Optocouplerele, care conectează circuitele folosind semnale optice ca mediu, sunt un element activ în zonele în care este indispensabilă o precizie ridicată, cum ar fi acustica, medicamentul și industria, datorită versatilității și fiabilității lor ridicate, cum ar fi durabilitatea și izolația lor.
Dar când și în ce circumstanțe funcționează Optocoupler și care este principiul din spatele ei? Sau când utilizați efectiv fotocoupler în propriile lucrări de electronice, este posibil să nu știți cum să o alegeți și să o utilizați. Deoarece optocoupler este adesea confundat cu „fototransistor” și „fotodiode”. Prin urmare, în acest articol va fi introdus un fotocoupler.
Ce este un fotocoupler?
Optocoupler este o componentă electronică a cărei etimologie este optică
cuplaj, ceea ce înseamnă „cuplare cu lumina”. Uneori cunoscută și sub denumirea de optocoupler, izolator optic, izolare optică, etc. Este format din elementul de emitere a luminii și elementul de recepție a luminii și conectează circuitul lateral de intrare și circuitul lateral de ieșire prin semnal optic. Nu există nicio legătură electrică între aceste circuite, cu alte cuvinte, într -o stare de izolare. Prin urmare, conexiunea circuitului dintre intrare și ieșire este separată și numai semnalul este transmis. Conectați în siguranță circuitele cu niveluri de tensiune de intrare și de ieșire semnificativ diferite, cu izolație de înaltă tensiune între intrare și ieșire.
În plus, prin transmiterea sau blocarea acestui semnal de lumină, acționează ca un comutator. Principiul și mecanismul detaliat vor fi explicate mai târziu, dar elementul de emitere a luminii din fotocoupler este un LED (diodă care emite lumină).
Din anii 1960 până în anii ’70, când au fost inventate LED -uri și progresele lor tehnologice au fost semnificative,Optoelectronicăa devenit un boom. În acel moment, diverseDispozitive opticeau fost inventate, iar cuplajul fotoelectric a fost unul dintre ei. Ulterior, optoelectronica a pătruns rapid în viața noastră.
① Principiul/mecanismul
Principiul Optocoupler este că elementul care emite lumină transformă semnalul electric de intrare în lumină, iar elementul de recepție a luminii transmite semnalul electric din spate luminii către circuitul lateral de ieșire. Elementul de emitere a luminii și elementul de recepție a luminii sunt pe interiorul blocului de lumină externă, iar cele două sunt opuse între ele pentru a transmite lumină.
Semiconductorul utilizat în elementele care emite lumină este LED-ul (dioda care emite lumină). Pe de altă parte, există multe tipuri de semiconductori folosiți în dispozitivele de primire a luminii, în funcție de mediul de utilizare, dimensiunea externă, prețul etc., dar, în general, cel mai des utilizat este fototransistorul.
Când nu lucrează, fototransistorii poartă puțin din curentul pe care îl fac semiconductorii obișnuiți. Când incidentul de lumină de acolo, fototransistorul generează o forță fotoelectromotivă pe suprafața semiconductorului de tip P și a semiconductorului de tip N, găurile din semiconductorul de tip N în regiunea N în regiunea P, iar curentul va curge.
Fototransistorii nu sunt la fel de receptivi ca fotodiodele, dar au, de asemenea, efectul de a amplifica ieșirea la sute până la 1.000 de ori semnalul de intrare (din cauza câmpului electric intern). Prin urmare, sunt suficient de sensibile pentru a ridica semnale chiar slabe, ceea ce este un avantaj.
De fapt, „blocant de lumină” pe care îl vedem este un dispozitiv electronic cu același principiu și mecanism.
Cu toate acestea, întreruptoarele de lumină sunt de obicei folosiți ca senzori și își îndeplinesc rolul trecând un obiect de blocare a luminii între elementul care emite lumină și elementul de recepție a luminii. De exemplu, poate fi utilizat pentru a detecta monede și bancnote în distribuitoare și bancomate.
② Caracteristici
Deoarece OptoCoupler transmite semnale prin lumină, izolația dintre partea de intrare și partea de ieșire este o caracteristică majoră. Izolația ridicată nu este ușor afectată de zgomot, dar împiedică și fluxul de curent accidental între circuitele adiacente, ceea ce este extrem de eficient din punct de vedere al siguranței. Iar structura în sine este relativ simplă și rezonabilă.
Datorită istoriei sale lungi, gama bogată de produse a diverșilor producători este, de asemenea, un avantaj unic al Optocouplers. Deoarece nu există un contact fizic, uzura dintre părți este mică, iar viața este mai lungă. Pe de altă parte, există, de asemenea, caracteristici conform cărora eficiența luminoasă este ușor de fluctuat, deoarece LED -ul se va deteriora lent odată cu trecerea schimbărilor de timp și temperatură.
