OptoCouplers, ktoré spájajú obvody s použitím optických signálov ako média, sú prvkom aktívnym v oblastiach, kde je nevyhnutná vysoká presnosť, ako je akustika, medicína a priemysel, kvôli ich vysokej všestrannosti a spoľahlivosti, ako je trvanlivosť a izolácia.
Ale kedy a za akých okolností funguje OptoCoupler a aký je zásada za ním? Alebo keď skutočne používate fotokoupler vo svojej vlastnej elektronike, možno neviete, ako si vybrať a používať ho. Pretože OptoCoupler je často zamieňaný s „Phototransistor“ a „fotodiód“. Preto sa v tomto článku zavedie fotokoupler.
Čo je to fotokoupler?
OptoCoupler je elektronická zložka, ktorej etymológia je optická
Spojovač, čo znamená „spojenie so svetlom“. Niekedy tiež známy ako OptoCoupler, Optický izolátor, optická izolácia atď. Pozostáva z prvku emitujúceho svetla a prvku prijímajúceho svetla a spája vstupný bočný obvod a výstupný obvod prostredníctvom optického signálu. Medzi týmito obvodmi neexistuje elektrické spojenie, inými slovami, v stave izolácie. Preto je spojenie obvodu medzi vstupom a výstupom oddelené a prenáša sa iba signál. Bezpečne pripojte obvody s výrazne odlišnými úrovňami vstupného a výstupného napätia, s izoláciou vysokého napätia medzi vstupom a výstupom.
Okrem toho vysielaním alebo blokovaním tohto svetelného signálu pôsobí ako spínač. Podrobný princíp a mechanizmus sa vysvetľujú neskôr, ale prvok emitujúceho svetla focoupleru je LED dióda (dióda emitujúca svetlo).
Od šesťdesiatych rokov do 70. rokov, keď boli vynájdené LED a ich technologický pokrok bol významný, významný,optoelektronikastal sa boom. V tom čase rôzneoptické zariadeniaboli vynájdené a fotoelektrický spojovač bol jedným z nich. Následne optoelektronika rýchlo prenikla do našich životov.
① Princíp/mechanizmus
Princíp OptoCoupler je to, že prvok emitujúca svetlo prevádza vstupný elektrický signál na svetlo a prvok prijímajúci svetlo vysiela svetlo zadný elektrický signál k výstupnému bočnému obvodu. Svetlo emitujúce prvok a svetlo prijímajúci prvok sú na vnútornej strane bloku vonkajšieho svetla a títo dvaja sú oproti sebe, aby prenášali svetlo.
Polovodičom používaným v prvkoch emitujúce svetlo je LED (dióda emitujúca svetlo). Na druhej strane existuje veľa druhov polovodičov používaných v zariadeniach prijímajúcich svetlo, v závislosti od prostredia používania, vonkajšej veľkosti, ceny atď., Ale všeobecne najbežnejšie používaným je Phototransistor.
Keď nefungujú, fototransistory nesú len málo prúdu, ktorý robia obyčajné polovodiče. Keď tam dopadne svetlo, fototransistor generuje fotoelektromotívnu silu na povrchu polovodiča typu p a polovodič typu N, otvory v prietoku polovodičov typu P do oblasti P, voľný elektrónový polovodič v oblasti P preteká do N-regiónu a prúd bude prúdiť prúd.
Fototransistory nie sú také citlivé ako fotodiódy, ale majú tiež za následok zosilnenie výstupu na stovky až 1 000 -násobok vstupného signálu (v dôsledku vnútorného elektrického poľa). Preto sú dostatočne citlivé na to, aby vyzdvihli aj slabé signály, čo je výhodou.
V skutočnosti je „blokátor svetla“, ktorý vidíme, elektronické zariadenie s rovnakým princípom a mechanizmom.
Prerušovače svetla sa však zvyčajne používajú ako senzory a vykonávajú svoju úlohu odovzdaním objektu blokujúceho svetlo medzi prvkom emitujúce svetlo a prvkom prijímajúcim svetlom. Môže sa napríklad použiť na detekciu mincí a bankoviek v automatoch a bankomatoch.
② Funkcie
Pretože OptoCoupler prenáša signály svetlom, izolácia medzi vstupnou stranou a výstupnou stranou je hlavnou vlastnosťou. Vysoká izolácia nie je ľahko ovplyvnená hlukom, ale tiež zabraňuje náhodnému prúdu prúdu medzi susednými obvodmi, čo je z hľadiska bezpečnosti mimoriadne účinné. A samotná štruktúra je relatívne jednoduchá a rozumná.
Vďaka svojej dlhej histórii je bohatá produktová skupina rôznych výrobcov tiež jedinečnou výhodou optocouplerov. Pretože neexistuje fyzický kontakt, opotrebenie medzi časťami je malé a život je dlhší. Na druhej strane existujú aj charakteristiky, že svetelná účinnosť sa dá ľahko kolísať, pretože LED LED sa pomaly zhoršuje pri prechode času a zmeny teploty.
