Оптроните, които свързват вериги, използвайки 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 издръжливост и изолация.
Но кога и при какви обстоятелства работи оптронът и какъв е принципът зад него?Или когато действително използвате фотораздвоителя в собствената си електроника, може да не знаете как да го изберете и използвате.Тъй като оптронът често се бърка с „фототранзистор“ и „фотодиод“.Ето защо в тази статия ще бъде представено какво е фотораздвоител.
Какво е фотодвойка?
Оптронът е електронен компонент, чиято етимология е оптичен
съединител, което означава „свързване със светлина“.Понякога известен също като оптрон, оптичен изолатор, оптична изолация и т.н. Състои се от светлоизлъчващ елемент и светлоприемащ елемент 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.Свържете сигурно вериги със значително различни нива на входно и изходно напрежение, с високоволтова изолация между входа и изхода.
Освен това, като предава или блокира този светлинен сигнал, той действа като превключвател.Подробният принцип и механизъм ще бъдат обяснени по-късно, но светлоизлъчващият елемент на фотораздвоителя е светодиод (светодиод).
От 60-те до 70-те години на миналия век, когато са изобретени светодиодите и техният технологичен напредък е значителен,оптоелектроникастана бум.По това време разниоптични устройствабяха изобретени и фотоелектрическият съединител беше един от тях.Впоследствие оптоелектрониката бързо навлезе в живота ни.
① Принцип/механизъм
Принципът на оптрона е, че светлоизлъчващият елемент преобразува входния електрически сигнал в светлина, а светлинноприемащият елемент предава светлинния обратен електрически сигнал към изходната верига.Елементът, излъчващ светлина, и елементът, приемащ светлина, са от вътрешната страна на блока от външна светлина и двата са един срещу друг, за да предават светлина.
Полупроводникът, използван в светоизлъчващите елементи, е светодиодът (светодиод).От друга страна, има много видове полупроводници, използвани в устройства за приемане на светлина, в зависимост от средата на използване, външен размер, цена и т.н., но като цяло най-често използваният е фототранзисторът.
Когато не работят, фототранзисторите пренасят малко от тока, отколкото обикновените полупроводници.Когато светлината пада там, фототранзисторът генерира фотоелектродвижеща сила върху повърхността на полупроводника от P-тип и полупроводника от N-тип, дупките в полупроводника от N-тип се вливат в p-областта, свободният електронен полупроводник в p-областта тече в областта n и токът ще тече.
Фототранзисторите не са толкова чувствителни като фотодиодите, но те също имат ефекта на усилване на изхода до стотици до 1000 пъти входния сигнал (поради вътрешното електрическо поле).Следователно те са достатъчно чувствителни, за да уловят дори слаби сигнали, което е предимство.
Всъщност „светлинният блокер“, който виждаме, е електронно устройство със същия принцип и механизъм.
Светлинните прекъсвачи обаче обикновено се използват като сензори и изпълняват ролята си чрез преминаване на блокиращ светлина обект между светлоизлъчващия елемент и светлоприемащия елемент.Например, може да се използва за откриване на монети и банкноти във вендинг машини и банкомати.
② Характеристики
Тъй като оптронът предава сигнали чрез светлина, изолацията между входната страна и изходната страна е основна характеристика.Високата изолация не се влияе лесно от шума, но също така предотвратява случайно протичане на ток между съседни вериги, което е изключително ефективно по отношение на безопасността.А самата структура е относително проста и разумна.
Благодарение на дългата си история, богатата продуктова гама на различни производители също е уникално предимство на оптроните.Тъй като няма физически контакт, износването между частите е малко и животът е по-дълъг.От друга страна, има също характеристики, че светлинната ефективност е лесна за колебания, тъй като светодиодът бавно ще се влоши с течение на времето и температурните промени.
Особено когато вътрешният компонент на прозрачната пластмаса за дълго време стане мътен, 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 не се използват за високоскоростни комуникации.Това обаче не е недостатък, тъй като някои компоненти имат усилващи вериги от изходната страна за увеличаване на скоростта.Всъщност не всички електронни схеми трябва да увеличат скоростта.
③ Използване
Фотоелектрически съединителисе използват главно за превключване.Веригата ще бъде захранвана чрез включване на превключвателя, но от гледна точка на горните характеристики, особено изолация и дълъг 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 системи за моторно задвижване.Причината за двигателя е, че скоростта се контролира от инвертора, когато се задвижва, но генерира шум поради високата мощност.Този шум не само ще доведе до повреда на самия двигател, но и ще тече през „земята“, засягайки периферните устройства.По-специално, оборудване с дълги кабели е лесно да улови този висок изходен шум, така че ако това се случи във фабриката, това ще причини големи загуби и понякога ще причини сериозни аварии.Чрез използването на силно изолирани оптрони за превключване, въздействието върху други вериги и устройства може да бъде сведено до минимум.
Второ, как да избирате и използвате оптрони
Как да използваме правилния оптрон за приложение в продуктовия дизайн?Следните инженери по разработване на микроконтролери ще обяснят как да избирате и използвате оптрони.
① Винаги отворен и винаги затворен
Има два вида фотодвойки: тип, при който превключвателят е изключен (изключен), когато не е приложено напрежение, тип, при който превключвателят е включен (изключен), когато е приложено напрежение, и тип, при който превключвателят се включва, когато няма напрежение.Прилагане и изключване при подаване на напрежение.
Първият се нарича нормално отворен, а вторият - нормално затворен.Как да изберете, първо зависи от това какъв вид верига имате нужда.
② Проверете изходния ток и приложеното напрежение
Фотосъединителите имат свойството да усилват сигнала, но не винаги преминават през напрежение и ток по желание.Разбира се, номинален е, но трябва да се приложи напрежение от входната страна според желания изходен ток.
Ако погледнем информационния лист на продукта, можем да видим диаграма, където вертикалната ос е изходният ток (колекторен ток), а хоризонталната ос е входното напрежение (колекторно-емитерно напрежение).Токът на колектора варира според интензитета на LED светлината, така че приложете напрежението според желания изходен ток.
Въпреки това може да си помислите, че изчисленият тук изходен ток е изненадващо малък.Това е текущата стойност, която все още може да бъде надеждно изведена след като се вземе предвид влошаването на светодиода с течение на времето, така че е по-малка от максималната оценка.
Напротив, има случаи, когато изходният ток не е голям.Ето защо, когато избирате оптрона, не забравяйте внимателно да проверите „изходния ток“ и да изберете продукта, който съответства на него.
③ Максимален ток
Максималният ток на проводимост е максималната стойност на тока, която оптронът може да издържи при провеждане.Отново, трябва да се уверим, че знаем от колко мощност се нуждае проектът и какво е входното напрежение, преди да купим.Уверете се, че максималната стойност и използваният ток не са ограничения, а че има известна граница.
④ Настройте фотодвоителя правилно
След като сме избрали правилния оптрон, нека го използваме в реален проект.Самата инсталация е лесна, просто свържете клемите, свързани към всяка верига от входната страна и веригата от изходната страна.Все пак трябва да се внимава да не се ориентира погрешно входната и изходната страна.Следователно трябва също да проверите символите в таблицата с данни, така че да не откриете, че кракът на фотоелектрическия съединител е грешен, след като изчертаете печатната платка.
Време на публикуване: 29 юли 2023 г