Τα OptoCouplers, τα οποία συνδέουν τα κυκλώματα που χρησιμοποιούν οπτικά σήματα ως μέσο, είναι ένα στοιχείο που είναι ενεργό σε περιοχές όπου είναι απαραίτητη η υψηλή ακρίβεια, όπως η ακουστική, η ιατρική και η βιομηχανία, λόγω της υψηλής ευελιξίας και αξιοπιστίας τους, όπως η ανθεκτικότητα και η μόνωση.
Αλλά πότε και υπό ποιες συνθήκες λειτουργεί το OptoCoupler και ποια είναι η αρχή πίσω από αυτό; Ή όταν χρησιμοποιείτε πραγματικά το PhotoCoupler στη δική σας ηλεκτρονική εργασία, ίσως να μην ξέρετε πώς να επιλέξετε και να το χρησιμοποιήσετε. Επειδή το OptoCoupler συχνά συγχέεται με το "Phototransistor" και το "Photodiode". Ως εκ τούτου, αυτό που είναι ένα photocoupler θα εισαχθεί σε αυτό το άρθρο.
Τι είναι το Photocoupler;
Το Optocoupler είναι ένα ηλεκτρονικό στοιχείο του οποίου η ετυμολογία είναι οπτική
Σύνδεσμος, που σημαίνει "σύζευξη με φως". Μερικές φορές επίσης γνωστή και ως OptoCoupler, οπτικός απομονωτής, οπτική μόνωση, κλπ. Αποτελείται από στοιχείο εκπομπής φωτός και στοιχείο λήψης φωτός και συνδέει το πλευρικό κύκλωμα εισόδου και το πλευρικό κύκλωμα εξόδου μέσω οπτικού σήματος. Δεν υπάρχει ηλεκτρική σχέση μεταξύ αυτών των κυκλωμάτων, με άλλα λόγια, σε κατάσταση μόνωσης. Επομένως, η σύνδεση κυκλώματος μεταξύ της εισόδου και της εξόδου είναι ξεχωριστή και μεταδίδεται μόνο το σήμα. Ασφαλώς συνδέστε κυκλώματα με σημαντικά διαφορετικά επίπεδα τάσης εισόδου και εξόδου, με μόνωση υψηλής τάσης μεταξύ εισόδου και εξόδου.
Επιπλέον, με τη μετάδοση ή την παρεμπόδιση αυτού του φωτός σήματος, λειτουργεί ως διακόπτης. Η λεπτομερής αρχή και ο μηχανισμός θα εξηγηθούν αργότερα, αλλά το στοιχείο εκπομπής φωτός του PhotoCoupler είναι μια λυχνία LED (διόδους εκπομπής φωτός).
Από τη δεκαετία του 1960 έως τη δεκαετία του 1970, όταν εφευρέθηκαν τα LED και οι τεχνολογικές τους εξελίξεις ήταν σημαντικές,οπτοηλεκτρονικήέγινε έκρηξη. Εκείνη την εποχή, διάφοραοπτικές συσκευέςεφευρέθηκαν και ο φωτοηλεκτρικός ζεύκτης ήταν ένας από αυτούς. Στη συνέχεια, η οπτικοηλεκτρονική γρήγορα διείσδυσε στη ζωή μας.
Αρχή/μηχανισμός
Η αρχή του OptoCoupler είναι ότι το στοιχείο εκπομπής φωτός μετατρέπει το ηλεκτρικό σήμα εισόδου στο φως και το στοιχείο λήψης φωτός μεταδίδει το ηλεκτρικό σήμα του φωτός στο πλευρικό κύκλωμα εξόδου. Το στοιχείο εκπομπής φωτός και το στοιχείο λήψης φωτός βρίσκονται στο εσωτερικό του μπλοκ εξωτερικού φωτός και τα δύο είναι απέναντι από το άλλο για να μεταδώσουν το φως.
Ο ημιαγωγός που χρησιμοποιείται σε στοιχεία εκπομπής φωτός είναι η λυχνία LED (δίοδος εκπομπής φωτός). Από την άλλη πλευρά, υπάρχουν πολλά είδη ημιαγωγών που χρησιμοποιούνται σε συσκευές λήψης φωτός, ανάλογα με το περιβάλλον χρήσης, το εξωτερικό μέγεθος, την τιμή κ.λπ., αλλά γενικά το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο είναι ο φωτοτρανσσορ.
Όταν δεν εργάζονται, οι φωτοτρανσίστορες φέρουν λίγα από το ρεύμα που κάνουν οι συνηθισμένοι ημιαγωγοί. Όταν το φως του φωτός εκεί, ο φωτοτρανσσορίσκτης δημιουργεί μια φωτοηλεκτρομαγνητική δύναμη στην επιφάνεια του ημιαγωγού τύπου Ρ και του ημιαγωγού τύπου Ν, οι οπές στην ημιαγωγό τύπου Ν τύπου ρέουν στην περιοχή Ρ, ο ελεύθερος ημιαγωγός ηλεκτρονίων στην περιοχή Ρ στην περιοχή Ν και να ρέει το ρεύμα.
