Optocuplers, które łączą obwody wykorzystujące sygnały optyczne jako medium, są elementem aktywnym w obszarach, w których wysoka precyzja jest niezbędna, takich jak akustyka, medycyna i przemysł, ze względu na ich wysoką wszechstronność i niezawodność, takie jak trwałość i izolacja.
Ale kiedy i w jakich okolicznościach działa optocupler i jaka jest to zasada? Lub kiedy faktycznie używasz fotokoplera we własnej pracy elektronicznej, możesz nie wiedzieć, jak go wybrać i używać. Ponieważ Optocupler jest często mylony z „fototransistorem” i „fotodiodem”. Dlatego w tym artykule zostanie wprowadzone fotokopler.
Co to jest fotokoppler?
Optocupler to element elektroniczny, którego etymologia jest optyczna
łącznik, co oznacza „sprzężenie ze światłem”. Czasami znany również jako optokoplerz, izolator optyczny, izolacja optyczna itp. Składa się z elementu odbierającego światło i elementu odbierającego światło oraz łączy obwód boczny wejściowego i obwód boczny wyjściowego przez sygnał optyczny. Innymi słowy, nie ma połączenia elektrycznego między tymi obwodami w stanie izolacji. Dlatego połączenie obwodu między wejściem i wyjściem jest osobne i tylko sygnał jest przesyłany. Bezpiecznie łączą obwody o znacząco różnym poziomie napięcia wejściowego i wyjściowego, z izolacją wysokiego napięcia między wejściem a wyjściem.
Ponadto, przekazując lub blokując ten sygnał światła, działa jako przełącznik. Szczegółowa zasada i mechanizm zostaną wyjaśnione później, ale element emitujący światło fotokopplera jest diodą LED (dioda emitująca światło).
Od lat 60. do lat 70. XX wieku, kiedy wynaleziono LED, a ich postęp technologiczny był znaczący,Optoelektronikastał się boomem. W tym czasie różneurządzenia optycznezostały wynalezione, a łącznik fotoelektryczny był jednym z nich. Następnie optoelektronika szybko przeniknęła do naszego życia.
① Zasada/mechanizm
Zasada optokoplera polega na tym, że element emitujący światło przekształca wejściowy sygnał elektryczny w światło, a element odbierania światła przesyła światło tylnego sygnału elektrycznego do obwodu bocznego wyjściowego. Element emitujący światło i element odbierający światło znajdują się wewnątrz bloku światła zewnętrznego, a oba są przeciwne do siebie w celu transmisji światła.
Półprzewodnikiem stosowanym w elementach emitujących światło jest dioda LED (dioda emitująca światło). Z drugiej strony istnieje wiele rodzajów półprzewodników używanych w urządzeniach odbierających światło, w zależności od środowiska użytkowania, rozmiaru zewnętrznego, ceny itp., Ale ogólnie najczęściej używanym jest fototransystor.
Kiedy nie pracują, fototransystory niewiele noszą prąd, które robią zwykłe półprzewodniki. Kiedy tam incydent światła fototransystor generuje siłę fotoelekttromotywową na powierzchni półprzewodnika typu P, a półprzewodnik typu N, otwory w przepływie półprzewodników typu N do regionu P, półprzewodnik wolnego elektronów w półprzewodnikach p.
Fototransystory nie są tak responsyjne jak fotodiody, ale mają również wpływ na wzmocnienie wyjścia do setek do 1000 razy sygnału wejściowego (z powodu wewnętrznego pola elektrycznego). Dlatego są wystarczająco wrażliwe, aby podnieść nawet słabe sygnały, co jest zaletą.
W rzeczywistości „bloker światła”, który widzimy, jest urządzeniem elektronicznym o tej samej zasadzie i mechanizmie.
Jednak interrutatory światła są zwykle używane jako czujniki i wykonują swoją rolę, przekazując jasny obiekt między elementem emitującym światło a elementem odbierania światła. Na przykład można go wykorzystać do wykrywania monet i banknotów w automatach i bankomatach.
② Funkcje
Ponieważ optocupler przesyła sygnały przez światło, główną cechą izolacja między stroną wejściową a stroną wyjściową. Hałas nie wpływa na wysoką izolację, ale także zapobiega przypadkowemu przepływowi prądu między sąsiednimi obwodami, co jest niezwykle skuteczne pod względem bezpieczeństwa. A sama struktura jest stosunkowo prosta i rozsądna.
Ze względu na długą historię bogata oferta produktów różnych producentów jest również wyjątkową zaletą optokoplerów. Ponieważ nie ma fizycznego kontaktu, zużycie między częściami jest małe, a życie jest dłuższe. Z drugiej strony istnieją również cechy, że wydajność świetlistą jest łatwa do zmienności, ponieważ dioda LED powoli pogarsza się wraz z upływem czasu i zmian temperatury.
