Optokopplare, som förbinder kretsar med optiska signaler som medium, är ett element som är aktivt i områden där hög precision är oundgänglig, såsom akustik, medicin och industri, på grund av deras höga mångsidighet och tillförlitlighet, såsom hållbarhet och isolering.
Men när och under vilka omständigheter fungerar optokopplaren, och vad är principen bakom det? Eller när du faktiskt använder fotokopplaren i ditt eget elektronikarbete kanske du inte vet hur du väljer och använder det. Eftersom optokopplar ofta förväxlas med "fototransistor" och "fotodiode". Därför kommer en fotokopplare att introduceras i den här artikeln.
Vad är en fotokopplare?
OptoCoupler är en elektronisk komponent vars etymologi är optisk
koppling, vilket betyder "koppling med ljus." Ibland även känd som OptoCoupler, Optical Isolator, Optical Isolation, etc. Den består av ljusemitterande element och ljusmottagande element och ansluter inmatningssidespetsen och utgångssidokretsen genom optisk signal. Det finns ingen elektrisk koppling mellan dessa kretsar, med andra ord, i ett tillstånd av isolering. Därför är kretsanslutningen mellan ingången och utgången separat och endast signalen överförs. Anslut säkert kretsar med betydligt olika ingångs- och utgångsspänningsnivåer, med högspänningsisolering mellan ingång och utgång.
Genom att överföra eller blockera denna ljussignal fungerar den dessutom som en switch. Den detaljerade principen och mekanismen kommer att förklaras senare, men det ljusutgivande elementet i fotokopplaren är en LED (ljusemitterande diod).
Från 1960 -talet till 1970 -talet, då lysdioder uppfanns och deras tekniska framsteg var betydande,optoelektronikblev en boom. Vid den tiden olikaoptiska enheteruppfanns och den fotoelektriska kopplingen var en av dem. Därefter trängde optoelektronik snabbt in i våra liv.
① Princip/mekanism
Principen för optokopplaren är att det ljusemitterande elementet omvandlar ingångens elektriska signal till ljus, och det ljusmottagande elementet överför den elektriska baksignalen i ljuset till utgångssidokretsen. Det ljusutgivande elementet och det ljusmottagande elementet är på insidan av blocket av yttre ljus, och de två är mittemot varandra för att överföra ljus.
Halvledaren som används i ljusemitterande element är LED (ljusemitterande diod). Å andra sidan finns det många typer av halvledare som används i ljusmottagande enheter, beroende på användningsmiljön, extern storlek, pris etc., men i allmänhet är den mest använda fototransistorn.
När de inte fungerar har fototransistorer lite av den nuvarande som vanliga halvledare gör. När den lätta incidenten där genererar fototransistorn en fotoelektromotivkraft på ytan av halvledaren av P-typ och N-typ halvledare, hålen i N-Type-flödet i P-regionen, den fria elektroniska halvledaren i P-regionen flödar in i N-regionen.
Fototransistorer är inte lika lyhörda som fotodioder, men de har också effekten att förstärka utgången till hundratals till 1 000 gånger insignalen (på grund av det interna elektriska fältet). Därför är de tillräckligt känsliga för att plocka upp till och med svaga signaler, vilket är en fördel.
Faktum är att "ljusblockerare" som vi ser är en elektronisk enhet med samma princip och mekanism.
Emellertid används ljusavbrott vanligtvis som sensorer och utför sin roll genom att passera ett ljusblockerande objekt mellan det ljusemitterande elementet och det ljusmottagande elementet. Till exempel kan det användas för att upptäcka mynt och sedlar i automater och bankomater.
② Funktioner
Eftersom optokopplaren överför signaler genom ljus är isoleringen mellan ingångssidan och utgångssidan en viktig funktion. Hög isolering påverkas inte lätt av buller, men förhindrar också oavsiktligt strömflöde mellan angränsande kretsar, vilket är extremt effektivt när det gäller säkerhet. Och själva strukturen är relativt enkel och rimlig.
På grund av dess långa historia är den rika produktuppställningen för olika tillverkare också en unik fördel med optokopplare. Eftersom det inte finns någon fysisk kontakt är slitaget mellan delarna litet och livet är längre. Å andra sidan finns det också egenskaper om att den lysande effektiviteten är lätt att fluktuera, eftersom lysdioden långsamt kommer att försämras med att tid och temperaturförändringar går.
