Оптокуплерите, които свързват веригите, използващи оптични сигнали като среда, са елемент, активен в области, където високата точност е незаменима, като акустика, медицина и индустрия, поради тяхната висока гъвкавост и надеждност, като трайност и изолация.
Но кога и при какви обстоятелства работи оптокуплерът и какъв е принципът зад него? Или когато всъщност използвате фотокуплера в собствената си работа по електроника, може да не знаете как да го изберете и използвате. Тъй като Optocoupler често е объркан с „Phototransistor“ и „PhotoDiode“. Следователно в тази статия ще бъде въведено фотокуплер.
Какво е фотокуплер?
Optocoupler е електронен компонент, чиято етимология е оптична
Съединител, което означава „свързване със светлина“. Понякога известен също като оптокоуплер, оптичен изолатор, оптична изолация и др. Състои се от елемент, излъчващ светлин и елемент на приемане на светлина, и свързва входната странична верига и изходната странична верига чрез оптичен сигнал. Няма електрическа връзка между тези вериги, с други думи, в състояние на изолация. Следователно връзката на веригата между входа и изхода е отделна и се предава само сигналът. Сигурно свържете вериги със значително различни нива на входно и изходно напрежение, с изолация на високо напрежение между вход и изход.
В допълнение, чрез предаване или блокиране на този лек сигнал, той действа като превключвател. Подробният принцип и механизъм ще бъдат обяснени по -късно, но елементът, излъчващ светлината на фотокуплера, е светодиод (светлинен диод).
От 60 -те до 70 -те години на миналия век, когато са измислени светодиоди и техният технологичен напредък е значителен,оптоелектроникастана бум. По това време различниоптични устройстваса изобретени и фотоелектричният съединител беше един от тях. Впоследствие оптоелектрониката бързо проникна в живота ни.
① Принцип/механизъм
Принципът на оптокоуплера е, че светлинният елемент преобразува входния електрически сигнал в светлина, а елементът за отпускане на светлина предава светлинния заден електрически сигнал към изходната странична верига. Елементът за излъчване на светлина и елементът за приемане на светлина са от вътрешната страна на блока на външната светлина, а двете са един срещу друг, за да предадат светлина.
Полупроводниковият, използван в светлинните елементи, е светодиодът (светлинен диод). От друга страна, има много видове полупроводници, използвани в устройства за приемане на светлина, в зависимост от средата за използване, външен размер, цена и т.н., но като цяло най-често използваният е фототранзисторът.
Когато не работят, фототранзисторите носят малко от тока, което правят обикновените полупроводници. Когато инцидентът със светлината там, фототранзисторът генерира фотоелектромотивна сила на повърхността на полупроводника от типа P-тип и полупроводник от N-тип, дупките в полупроводник от P-тип в P влягането в района на P, а токът ще тече.
Фототранзисторите не са толкова отзивчиви, колкото фотодиодите, но също така имат ефект на усилване на изхода до стотици до 1000 пъти повече от входния сигнал (поради вътрешното електрическо поле). Следователно, те са достатъчно чувствителни, за да вземат дори слаби сигнали, което е предимство.
Всъщност „лекият блокер“, който виждаме, е електронно устройство със същия принцип и механизъм.
Въпреки това, светлинните прекъсвачи обикновено се използват като сензори и изпълняват ролята си чрез преминаване на светло блокиращ обект между елемента, излъчващ светлинен елемент и елемент, който се отнася до светлината. Например, той може да се използва за откриване на монети и банкноти в автомати и банкомати.
② Характеристики
Тъй като Optocoupler предава сигнали чрез светлина, изолацията между входната страна и изходната страна е основна характеристика. Високата изолация не се влияе лесно от шум, но също така предотвратява случайния поток на тока между съседни вериги, което е изключително ефективно по отношение на безопасността. А самата структура е сравнително проста и разумна.
Поради дългата си история, богатата продуктова гама на различни производители също е уникално предимство на оптокуплерите. Тъй като няма физически контакт, износването между частите е малко, а животът е по -дълъг. От друга страна, има и характеристики, че светещата ефективност е лесна за колебание, тъй като светодиодът бавно ще се влоши с преминаването на времето и температурните промени.