Οι φωτοτρανσσίστορες δεν ανταποκρίνονται στις φωτοδιόδες, αλλά έχουν επίσης ως αποτέλεσμα την ενίσχυση της εξόδου σε εκατοντάδες έως 1.000 φορές το σήμα εισόδου (λόγω του εσωτερικού ηλεκτρικού πεδίου). Ως εκ τούτου, είναι αρκετά ευαίσθητα για να πάρουν ακόμη και αδύναμα σήματα, κάτι που είναι ένα πλεονέκτημα.
Στην πραγματικότητα, ο "αναστολέας φωτός" που βλέπουμε είναι μια ηλεκτρονική συσκευή με την ίδια αρχή και μηχανισμό.
Ωστόσο, οι διακριτές φωτός χρησιμοποιούνται συνήθως ως αισθητήρες και εκτελούν το ρόλο τους, περνώντας ένα αντικείμενο εμπλοκής του φωτός μεταξύ του στοιχείου εκπομπής φωτός και του στοιχείου λήψης φωτός. Για παράδειγμα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση νομισμάτων και τραπεζογραμματίων σε μηχανές αυτόματης πώλησης και ΑΤΜ.
② Χαρακτηριστικά
Δεδομένου ότι το OptoCoupler μεταδίδει σήματα μέσω του φωτός, η μόνωση μεταξύ της πλευράς εισόδου και της πλευράς εξόδου είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό. Η υψηλή μόνωση δεν επηρεάζεται εύκολα από το θόρυβο, αλλά εμποδίζει επίσης την τυχαία ροή ρεύματος μεταξύ παρακείμενων κυκλωμάτων, η οποία είναι εξαιρετικά αποτελεσματική όσον αφορά την ασφάλεια. Και η ίδια η δομή είναι σχετικά απλή και λογική.
Λόγω της μακράς ιστορίας του, η πλούσια σειρά προϊόντων διαφόρων κατασκευαστών είναι επίσης ένα μοναδικό πλεονέκτημα των OptoCouplers. Επειδή δεν υπάρχει φυσική επαφή, η φθορά μεταξύ των τμημάτων είναι μικρή και η ζωή είναι μεγαλύτερη. Από την άλλη πλευρά, υπάρχουν επίσης χαρακτηριστικά που η φωτεινή απόδοση είναι εύκολο να κυμαίνεται, επειδή η λυχνία LED θα επιδεινωθεί σιγά -σιγά με τη διέλευση του χρόνου και των μεταβολών της θερμοκρασίας.
Ειδικά όταν το εσωτερικό συστατικό του διαφανούς πλαστικού για μεγάλο χρονικό διάστημα, γίνεται συννεφιασμένη, δεν μπορεί να είναι πολύ καλό φως. Ωστόσο, σε κάθε περίπτωση, η ζωή είναι πολύ μεγάλη σε σύγκριση με την επαφή επαφής της μηχανικής επαφής.
Οι φωτοτρανσίστορες είναι γενικά πιο αργές από τις φωτοδιόδες, επομένως δεν χρησιμοποιούνται για επικοινωνίες υψηλής ταχύτητας. Ωστόσο, αυτό δεν είναι μειονέκτημα, καθώς ορισμένα εξαρτήματα έχουν κυκλώματα ενίσχυσης στην πλευρά εξόδου για να αυξήσουν την ταχύτητα. Στην πραγματικότητα, δεν πρέπει όλα τα ηλεκτρονικά κυκλώματα να αυξήσουν την ταχύτητα.
③ Χρήση
Φωτοηλεκτρικοί ζεύκτεςχρησιμοποιούνται κυρίως για τη λειτουργία εναλλαγής. Το κύκλωμα θα ενεργοποιηθεί ενεργοποιώντας τον διακόπτη, αλλά από την άποψη των παραπάνω χαρακτηριστικών, ειδικά της μόνωσης και της μακράς διάρκειας ζωής, είναι πολύ κατάλληλο για σενάρια που απαιτούν υψηλή αξιοπιστία. Για παράδειγμα, ο θόρυβος είναι ο εχθρός των ιατρικών ηλεκτρονικών και εξοπλισμού ήχου/εξοπλισμού επικοινωνίας.
Χρησιμοποιείται επίσης σε συστήματα κίνησης κινητήρα. Ο λόγος για τον κινητήρα είναι ότι η ταχύτητα ελέγχεται από τον μετατροπέα όταν οδηγείται, αλλά παράγει θόρυβο λόγω της υψηλής παραγωγής. Αυτός ο θόρυβος δεν θα προκαλέσει μόνο τον ίδιο τον κινητήρα να αποτύχει, αλλά και να ρέει μέσα από το "έδαφος" που επηρεάζει τα περιφερειακά. Συγκεκριμένα, ο εξοπλισμός με μεγάλη καλωδίωση είναι εύκολος να παραλάβει αυτόν τον υψηλό θόρυβο εξόδου, οπότε αν συμβεί στο εργοστάσιο, θα προκαλέσει μεγάλες απώλειες και μερικές φορές θα προκαλέσει σοβαρά ατυχήματα. Χρησιμοποιώντας εξαιρετικά μονωμένα optocouplers για αλλαγή, η επίδραση σε άλλα κυκλώματα και συσκευές μπορεί να ελαχιστοποιηθεί.
