Optocoupler, yang menyambungkan litar menggunakan isyarat optik sebagai medium, adalah elemen yang aktif di kawasan yang memerlukan ketepatan tinggi, seperti akustik, perubatan dan industri, kerana kebolehpercayaan dan kebolehpercayaan yang tinggi, seperti ketahanan dan penebat.
Tetapi bila dan dalam keadaan apakah optocoupler berfungsi, dan apakah prinsip di sebaliknya?Atau apabila anda benar-benar menggunakan photocoupler dalam kerja elektronik anda sendiri, anda mungkin tidak tahu cara memilih dan menggunakannya.Kerana optocoupler sering dikelirukan dengan "phototransistor" dan "photodiode".Oleh itu, apakah itu photocoupler akan diperkenalkan dalam artikel ini.
Apa itu photocoupler?
Optocoupler ialah komponen elektronik yang etimologinya adalah optik
pengganding, yang bermaksud "gandingan dengan cahaya."Kadang-kadang juga dikenali sebagai optocoupler, pengasing optik, penebat optik, dll. Ia terdiri daripada elemen pemancar cahaya dan elemen penerima cahaya, dan menyambungkan litar sisi input dan litar sisi output melalui isyarat optik.Tiada sambungan elektrik antara litar ini, dengan kata lain, dalam keadaan penebat.Oleh itu, sambungan litar antara input dan output adalah berasingan dan hanya isyarat dihantar.Sambungkan litar dengan selamat dengan tahap voltan input dan output yang berbeza dengan ketara, dengan penebat voltan tinggi antara input dan output.
Di samping itu, dengan menghantar atau menyekat isyarat cahaya ini, ia bertindak sebagai suis.Prinsip dan mekanisme terperinci akan diterangkan kemudian, tetapi elemen pemancar cahaya bagi pengganding foto ialah LED (diod pemancar cahaya).
Dari 1960-an hingga 1970-an, apabila led dicipta dan kemajuan teknologinya ketara,optoelektronikmenjadi ledakan.Pada masa itu, pelbagaiperanti optiktelah dicipta, dan pengganding fotoelektrik adalah salah satu daripadanya.Selepas itu, optoelektronik dengan cepat menembusi kehidupan kita.
① Prinsip/mekanisme
Prinsip optocoupler ialah elemen pemancar cahaya menukar isyarat elektrik input kepada cahaya, dan elemen penerima cahaya menghantar isyarat elektrik kembali cahaya ke litar sisi output.Elemen pemancar cahaya dan elemen penerima cahaya berada di bahagian dalam blok cahaya luaran, dan kedua-duanya bertentangan antara satu sama lain untuk menghantar cahaya.
Semikonduktor yang digunakan dalam elemen pemancar cahaya ialah LED (diod pemancar cahaya).Sebaliknya, terdapat banyak jenis semikonduktor yang digunakan dalam peranti penerima cahaya, bergantung pada persekitaran penggunaan, saiz luaran, harga, dan lain-lain, tetapi secara umum, yang paling biasa digunakan ialah phototransistor.
Apabila tidak berfungsi, fototransistor membawa sedikit arus yang dilakukan oleh semikonduktor biasa.Apabila cahaya berlaku di sana, fototransistor menjana daya fotoelektromotor pada permukaan semikonduktor jenis P dan semikonduktor jenis N, lubang dalam semikonduktor jenis N mengalir ke rantau p, semikonduktor elektron bebas di kawasan p mengalir. ke kawasan n, dan arus akan mengalir.
Phototransistor tidak responsif seperti fotodiod, tetapi ia juga mempunyai kesan menguatkan output kepada ratusan hingga 1,000 kali isyarat input (disebabkan oleh medan elektrik dalaman).Oleh itu, mereka cukup sensitif untuk mengambil isyarat walaupun lemah, yang merupakan kelebihan.
Sebenarnya, "penyekat cahaya" yang kita lihat adalah peranti elektronik dengan prinsip dan mekanisme yang sama.
Walau bagaimanapun, pencelah cahaya biasanya digunakan sebagai penderia dan melaksanakan peranannya dengan melepasi objek penyekat cahaya antara elemen pemancar cahaya dan elemen penerima cahaya.Sebagai contoh, ia boleh digunakan untuk mengesan syiling dan wang kertas dalam mesin layan diri dan ATM.
② Ciri-ciri
Oleh kerana optocoupler menghantar isyarat melalui cahaya, penebat antara bahagian input dan bahagian output adalah ciri utama.Penebat tinggi tidak mudah terjejas oleh bunyi bising, tetapi juga menghalang aliran arus yang tidak disengajakan antara litar bersebelahan, yang sangat berkesan dari segi keselamatan.Dan struktur itu sendiri agak mudah dan munasabah.
Disebabkan sejarahnya yang panjang, barisan produk yang kaya dari pelbagai pengeluar juga merupakan kelebihan unik optocoupler.Kerana tiada sentuhan fizikal, haus antara bahagian adalah kecil, dan hayatnya lebih lama.Sebaliknya, terdapat juga ciri-ciri bahawa kecekapan bercahaya mudah berubah-ubah, kerana LED perlahan-lahan akan merosot dengan berlalunya masa dan perubahan suhu.