Speciellt när den inre komponenten i den transparenta plasten under lång tid blir molnig kan den inte vara så bra ljus. Men i alla fall är livet för långt jämfört med kontaktkontakten för den mekaniska kontakten.
Fototransistorer är i allmänhet långsammare än fotodioder, så de används inte för höghastighetskommunikation. Detta är emellertid inte en nackdel, eftersom vissa komponenter har förstärkningskretsar på utgångssidan för att öka hastigheten. I själva verket behöver inte alla elektroniska kretsar öka hastigheten.
③ Användning
Fotoelektriska kopplingaranvänds huvudsakligen för att byta drift. Kretsen kommer att aktiveras genom att slå på brytaren, men ur synvinkeln på ovanstående egenskaper, särskilt isolering och lång livslängd, är den väl lämpad för scenarier som kräver hög tillförlitlighet. Till exempel är buller fienden för medicinsk elektronik och ljudutrustning/kommunikationsutrustning.
Det används också i motordrivningssystem. Anledningen till motorn är att hastigheten styrs av växelriktaren när den drivs, men den genererar brus på grund av den höga utgången. Detta brus kommer inte bara att få själva motorn att misslyckas, utan också flyter genom "marken" som påverkar kringutrustning. I synnerhet är utrustning med långa ledningar lätt att plocka upp detta höga utgångsbrus, så om det händer på fabriken kommer det att orsaka stora förluster och ibland orsaka allvarliga olyckor. Genom att använda mycket isolerade optokopplare för växling kan påverkan på andra kretsar och enheter minimeras.
För det andra, hur man väljer och använder optokopplare
Hur använder jag rätt optokopplare för applikation i produktdesign? Följande mikrokontrollutvecklingsingenjörer förklarar hur man väljer och använder optokopplare.
① Stäng alltid och stäng alltid
Det finns två typer av fotokopplare: en typ där omkopplaren är avstängd (av) när ingen spänning appliceras, en typ där omkopplaren är på (av) när en spänning appliceras och en typ där omkopplaren är påslagen när det inte finns någon spänning. Applicera och stäng av när spänningen appliceras.
Den förstnämnda kallas normalt öppen, och den senare kallas normalt stängd. Hur man väljer, beror först på vilken typ av krets du behöver.
② Kontrollera utgångsströmmen och applicerad spänning
Fotokopplare har egenskapen att förstärka signalen, men passerar inte alltid genom spänning och ström när som helst. Naturligtvis är det betyg, men en spänning måste appliceras från ingångssidan enligt önskad utgångsström.
Om vi tittar på produktdatabladet kan vi se ett diagram där den vertikala axeln är utgångsströmmen (samlarström) och den horisontella axeln är ingångsspänningen (kollektor-emitterspänning). Collector -strömmen varierar beroende på LED -ljusintensiteten, så applicera spänningen beroende på önskad utgångsström.
Du kanske dock tror att utgångsströmmen som beräknas här är förvånansvärt liten. Detta är det aktuella värdet som fortfarande kan vara tillförlitligt utmatning efter att ha tagit hänsyn till försämringen av LED över tid, så det är mindre än det maximala betyg.
Tvärtom, det finns fall där utgångsströmmen inte är stor. Därför, när du väljer optokopplaren, se till att noggrant kontrollera "utgångsströmmen" och välj produkten som matchar den.
③ Maximal ström
Den maximala ledningsströmmen är det maximala strömvärdet som optokopplaren tål vid ledning. Återigen måste vi se till att vi vet hur mycket produktion projektet behöver och vad ingångsspänningen är innan vi köper. Se till att det maximala värdet och den nuvarande använda inte är gränser, men att det finns viss marginal.
④ Ställ in fotokopplaren korrekt
Efter att ha valt rätt optokopplare, låt oss använda den i ett riktigt projekt. Installationen i sig är enkel, anslut bara terminalerna anslutna till varje ingångssidokrets och utgångssidokrets. Det bör dock vara försiktigt att inte felorienteras ingångssidan och utgångssidan. Därför måste du också kontrollera symbolerna i datatabellen, så att du inte kommer att upptäcka att den fotoelektriska kopplingsfoten är fel efter att ha ritat PCB -kortet.
Posttid: Jul-29-2023