Optokoppelaars, wat stroombane verbind deur optiese seine as die medium te gebruik, is 'n element wat aktief is in gebiede waar hoë presisie onontbeerlik is, soos akoestiek, medisyne en industrie, vanweë 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 eintlik die fotokoppelaar 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, wat 'n fotokoppelaar is, sal in hierdie artikel bekendgestel word.
Wat is 'n fotokoppelaar?
Die optokoppelaar is 'n elektroniese komponent waarvan die etimologie opties is
koppelaar, wat "koppeling met lig" beteken.Soms ook bekend as optokoppelaar, optiese isolator, optiese isolasie, ens. Dit bestaan uit liguitstralende element en ligontvangselement, en verbind insetkantkring en uitsetkantkring deur 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 veilig met aansienlik verskillende inset- en uitsetspanningsvlakke, met hoëspanningsisolasie tussen inset en uitset.
Daarbenewens, deur hierdie ligsein uit te stuur of te blokkeer, dien dit as 'n skakelaar.Die gedetailleerde beginsel en meganisme sal later verduidelik word, maar die liguitstralende element van die fotokoppelaar is 'n LED (ligemitterende diode).
Van die 1960's tot die 1970's, toe leds uitgevind is en hul tegnologiese vooruitgang betekenisvol was,opto-elektronika'n oplewing geword.Op daardie tydstip, verskeieoptiese toestelleis uitgevind, en die foto-elektriese koppelaar was een van hulle.Opto-elektronika het vervolgens vinnig tot ons lewens deurgedring.
① Beginsel/meganisme
Die beginsel van die optokoppelaar is dat die liguitstralende element die elektriese insetsein in lig omskakel, en die ligontvangende element stuur die ligte terug elektriese sein na die uitsetkantkring.Die liguitstralende element en die ligontvangende element is aan die binnekant van die blok eksterne lig, en die twee is oorkant mekaar om lig deur te gee.
Die halfgeleier wat in liguitstralende elemente gebruik word, is die LED (ligemitterende diode).Aan die ander kant is daar baie soorte halfgeleiers wat in ligontvangstoestelle gebruik word, afhangende van die gebruiksomgewing, eksterne grootte, prys, ens., maar oor die algemeen is die fototransistor die algemeenste.
Wanneer dit nie werk nie, dra fototransistors min van die stroom wat gewone halfgeleiers doen.Wanneer die lig daar 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-streek, en die stroom sal vloei.
Fototransistors is nie so responsief soos fotodiodes nie, maar hulle het ook die effek om die uitset te versterk 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 tel, 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 deur te laat.Dit kan byvoorbeeld gebruik word om munte en banknote in vendingmasjiene en OTM'e op te spoor.
② Kenmerke
Aangesien die optokoppelaar seine deur lig uitstuur, is die isolasie tussen die insetkant en die uitsetkant 'n belangrike kenmerk.Hoë isolasie word nie maklik deur geraas beïnvloed nie, maar voorkom ook toevallige stroomvloei tussen aangrensende stroombane, wat uiters doeltreffend is in terme van veiligheid.En die struktuur self is relatief eenvoudig en redelik.
Weens 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 dele klein, en die lewe is langer.Aan die ander kant is daar ook kenmerke dat die ligdoeltreffendheid maklik is om te fluktueer, omdat die LED stadig sal verswak met die verloop van tyd en temperatuurveranderinge.
Veral wanneer die interne komponent van die deursigtige plastiek vir 'n lang tyd, word bewolk, kan dit nie baie goeie lig.Die lewe is egter in elk geval 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 uitsetkant het om spoed te verhoog.Trouens, nie alle elektroniese stroombane hoef spoed te verhoog nie.
③ Gebruik
Foto-elektriese koppelaarsword hoofsaaklik gebruik vir skakeloperasie.Die stroombaan sal aangeskakel word deur die skakelaar aan te skakel, maar vanuit die oogpunt van bogenoemde eienskappe, veral isolasie en lang lewe, is dit goed geskik vir scenario's wat hoë betroubaarheid vereis.Geraas is byvoorbeeld die vyand van mediese elektronika en klanktoerusting/kommunikasietoerusting.
Dit word ook in motoraandrywingstelsels gebruik.Die rede vir die motor is dat die spoed deur die omskakelaar 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 misluk nie, maar ook deur die "grond" vloei wat randapparatuur beïnvloed.Veral 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 tot die minimum beperk 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) is wanneer geen spanning toegepas word nie, 'n tipe waarin die skakelaar aan (af) aangeskakel word wanneer 'n spanning toegepas word, en 'n tipe waarin die skakelaar word aangeskakel 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 eers af van watter soort stroombaan jy benodig.
② Gaan die uitsetstroom en toegepaste spanning na
Fotokoppelaars het die eienskap om die sein te versterk, maar gaan nie altyd na willekeur deur spanning en stroom 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-emittorspanning) is.Die kollektorstroom wissel volgens die LED-ligintensiteit, so 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 huidige waarde 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 u die optokoppelaar kies, moet u die "uitsetstroom" noukeurig nagaan en die produk kies wat daarby pas.
③ Maksimum stroom
Die maksimum geleidingstroom is die maksimum stroomwaarde wat die optokoppelaar kan weerstaan wanneer dit gelei word.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 perke is nie, maar dat daar 'n mate van marge is.
④ Stel die fotokoppelaar korrek in
Nadat ons die regte optokoppelaar gekies het, laat ons dit in 'n regte projek gebruik.Die installasie self is maklik, koppel net die terminale wat aan elke insetkantkring en uitsetkantkring gekoppel is.Daar moet egter gewaak word om nie die invoerkant en die uitsetkant verkeerd te oriënteer nie.Daarom moet jy ook die simbole in die datatabel nagaan, sodat jy nie sal vind dat die foto-elektriese koppelvoet verkeerd is nadat jy die PCB-bord geteken het nie.
Pos tyd: Jul-29-2023