Mai ales când componenta internă a plasticului transparent pentru o lungă perioadă de timp, devine tulbure, nu poate fi o lumină foarte bună. Cu toate acestea, în orice caz, durata de viață este prea lungă în comparație cu contactul de contact al contactului mecanic.
Fototransistorii sunt, în general, mai lente decât fotodiodele, deci nu sunt utilizate pentru comunicații de mare viteză. Cu toate acestea, acesta nu este un dezavantaj, deoarece unele componente au circuite de amplificare pe partea de ieșire pentru a crește viteza. De fapt, nu toate circuitele electronice trebuie să crească viteza.
③ Utilizare
Cupluri fotoelectricesunt utilizate în principal pentru funcționarea de comutare. Circuitul va fi alimentat prin pornirea comutatorului, dar din punctul de vedere al caracteristicilor de mai sus, în special izolația și viața lungă, este potrivit pentru scenarii care necesită o fiabilitate ridicată. De exemplu, zgomotul este dușmanul echipamentelor de electronice medicale și echipamente audio/comunicare.
De asemenea, este utilizat în sistemele de acționare a motorului. Motivul motorului este că viteza este controlată de invertor atunci când este condus, dar generează zgomot din cauza producției mari. Acest zgomot nu numai că va face ca motorul în sine să eșueze, ci și să curgă prin „sol” care afectează perifericele. În special, echipamentele cu cablare lungă este ușor de ridicat acest zgomot ridicat de ieșire, așa că, dacă se întâmplă în fabrică, va provoca pierderi mari și uneori va provoca accidente grave. Folosind optocoupleri extrem de izolate pentru comutare, impactul asupra altor circuite și dispozitive poate fi redus la minimum.
În al doilea rând, cum să alegeți și să folosiți optocouplere
Cum se folosește optocoupler -ul potrivit pentru aplicare în proiectarea produsului? Următorii ingineri de dezvoltare a microcontrolerului vor explica cum să selecteze și să utilizeze OptoCouplers.
① Întotdeauna deschideți și închideți întotdeauna
Există două tipuri de fotocouplere: un tip în care întrerupătorul este oprit (oprit) atunci când nu se aplică nicio tensiune, un tip în care întrerupătorul este pornit (oprit) atunci când se aplică o tensiune și un tip în care comutatorul este pornit atunci când nu există tensiune. Aplicați și opriți când se aplică tensiunea.
Primul se numește în mod normal deschis, iar cel de -al doilea este numit în mod normal închis. Cum să alegi, mai întâi depinde de ce fel de circuit ai nevoie.
② Verificați curentul de ieșire și tensiunea aplicată
Photocouplerii au proprietatea de a amplifica semnalul, dar nu trec întotdeauna prin tensiune și curent în voie. Desigur, este evaluat, dar o tensiune trebuie să fie aplicată din partea de intrare în funcție de curentul de ieșire dorit.
Dacă ne uităm la fișa de date a produsului, putem vedea un grafic în care axa verticală este curentul de ieșire (curentul colectorului), iar axa orizontală este tensiunea de intrare (tensiunea colectorului-emițător). Curentul colectorului variază în funcție de intensitatea luminii LED, deci aplicați tensiunea în funcție de curentul de ieșire dorit.
Cu toate acestea, s -ar putea să credeți că curentul de ieșire calculat aici este surprinzător de mic. Aceasta este valoarea curentă care poate fi în continuare în mod fiabil, după ce luând în considerare deteriorarea LED -ului în timp, deci este mai mică decât ratingul maxim.
Dimpotrivă, există cazuri în care curentul de ieșire nu este mare. Prin urmare, atunci când alegeți OptoCoupler, asigurați -vă că verificați cu atenție „curentul de ieșire” și alegeți produsul care se potrivește.
③ Curent maxim
Curentul maxim de conducere este valoarea maximă de curent pe care OptoCoupler o poate rezista la efectuarea. Din nou, trebuie să ne asigurăm că știm cât de mult are nevoie proiectul și care este tensiunea de intrare înainte de a cumpăra. Asigurați -vă că valoarea maximă și curentul utilizat nu sunt limite, ci că există o anumită marjă.
④ Setați corect fotocouplatorul
După ce ai ales optocoupler -ul potrivit, să -l folosim într -un proiect real. Instalarea în sine este ușoară, trebuie doar să conectați terminalele conectate la fiecare circuit lateral de intrare și circuit lateral de ieșire. Cu toate acestea, ar trebui să aveți grijă să nu greșești partea de intrare și partea de ieșire. Prin urmare, trebuie să verificați și simbolurile din tabelul de date, astfel încât să nu constatați că piciorul de cuplare fotoelectrică este greșit după desenarea plăcii PCB.
Timpul post: 29-2023 iulie