Najmä ak je vnútorná zložka priehľadného plastu po dlhú dobu zakalená, nemôže to byť veľmi dobré svetlo. V každom prípade je však život príliš dlhý v porovnaní s kontaktným kontaktom mechanického kontaktu.
Fototransistory sú vo všeobecnosti pomalšie ako fotodiódy, takže sa nepoužívajú na vysokorýchlostnú komunikáciu. Toto však nie je nevýhoda, pretože niektoré komponenty majú na výstupnej strane zosilnené obvody, aby sa zvýšila rýchlosť. V skutočnosti nie všetky elektronické obvody musia zvýšiť rýchlosť.
③ Použitie
Fotoelektrické spojkysa používajú hlavne na prepínanie prevádzky. Obvod bude napájaný zapnutím prepínača, ale z hľadiska vyššie uvedených charakteristík, najmä izolácie a dlhej životnosti, je dobre vhodný pre scenáre, ktoré si vyžadujú vysokú spoľahlivosť. Napríklad hluk je nepriateľom lekárskej elektroniky a zvukového zariadenia/komunikačného vybavenia.
Používa sa tiež v systémoch pohonu motorov. Dôvodom motora je to, že rýchlosť je riadená meničom, keď je poháňaný, ale v dôsledku vysokého výstupu generuje hluk. Tento hluk spôsobí, že samotný motor zlyhá, ale aj preteká „zem“ ovplyvňujúcim periférne zariadenia. Najmä zariadenie s dlhým zapojením je ľahké vyzdvihnúť tento vysoký výkon, takže ak sa to stane v továrni, spôsobí veľké straty a niekedy spôsobí vážne nehody. Použitím vysoko izolovaných optocouplerov na prepínanie je možné minimalizovať vplyv na iné obvody a zariadenia.
Po druhé, ako zvoliť a používať optoCouplers
Ako používať správny optoCoupler pre aplikáciu v návrhu produktu? Nasledujúci inžinieri vývoja mikrokontrolérov vysvetlí, ako vybrať a používať optoCouplery.
① Vždy sa otvára a vždy zatvára
Existujú dva typy fotokouplerov: typ, v ktorom je vypínač vypnutý (vypnuté), keď sa nanáša žiadne napätie, typ, v ktorom je spínač zapnutý (vypnuté), keď sa aplikuje napätie, a typ, v ktorom je prepínač zapnutý, keď nie je napätie. Pri použití napätia aplikujte a vypnite.
Prvý sa nazýva normálne otvorený a druhý sa nazýva normálne uzavretý. Ako zvoliť, najprv závisí od toho, aký druh obvodu potrebujete.
② Skontrolujte výstupný prúd a aplikované napätie
Fotocouplery majú vlastnosť zosilnenia signálu, ale nie vždy prechádzajú napätím a prúdom podľa vlastného uváženia. Je samozrejme hodnotené, ale napätie je potrebné aplikovať zo vstupnej strany podľa požadovaného výstupného prúdu.
Ak sa pozrieme na dátový list produktu, vidíme graf, kde vertikálna os je výstupný prúd (zberateľský prúd) a horizontálna os je vstupné napätie (napätie zberateľa). Zberateľský prúd sa líši v závislosti od intenzity LED svetla, preto aplikujte napätie podľa požadovaného výstupného prúdu.
Môžete si však myslieť, že výstupný prúd vypočítaný tu je prekvapivo malý. Toto je aktuálna hodnota, ktorú je možné po zohľadnení zhoršenia LED v priebehu času spoľahlivo výstupom, takže je menej ako maximálne hodnotenie.
Naopak, existujú prípady, keď výstupný prúd nie je veľký. Preto pri výbere OptoCoupler nezabudnite starostlivo skontrolovať „výstupný prúd“ a vyberte produkt, ktorý sa mu zhoduje.
③ Maximálny prúd
Maximálny vodivé prúd je maximálna hodnota prúdu, ktorú optoCoupler môže pri vykonávaní vydržať. Predtým, ako si kúpime, musíme sa ubezpečiť, že vieme, koľko výstupu potrebuje projekt a aké je vstupné napätie. Uistite sa, že maximálna hodnota a použitý prúd nie sú limity, ale že existuje určitá marža.
④ Správne nastavte fotokoupler
Po vybratí správneho OptoCoupler, použite ho v skutočnom projekte. Samotná inštalácia je jednoduchá, stačí pripojiť svorky pripojené ku každému vstupnému bočnému obvodu a výstupnému bočnému obvodu. Malo by sa však venovať starostlivosti, aby sa nestihla vstupná strana a výstupná strana. Preto musíte skontrolovať aj symboly v tabuľke údajov, aby ste nenašli, že fotka fotoelektrickej väzby je nesprávna po nakreslení dosky DPS.
Čas príspevku: 2. júla-2023