Optocoublers, som forbinder kretsløp ved bruk av optiske signaler som medium, er et element som er aktivt i områder der høy presisjon er uunnværlig, for eksempel akustikk, medisin og industri, på grunn av deres høye allsidighet og pålitelighet, for eksempel holdbarhet og isolasjon.
Men når og under hvilke omstendigheter fungerer Optocoupler, og hva er prinsippet bak det? Eller når du faktisk bruker fotokobleren i ditt eget elektronikkarbeid, vet du kanskje ikke hvordan du velger og bruker det. Fordi Optocoupler ofte forveksles med "fototransistor" og "fotodiode". Derfor vil det som er en Photocoupler bli introdusert i denne artikkelen.
Hva er en Photocoupler?
Optocoupleren er en elektronisk komponent hvis etymologi er optisk
Kobler, som betyr "kobling med lys." Noen ganger også kjent som optocoupler, optisk isolator, optisk isolasjon, etc. Den består av lysemitterende element og lys mottakende element, og kobler inngangssidekretsen og utgangssidekretsen gjennom optisk signal. Det er ingen elektrisk forbindelse mellom disse kretsene, med andre ord, i en isolasjonstilstand. Derfor er kretsforbindelsen mellom inngangen og utgangen separat, og bare signalet overføres. Koble til kretser sikkert med betydelig forskjellige inngangs- og utgangsspenningsnivåer, med høyspenningsisolering mellom inngang og utgang.
I tillegg, ved å overføre eller blokkere dette lyssignalet, fungerer det som en bryter. Det detaljerte prinsippet og mekanismen vil bli forklart senere, men det lysemitterende elementet i fotokobleren er en LED (lysemitterende diode).
Fra 1960- til 1970 -tallet, da lysdioder ble oppfunnet og deres teknologiske fremskritt var betydelige,Optoelektronikkble en boom. På den tiden, forskjelligeoptiske enheterble oppfunnet, og den fotoelektriske koblingen var en av dem. Deretter trengte optoelektronikk raskt inn i livene våre.
① Prinsipp/mekanisme
Prinsippet for optocoupleren er at det lysemitterende elementet konverterer det elektriske signalet om inngang til lys, og det lys-mottatte elementet overfører lysets elektriske signal til utgangssidekretsen. Det lysemitterende elementet og lysmottakelementet er på innsiden av blokken av ytre lys, og de to er overfor hverandre for å overføre lys.
Halvlederen som brukes i lysemitterende elementer er LED (lysemitterende diode). På den annen side er det mange typer halvledere som brukes i lette mottatte enheter, avhengig av bruksmiljø, ekstern størrelse, pris osv., Men generelt er det mest brukte fototransistor.
Når du ikke fungerer, bærer fototransistorer lite av strømmen som vanlige halvledere gjør. Når lyshendelsen der, genererer fototransistoren en fotoelektromotivkraft på overflaten av halvlederen av P-typen og N-type halvleder, hullene i halvtypen halvleder strømmen inn i P-regionen, den frie elektron-halvlederen i P-regionen flyter inn i N-regionen, og den nåværende strømmen.
Fototransistorer er ikke så responsive som fotodioder, men de har også effekten av å forsterke utgangen til hundrevis til 1000 ganger inngangssignalet (på grunn av det interne elektriske feltet). Derfor er de følsomme nok til å plukke opp til og med svake signaler, noe som er en fordel.
Faktisk er "lysblokkeren" vi ser en elektronisk enhet med samme prinsipp og mekanisme.
Imidlertid brukes lysavbrytere vanligvis som sensorer og utfører sin rolle ved å passere et lysblokkerende objekt mellom det lysemitterende elementet og lysmottakelementet. For eksempel kan den brukes til å oppdage mynter og sedler i salgsautomater og minibanker.
② Funksjoner
Siden Optocoupler overfører signaler gjennom lys, er isolasjonen mellom inngangssiden og utgangssiden et hovedfunksjon. Høy isolasjon påvirkes ikke lett av støy, men forhindrer også tilfeldig strømstrøm mellom tilstøtende kretsløp, noe som er ekstremt effektivt når det gjelder sikkerhet. Og selve strukturen er relativt enkel og rimelig.
På grunn av sin lange historie er den rike produktoppstillingen av forskjellige produsenter også en unik fordel med optokoblinger. Fordi det ikke er fysisk kontakt, er slitasjen mellom delene lite, og livet er lengre. På den annen side er det også egenskaper at den lysende effektiviteten er lett å svinge, fordi LED sakte vil forverres med tid og temperaturendringer.
