Optokoppelaars, wat stroombane verbind met behulp van optiese seine as medium, is 'n element wat aktief is in gebiede waar hoë presisie onontbeerlik is, soos akoestiek, medisyne en nywerheid, as gevolg van hul hoë veelsydigheid en betroubaarheid, soos duursaamheid en isolasie.
Maar wanneer en onder watter omstandighede werk die optokoppelaar, en wat is die beginsel daaragter? Of wanneer jy die fotokoppelaar eintlik in jou eie elektroniese werk gebruik, weet jy dalk nie hoe om dit te kies en te gebruik nie. Omdat optokoppelaar dikwels verwar word met "fototransistor" en "fotodiode". Daarom sal in hierdie artikel bespreek word wat 'n fotokoppelaar is.
Wat is 'n fotokoppelaar?
Die optokoppelaar is 'n elektroniese komponent waarvan die etimologie opties is
koppelaar, wat beteken "koppeling met lig." Soms ook bekend as optokoppelaar, optiese isolator, optiese isolasie, ens. Dit bestaan uit 'n liguitstralende element en 'n ligontvangende element, en verbind die insetkantstroombaan en die uitsetkantstroombaan deur 'n optiese sein. Daar is geen elektriese verbinding tussen hierdie stroombane nie, met ander woorde, in 'n toestand van isolasie. Daarom is die stroombaanverbinding tussen die inset en uitset apart en word slegs die sein oorgedra. Verbind stroombane met aansienlik verskillende inset- en uitsetspanningsvlakke veilig, met hoëspanningsisolasie tussen inset en uitset.
Daarbenewens, deur hierdie ligsein oor te dra of te blokkeer, tree dit op as 'n skakelaar. Die gedetailleerde beginsel en meganisme sal later verduidelik word, maar die liguitstralende element van die fotokoppelaar is 'n LED (liguitstralende diode).
Van die 1960's tot die 1970's, toe LED's uitgevind is en hul tegnologiese vooruitgang beduidend was,opto-elektronikahet 'n oplewing geword. In daardie tyd, verskeieoptiese toestelleis uitgevind, en die fotoëlektriese koppelaar was een daarvan. Daarna het opto-elektronika vinnig tot ons lewens deurgedring.
① Beginsel/meganisme
Die beginsel van die optokoppelaar is dat die liguitstralende element die inset-elektriese sein in lig omskakel, en die ligontvangende element die lig terug-elektriese sein na die uitsetkant-kring stuur. Die liguitstralende element en die ligontvangende element is aan die binnekant van die blok eksterne lig, en die twee is teenoor mekaar om lig deur te dra.
Die halfgeleier wat in lig-emitterende elemente gebruik word, is die LED (lig-emitterende diode). Aan die ander kant is daar baie soorte halfgeleiers wat in lig-ontvangstoestelle gebruik word, afhangende van die gebruiksomgewing, eksterne grootte, prys, ens., maar oor die algemeen is die fototransistor die mees gebruikte.
Wanneer fototransistors nie werk nie, dra hulle min van die stroom wat gewone halfgeleiers dra. Wanneer die lig daarop inval, genereer die fototransistor 'n foto-elektromotoriese krag op die oppervlak van die P-tipe halfgeleier en N-tipe halfgeleier, die gate in die N-tipe halfgeleier vloei in die p-gebied, die vrye elektron halfgeleier in die p-gebied vloei in die n-gebied, en die stroom sal vloei.
Fototransistors reageer nie so goed soos fotodiodes nie, maar hulle versterk ook die uitsetsein tot honderde tot 1 000 keer die insetsein (as gevolg van die interne elektriese veld). Daarom is hulle sensitief genoeg om selfs swak seine op te vang, wat 'n voordeel is.
Trouens, die "ligblokker" wat ons sien, is 'n elektroniese toestel met dieselfde beginsel en meganisme.
Ligonderbrekers word egter gewoonlik as sensors gebruik en verrig hul rol deur 'n ligblokkerende voorwerp tussen die liguitstralende element en die ligontvangende element te laat beweeg. Dit kan byvoorbeeld gebruik word om muntstukke en banknote in verkoopsmasjiene en OTM'e op te spoor.
② Kenmerke
Aangesien die optokoppelaar seine deur lig oordra, is die isolasie tussen die invoerkant en die uitvoerkant 'n belangrike kenmerk. Hoë isolasie word nie maklik deur geraas beïnvloed nie, maar voorkom ook toevallige stroomvloei tussen aangrensende stroombane, wat uiters effektief is in terme van veiligheid. En die struktuur self is relatief eenvoudig en redelik.
As gevolg van sy lang geskiedenis, is die ryk produkreeks van verskeie vervaardigers ook 'n unieke voordeel van optokoppelaars. Omdat daar geen fisiese kontak is nie, is die slytasie tussen die onderdele klein en die lewensduur langer. Aan die ander kant is daar ook eienskappe dat die ligdoeltreffendheid maklik wissel, omdat die LED stadig sal agteruitgaan met die verloop van tyd en temperatuurveranderinge.