Δεύτερον, πώς να επιλέξετε και να χρησιμοποιήσετε OptoCouplers
Πώς να χρησιμοποιήσετε το σωστό OptoCoupler για εφαρμογή στο σχεδιασμό προϊόντων; Οι ακόλουθοι μηχανικοί ανάπτυξης μικροελεγκτή θα εξηγήσουν πώς να επιλέξουν και να χρησιμοποιήσουν OptoCouplers.
① Ανοίξτε πάντα και πάντα κλείνετε
Υπάρχουν δύο τύποι φωτοβολίδων: ένας τύπος στον οποίο ο διακόπτης είναι απενεργοποιημένος (απενεργοποιείται) όταν δεν εφαρμόζεται τάση, ένας τύπος στον οποίο ο διακόπτης είναι ενεργοποιημένος (απενεργοποιείται) όταν εφαρμόζεται τάση και ένας τύπος στον οποίο ο διακόπτης είναι ενεργοποιημένος όταν δεν υπάρχει τάση. Εφαρμόστε και απενεργοποιήστε όταν εφαρμόζεται τάση.
Ο πρώτος ονομάζεται κανονικά ανοιχτός και ο τελευταίος ονομάζεται κανονικά κλειστής. Πώς να επιλέξετε, πρώτα εξαρτάται από το είδος του κυκλώματος που χρειάζεστε.
② Ελέγξτε το ρεύμα εξόδου και την εφαρμοζόμενη τάση
Οι φωτοαντιγραφείς έχουν την ιδιότητα να ενισχύουν το σήμα, αλλά δεν περνούν πάντοτε μέσα από την τάση και το ρεύμα κατά βούληση. Φυσικά, έχει βαθμολογηθεί, αλλά πρέπει να εφαρμοστεί μια τάση από την πλευρά εισόδου σύμφωνα με το επιθυμητό ρεύμα εξόδου.
Αν κοιτάξουμε το φύλλο δεδομένων του προϊόντος, μπορούμε να δούμε ένα γράφημα όπου ο κατακόρυφος άξονας είναι το ρεύμα εξόδου (ρεύμα συλλέκτη) και ο οριζόντιος άξονας είναι η τάση εισόδου (τάση συλλέκτη-εκπομπού). Το ρεύμα συλλέκτη ποικίλλει ανάλογα με την ένταση φωτός LED, οπότε εφαρμόστε την τάση σύμφωνα με το επιθυμητό ρεύμα εξόδου.
Ωστόσο, ίσως να πιστεύετε ότι το ρεύμα εξόδου που υπολογίζεται εδώ είναι εκπληκτικά μικρό. Αυτή είναι η τρέχουσα τιμή που μπορεί να εξακολουθεί να είναι αξιόπιστη απόδοση μετά από να ληφθεί υπόψη η επιδείνωση των LED με την πάροδο του χρόνου, επομένως είναι μικρότερη από τη μέγιστη βαθμολογία.
Αντίθετα, υπάρχουν περιπτώσεις όπου το ρεύμα εξόδου δεν είναι μεγάλο. Επομένως, κατά την επιλογή του OptoCoupler, φροντίστε να ελέγξετε προσεκτικά το "ρεύμα εξόδου" και να επιλέξετε το προϊόν που το ταιριάζει.
③ Μέγιστο ρεύμα
Το μέγιστο ρεύμα αγωγιμότητας είναι η μέγιστη τιμή ρεύματος που μπορεί να αντέξει ο OptoCoupler κατά τη διεξαγωγή. Και πάλι, πρέπει να βεβαιωθούμε ότι γνωρίζουμε πόση απόδοση χρειάζεται το έργο και ποια είναι η τάση εισόδου πριν αγοράσουμε. Βεβαιωθείτε ότι η μέγιστη τιμή και το ρεύμα που χρησιμοποιείται δεν είναι όρια, αλλά ότι υπάρχει κάποιο περιθώριο.
④ Ρυθμίστε σωστά το PhotoCoupler
Έχοντας επιλέξει το σωστό OptoCoupler, ας το χρησιμοποιήσουμε σε ένα πραγματικό έργο. Η ίδια η εγκατάσταση είναι εύκολη, απλώς συνδέστε τους ακροδέκτες που συνδέονται με κάθε πλευρικό κύκλωμα εισόδου και πλευρικό κύκλωμα εξόδου. Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί μέριμνα για να μην είναι εσφαλμένα την πλευρά εισόδου και την πλευρά εξόδου. Επομένως, πρέπει επίσης να ελέγξετε τα σύμβολα στον πίνακα δεδομένων, έτσι ώστε να μην διαπιστώσετε ότι το πόδι του φωτοηλεκτρικού ζεύκτη είναι λάθος μετά την κατάρτιση της πλακέτας PCB.
Χρόνος δημοσίευσης: Ιουλ-29-2023