Terutama apabila komponen dalaman plastik telus untuk masa yang lama, menjadi mendung, ia tidak boleh menjadi cahaya yang sangat baik.Walau bagaimanapun, dalam apa jua keadaan, hayatnya terlalu lama berbanding dengan sentuhan sentuhan sentuhan mekanikal.
Phototransistor biasanya lebih perlahan daripada fotodiod, jadi ia tidak digunakan untuk komunikasi berkelajuan tinggi.Walau bagaimanapun, ini bukanlah satu kelemahan, kerana sesetengah komponen mempunyai litar penguatan pada bahagian keluaran untuk meningkatkan kelajuan.Sebenarnya, tidak semua litar elektronik perlu meningkatkan kelajuan.
③ Penggunaan
Pengganding fotoelektrikdigunakan terutamanya untuk operasi pensuisan.Litar akan ditenagakan dengan menghidupkan suis, tetapi dari sudut pandangan ciri-ciri di atas, terutamanya penebat dan jangka hayat yang panjang, ia sangat sesuai untuk senario yang memerlukan kebolehpercayaan yang tinggi.Contohnya, bunyi bising adalah musuh elektronik perubatan dan peralatan audio/peralatan komunikasi.
Ia juga digunakan dalam sistem pemacu motor.Sebab motor ialah kelajuan dikawal oleh penyongsang apabila ia dipandu, tetapi ia menghasilkan bunyi kerana output yang tinggi.Bunyi ini bukan sahaja menyebabkan motor itu sendiri gagal, tetapi juga mengalir melalui "tanah" yang menjejaskan peranti.Khususnya, peralatan dengan pendawaian panjang mudah untuk menangkap bunyi keluaran tinggi ini, jadi jika ia berlaku di kilang, ia akan menyebabkan kerugian besar dan kadangkala menyebabkan kemalangan yang serius.Dengan menggunakan optocoupler berpenebat tinggi untuk pensuisan, impak pada litar dan peranti lain boleh diminimumkan.
Kedua, cara memilih dan menggunakan optocoupler
Bagaimana untuk menggunakan optocoupler yang betul untuk aplikasi dalam reka bentuk produk?Jurutera pembangunan mikropengawal berikut akan menerangkan cara memilih dan menggunakan optocoupler.
① Sentiasa buka dan sentiasa tutup
Terdapat dua jenis pengganding foto: jenis di mana suis dimatikan (dimatikan) apabila tiada voltan digunakan, jenis di mana suis dihidupkan (dimatikan) apabila voltan digunakan, dan jenis di mana suis dihidupkan apabila tiada voltan.Guna dan matikan apabila voltan dikenakan.
Yang pertama dipanggil normally open, dan yang kedua dipanggil normally closed.Bagaimana untuk memilih, pertama bergantung pada jenis litar yang anda perlukan.
② Periksa arus keluaran dan voltan yang dikenakan
Photocoplers mempunyai sifat menguatkan isyarat, tetapi tidak selalu melalui voltan dan arus sesuka hati.Sudah tentu, ia dinilai, tetapi voltan perlu digunakan dari sisi input mengikut arus keluaran yang dikehendaki.
Jika kita melihat pada helaian data produk, kita boleh melihat carta di mana paksi menegak ialah arus keluaran (arus pengumpul) dan paksi mendatar ialah voltan masukan (voltan pemancar-pengumpul).Arus pengumpul berbeza mengikut keamatan cahaya LED, jadi gunakan voltan mengikut arus keluaran yang dikehendaki.
Walau bagaimanapun, anda mungkin berfikir bahawa arus keluaran yang dikira di sini adalah sangat kecil.Ini ialah nilai semasa yang masih boleh dikeluarkan dengan pasti selepas mengambil kira kemerosotan LED dari semasa ke semasa, jadi ia adalah kurang daripada penarafan maksimum.
Sebaliknya, terdapat kes di mana arus keluaran tidak besar.Oleh itu, apabila memilih optocoupler, pastikan anda menyemak dengan teliti "arus keluaran" dan pilih produk yang sepadan dengannya.
③ Arus maksimum
Arus pengaliran maksimum ialah nilai arus maksimum yang boleh tahan oleh optocoupler semasa menjalankan.Sekali lagi, kita perlu memastikan kita tahu berapa banyak output yang diperlukan projek dan apakah voltan input sebelum kita membeli.Pastikan nilai maksimum dan arus yang digunakan bukan had, tetapi terdapat sedikit margin.
④ Tetapkan pengganding foto dengan betul
Setelah memilih optocoupler yang betul, mari gunakannya dalam projek sebenar.Pemasangan itu sendiri adalah mudah, hanya sambungkan terminal yang disambungkan ke setiap litar sisi input dan litar sisi output.Walau bagaimanapun, penjagaan harus diambil untuk tidak salah arah bahagian input dan bahagian output.Oleh itu, anda juga mesti menyemak simbol dalam jadual data, supaya anda tidak akan mendapati bahawa kaki pengganding fotoelektrik adalah salah selepas melukis papan PCB.
Masa siaran: Jul-29-2023