Veral wanneer die interne komponent van die deursigtige plastiek vir 'n lang tyd bewolk word, kan dit nie baie goeie lig gee nie. In elk geval is die lewensduur te lank in vergelyking met die kontakkontak van die meganiese kontak.
Fototransistors is oor die algemeen stadiger as fotodiodes, dus word hulle nie vir hoëspoedkommunikasie gebruik nie. Dit is egter nie 'n nadeel nie, aangesien sommige komponente versterkingskringe aan die uitvoerkant het om spoed te verhoog. Trouens, nie alle elektroniese stroombane hoef spoed te verhoog nie.
③ Gebruik
Fotoëlektriese koppelaarsword hoofsaaklik vir skakelwerking gebruik. Die stroombaan sal geaktiveer word deur die skakelaar aan te skakel, maar vanuit die oogpunt van die bogenoemde eienskappe, veral isolasie en lang lewensduur, is dit goed geskik vir scenario's wat hoë betroubaarheid vereis. Geraas is byvoorbeeld die vyand van mediese elektronika en oudiotoerusting/kommunikasietoerusting.
Dit word ook in motoraandrywingstelsels gebruik. Die rede vir die motor is dat die spoed deur die omsetter beheer word wanneer dit aangedryf word, maar dit genereer geraas as gevolg van die hoë uitset. Hierdie geraas sal nie net veroorsaak dat die motor self faal nie, maar ook deur die "grond" vloei en randapparatuur beïnvloed. In die besonder, toerusting met lang bedrading is maklik om hierdie hoë uitsetgeraas op te tel, so as dit in die fabriek gebeur, sal dit groot verliese veroorsaak en soms ernstige ongelukke veroorsaak. Deur hoogs geïsoleerde optokoppelaars vir skakeling te gebruik, kan die impak op ander stroombane en toestelle geminimaliseer word.
Tweedens, hoe om optokoppelaars te kies en te gebruik
Hoe om die regte optokoppelaar te gebruik vir toepassing in produkontwerp? Die volgende mikrobeheerder-ontwikkelingsingenieurs sal verduidelik hoe om optokoppelaars te kies en te gebruik.
① Altyd oop en altyd toe
Daar is twee tipes fotokoppelaars: 'n tipe waarin die skakelaar afgeskakel (af) word wanneer geen spanning toegepas word nie, 'n tipe waarin die skakelaar aanskakel (af) word wanneer 'n spanning toegepas word, en 'n tipe waarin die skakelaar aangeskakel word wanneer daar geen spanning is nie. Pas toe en skakel af wanneer spanning toegepas word.
Eersgenoemde word normaalweg oop genoem, en laasgenoemde word normaalweg geslote genoem. Hoe om te kies, hang eerstens af van watter soort stroombaan jy benodig.
② Kontroleer die uitsetstroom en toegepaste spanning
Fotokoppelaars het die eienskap om die sein te versterk, maar laat nie altyd spanning en stroom na willekeur deur nie. Natuurlik word dit gegradeer, maar 'n spanning moet vanaf die insetkant toegepas word volgens die verlangde uitsetstroom.
As ons na die produkdatablad kyk, kan ons 'n grafiek sien waar die vertikale as die uitsetstroom (kollektorstroom) en die horisontale as die insetspanning (kollektor-emitterspanning) is. Die kollektorstroom wissel volgens die LED-ligintensiteit, dus pas die spanning toe volgens die verlangde uitsetstroom.
Jy mag egter dink dat die uitsetstroom wat hier bereken word, verbasend klein is. Dit is die stroomwaarde wat steeds betroubaar uitgevoer kan word nadat die agteruitgang van die LED oor tyd in ag geneem is, dus is dit minder as die maksimum gradering.
Inteendeel, daar is gevalle waar die uitsetstroom nie groot is nie. Daarom, wanneer jy die optokoppelaar kies, maak seker dat jy die "uitsetstroom" noukeurig nagaan en die produk kies wat daarmee ooreenstem.
③ Maksimum stroom
Die maksimum geleidingsstroom is die maksimum stroomwaarde wat die optokoppelaar kan weerstaan wanneer dit geleiding het. Weereens moet ons seker maak dat ons weet hoeveel uitset die projek benodig en wat die insetspanning is voordat ons koop. Maak seker dat die maksimum waarde en die stroom wat gebruik word nie beperkings is nie, maar dat daar 'n mate van marge is.
④ Stel die fotokoppelaar korrek in
Nadat ons die regte optokoppelaar gekies het, kom ons gebruik dit in 'n werklike projek. Die installasie self is maklik, koppel net die terminale wat aan elke invoerkantstroombaan en uitvoerkantstroombaan gekoppel is. Sorg moet egter gedra word om nie die invoerkant en die uitvoerkant verkeerd te oriënteer nie. Daarom moet u ook die simbole in die datatabel nagaan, sodat u nie sal vind dat die fotoëlektriese koppelaarvoet verkeerd is nadat u die PCB-bord geteken het nie.
Plasingstyd: 29 Julie 2023