Zwłaszcza gdy wewnętrzny element przezroczystego tworzywa sztucznego przez długi czas, staje się mętny, nie może być bardzo dobre. Jednak w każdym razie życie jest zbyt długie w porównaniu z kontaktem kontaktowym kontaktu mechanicznego.
Fototransystory są ogólnie wolniejsze niż fotodiody, więc nie są używane do komunikacji o dużej prędkości. Nie jest to jednak niekorzystna sytuacja, ponieważ niektóre komponenty mają obwody amplifikacji po stronie wyjściowej w celu zwiększenia prędkości. W rzeczywistości nie wszystkie obwody elektroniczne muszą zwiększyć prędkość.
③ Zastosowanie
Łączniki fotoelektrycznesą używane głównie do przełączania. Obwód zostanie pobudzony przez włączenie przełącznika, ale z punktu widzenia powyższych cech, zwłaszcza izolacji i długiej żywotności, jest dobrze dostosowany do scenariuszy wymagających wysokiej niezawodności. Na przykład hałas jest wrogiem elektroniki medycznej i sprzętu audio/sprzętu komunikacyjnego.
Jest również używany w systemach napędu silnikowego. Powodem silnika jest to, że prędkość jest kontrolowana przez falownik, gdy jest napędzany, ale generuje szum z powodu wysokiej mocy wyjściowej. Hałas ten spowoduje nie tylko awarię samego silnika, ale także przepływa przez „podłoże” wpływające na peryferyjne. W szczególności sprzęt z długim okablowaniem jest łatwy do odebrania tego o wysokim poziomie wyjściowym, więc jeśli nastąpi w fabryce, spowoduje wielkie straty, a czasem spowoduje poważne wypadki. Używając wysoce izolowanych optokoplerów do przełączania, można zminimalizować wpływ na inne obwody i urządzenia.
Po drugie, jak wybrać i używać optocuplers
Jak używać odpowiedniego optocupler do zastosowania w projektowaniu produktu? Następujący inżynierowie ds. Rozwoju mikrokontrolera wyjaśnią, jak wybrać i używać optokoplerów.
① Zawsze otwieraj i zawsze blisko
Istnieją dwa rodzaje fotokopplerów: typ, w którym przełącznik jest wyłączony (wyłączony), gdy nie jest nakładane napięcie, typ, w którym przełącznik jest włączany (wyłączony), gdy zastosowano napięcie, oraz typ włączania przełącznika, gdy nie ma napięcia. Zastosuj i wyłącz po zastosowaniu napięcia.
Ten pierwszy nazywa się normalnie otwarty, a drugi nazywany jest normalnie zamkniętym. Jak wybrać, najpierw zależy od tego, jakiego rodzaju obwodu potrzebujesz.
② Sprawdź prąd wyjściowy i zastosowane napięcie
Fotokopartele mają właściwość wzmacniania sygnału, ale nie zawsze przechodzą przez napięcie i prąd w woli. Oczywiście jest oceniane, ale napięcie należy zastosować ze strony wejściowej zgodnie z pożądanym prądem wyjściowym.
Jeśli spojrzymy na arkusz danych produktu, możemy zobaczyć wykres, w którym oś pionowa jest prądem wyjściowym (prąd kolektora), a osi pozioma jest napięciem wejściowym (napięcie kolekcjonerskie). Prąd kolektora zmienia się w zależności od intensywności światła LED, więc zastosuj napięcie zgodnie z pożądanym prądem wyjściowym.
Możesz jednak pomyśleć, że obliczony tutaj prąd wyjściowy jest zaskakująco mały. Jest to bieżąca wartość, która może być niezawodnie wyjściowa po uwzględnieniu pogorszenia diody LED w czasie, więc jest ona mniejsza niż maksymalna ocena.
Przeciwnie, zdarzają się przypadki, w których prąd wyjściowy nie jest duży. Dlatego przy wyborze OptOcupler należy dokładnie sprawdzić „prąd wyjściowy” i wybierz produkt, który go pasuje.
③ Maksymalny prąd
Maksymalny prąd przewodzenia to maksymalna wartość prądu, którą optocupler może wytrzymać podczas przewodzenia. Ponownie musimy upewnić się, że wiemy, ile wyjściowych potrzebuje projekt i jakie jest napięcie wejściowe przed zakupem. Upewnij się, że maksymalna wartość i używany prąd nie są limitami, ale istnieje pewien margines.
④ Prawidłowo ustaw photoCupler
Po wybraniu odpowiedniego optocupler, użyjmy go w prawdziwym projekcie. Sama instalacja jest łatwa, wystarczy podłączyć zaciski podłączone do każdego obwodu bocznego wejściowego i obwodu bocznego wyjściowego. Należy jednak nie zachować ostrożności, aby nieorientować strony wejściowej i strony wyjściowej. Dlatego musisz również sprawdzić symbole w tabeli danych, aby nie przekonać się, że stopa puplera fotoelektrycznego jest błędna po narysowaniu płyty PCB.
Czas po: 29-2023 lipca