Spesielt når den indre komponenten av den gjennomsiktige plasten i lang tid blir overskyet, kan den ikke være veldig bra lys. I alle fall er imidlertid livet for lenge sammenlignet med kontaktkontakten til den mekaniske kontakten.
Fototransistorer er generelt tregere enn fotodioder, så de brukes ikke til høyhastighetskommunikasjon. Dette er imidlertid ikke en ulempe, ettersom noen komponenter har forsterkningskretser på utgangssiden for å øke hastigheten. Faktisk trenger ikke alle elektroniske kretsløp å øke hastigheten.
③ Bruk
Fotoelektriske koblingerbrukes hovedsakelig til å bytte drift. Kretsen vil bli energisk ved å slå på bryteren, men fra synspunktet til de ovennevnte egenskapene, spesielt isolasjon og lang levetid, er den godt egnet til scenarier som krever høy pålitelighet. For eksempel er støy fienden til medisinsk elektronikk og lydutstyr/kommunikasjonsutstyr.
Det brukes også i motoriske drivsystemer. Årsaken til motoren er at hastigheten styres av omformeren når den drives, men den genererer støy på grunn av den høye utgangen. Denne støyen vil ikke bare føre til at motoren i seg selv mislykkes, men også strømme gjennom "bakken" som påvirker periferiutstyr. Spesielt er utstyr med lange ledninger enkelt å hente denne høye utgangsstøyen, så hvis det skjer på fabrikken, vil det føre til store tap og noen ganger forårsake alvorlige ulykker. Ved å bruke svært isolerte optokoblinger for bytte, kan innvirkningen på andre kretsløp og enheter minimeres.
For det andre, hvordan du velger og bruker optokoblinger
Hvordan bruke riktig optocoupler for applikasjon i produktdesign? Følgende mikrokontrollerutviklingsingeniører vil forklare hvordan du velger og bruker optokoblinger.
① alltid åpne og alltid lukk
Det er to typer fotokoblinger: en type der bryteren er slått av (AV) når ingen spenning påføres, en type der bryteren slås på (AV) når en spenning påføres, og en type der bryteren slås på når det ikke er spenning. Påfør og slå av når spenningen påføres.
Førstnevnte kalles normalt åpen, og sistnevnte kalles normalt lukket. Hvordan du velger, avhenger først av hva slags krets du trenger.
② Kontroller utgangsstrømmen og påført spenning
Fotokoblinger har egenskapen til å forsterke signalet, men passerer ikke alltid gjennom spenning og strøm etter ønske. Selvfølgelig er det vurdert, men en spenning må påføres fra inngangssiden i henhold til ønsket utgangsstrøm.
Hvis vi ser på produktdataarket, kan vi se et diagram der den vertikale aksen er utgangsstrømmen (samlerstrøm) og den horisontale aksen er inngangsspenningen (samler-emitterspenning). Samlerstrømmen varierer i henhold til LED -lysintensiteten, så bruk spenningen i henhold til ønsket utgangsstrøm.
Du kan imidlertid tro at utgangsstrømmen som er beregnet her er overraskende liten. Dette er den gjeldende verdien som fremdeles kan utføres pålitelig etter å ha tatt hensyn til forverringen av LED over tid, så det er mindre enn maksimal vurdering.
Tvert imot, det er tilfeller der utgangsstrømmen ikke er stor. Derfor, når du velger Optocoupler, må du huske å sjekke "utgangsstrøm" og velge produktet som samsvarer med det.
③ Maksimal strøm
Den maksimale ledningsstrømmen er den maksimale strømverdien som optocoupleren tåler når du utfører. Igjen, vi må sørge for at vi vet hvor mye produksjon prosjektet trenger og hva inngangsspenningen er før vi kjøper. Forsikre deg om at den maksimale verdien og strømmen som brukes ikke er grenser, men at det er en viss margin.
④ Angi fotokobleren riktig
Etter å ha valgt riktig optocoupler, la oss bruke det i et ekte prosjekt. Selve installasjonen er enkel, bare koble terminalene som er koblet til hver inngangssidekrets og utgangssidekrets. Imidlertid bør det utvises forsiktighet for ikke å feilere inngangssiden og utgangssiden. Derfor må du også sjekke symbolene i datatabellen, slik at du ikke finner ut at den fotoelektriske koblingsfoten er feil etter å ha tegnet PCB -kortet.
Post Time: Jul-29-2023