
Ir divu veidu fotosavienotāji: tips, kurā slēdzis tiek izslēgts (izslēgts), kad netiek pieslēgts spriegums, tips, kurā slēdzis tiek ieslēgts (izslēgts), kad tiek pielikts spriegums, un tips, kurā slēdzis tiek izslēgts. tiek ieslēgts, ja nav sprieguma.Ieslēdziet un izslēdziet, kad tiek pieslēgts spriegums.
Pirmo sauc par normāli atvērtu, bet otro sauc par normāli slēgtu.Kā izvēlēties, vispirms ir atkarīgs no tā, kāda veida ķēde jums ir nepieciešama.
② Pārbaudiet izejas strāvu un pielietoto spriegumu
Fotoattēliem ir īpašība pastiprināt signālu, taču tie ne vienmēr iziet cauri spriegumam un strāvai pēc vēlēšanās.Protams, tas ir nomināls, taču no ieejas puses ir jāpieliek spriegums atbilstoši vēlamajai izejas strāvai.
Ja aplūkojam produkta datu lapu, mēs varam redzēt diagrammu, kur vertikālā ass ir izejas strāva (kolektora strāva), bet horizontālā ass ir ieejas spriegums (kolektora-emitera spriegums).Kolektora strāva mainās atkarībā no LED gaismas intensitātes, tāpēc pieslēdziet spriegumu atbilstoši vēlamajai izejas strāvai.
Tomēr jūs varētu domāt, ka šeit aprēķinātā izejas strāva ir pārsteidzoši maza.Šī ir pašreizējā vērtība, ko joprojām var droši izvadīt, ņemot vērā LED nolietošanos laika gaitā, tāpēc tā ir mazāka par maksimālo vērtību.
Gluži pretēji, ir gadījumi, kad izejas strāva nav liela.Tāpēc, izvēloties optronu, noteikti rūpīgi pārbaudiet “izejas strāvu” un izvēlieties tai atbilstošo produktu.
③ Maksimālā strāva
Maksimālā vadītspējas strāva ir maksimālā strāvas vērtība, ko optrons var izturēt, vadot.Atkal, pirms pirkšanas mums ir jāpārliecinās, ka mēs zinām, cik daudz izejas ir nepieciešams projektam un kāds ir ieejas spriegums.Pārliecinieties, ka maksimālā vērtība un izmantotā strāva nav ierobežojumi, bet ir zināma rezerve.
④ Pareizi iestatiet fotoelementu
Izvēloties pareizo optronu, izmantosim to reālā projektā.Pati uzstādīšana ir vienkārša, vienkārši pievienojiet spailes, kas savienotas ar katru ieejas sānu ķēdi un izejas sānu ķēdi.Tomēr jāuzmanās, lai nepareizu orientāciju ievades un izvades pusē.Tāpēc ir jāpārbauda arī simboli datu tabulā, lai pēc PCB plates uzzīmēšanas neatklātos, ka fotoelektriskā savienotāja pēda ir nepareiza.
Publicēšanas laiks: 29. jūlijs 2023