Особено когато вътрешният компонент на прозрачната пластмаса за дълго време стане облачен, той не може да бъде много добра светлина. Във всеки случай обаче животът е твърде дълъг в сравнение с контактния контакт на механичния контакт.
Фототранзисторите обикновено са по-бавни от фотодиодите, така че те не се използват за високоскоростни комуникации. Това обаче не е недостатък, тъй като някои компоненти имат амплификационни вериги на изходната страна, за да увеличат скоростта. Всъщност не всички електронни вериги трябва да увеличат скоростта.
③ Използване
Фотоелектрични съединителисе използват главно за работа с превключване. Веригата ще се захранва с включване на превключвателя, но от гледна точка на горните характеристики, особено изолацията и дългия живот, тя е много подходяща за сценарии, изискващи висока надеждност. Например, шумът е враг на медицинската електроника и аудио оборудване/комуникационно оборудване.
Използва се и в моторните задвижващи системи. Причината за двигателя е, че скоростта се контролира от инвертора, когато се задвижва, но генерира шум поради високия изход. Този шум не само ще доведе до неуспех на самия двигател, но и тече през „земята“, засягаща периферните устройства. По -специално, оборудването с дълго окабеляване е лесно да се вземе този шум с висок изход, така че ако се случи във фабриката, то ще причини големи загуби и понякога ще причини сериозни злополуки. Чрез използване на силно изолирани оптокупли за превключване, въздействието върху други вериги и устройства може да бъде сведено до минимум.
Второ, как да избирате и използвате оптокуери
Как да използвам правилния оптокуплер за приложение в дизайна на продукта? Следните инженери за разработка на микроконтролери ще обяснят как да изберат и използват оптокупли.
① винаги се отваря и винаги е близо
Има два типа фотокуплери: тип, при който превключвателят е изключен (изключен), когато не се прилага напрежение, тип, при който превключвателят е включен (изключен), когато се прилага напрежение, и тип, при който превключвателят е включен, когато няма напрежение. Нанесете и изключете, когато се прилага напрежение.
Първият се нарича нормално отворен, а вторият се нарича нормално затворен. Как да изберете, първо зависи от това какъв вид верига ви е необходим.
② Проверете изходния ток и приложеното напрежение
Фотокуплерите имат свойството да усилват сигнала, но не винаги преминават през напрежение и ток по желание. Разбира се, той е оценен, но трябва да се прилага напрежение от входната страна според желания изходен ток.
Ако разгледаме информационния лист на продукта, можем да видим диаграма, където вертикалната ос е изходният ток (ток на колектора), а хоризонталната ос е входното напрежение (напрежение на колектора-емитър). Токът на колектора варира в зависимост от интензивността на LED светлината, така че нанесете напрежението според желания изходен ток.
Може обаче да си помислите, че изходният ток, изчислен тук, е изненадващо малък. Това е текущата стойност, която все още може да бъде надеждно изведена, след като се вземе предвид влошаването на LED във времето, така че е по -малко от максималната оценка.
Напротив, има случаи, когато изходният ток не е голям. Следователно, когато избирате Optocoupler, не забравяйте внимателно да проверите „изходния ток“ и изберете продукта, който го съвпада.
③ Максимален ток
Максималният ток на проводимост е максималната стойност на тока, която оптокуплерът може да издържи при провеждане. Отново трябва да сме сигурни, че знаем колко се нуждае от проекта и какво е входното напрежение, преди да купим. Уверете се, че максималната стойност и използваният ток не са ограничения, а че има някакъв марж.
④ Задайте правилно фотокуплера
След като избрахме правилния оптокуплер, нека го използваме в истински проект. Самата инсталация е лесна, просто свържете клемите, свързани към всяка входна странична верига и изходна странична верига. Трябва обаче да се внимава да не се дезоридират входната страна и страната на изхода. Следователно, трябва също така да проверите символите в таблицата с данни, така че да не откриете, че кракът на фотоелектрическия съединител е грешен след изготвяне на платката за PCB.
Време за публикация: Юли-29-2023