Optocouplers, die circuits verbinden met behulp van optische signalen als het medium, zijn een element dat actief is in gebieden waar een hoge precisie onmisbaar is, zoals akoestiek, geneeskunde en industrie, vanwege hun hoge veelzijdigheid en betrouwbaarheid, zoals duurzaamheid en isolatie.
Maar wanneer en onder welke omstandigheden werkt de Optocoupler en wat is het principe erachter? Of wanneer u de fotokoupler daadwerkelijk gebruikt in uw eigen elektronische werk, weet u misschien niet hoe u deze moet kiezen en gebruikt. Omdat Optocoupler vaak wordt verward met "fototransistor" en "fotodiode". Daarom wordt in dit artikel een fotokoupler geïntroduceerd.
Wat is een fotokoupler?
De optocoupler is een elektronische component waarvan de etymologie optisch is
koppeling, wat betekent "koppelen met licht". Soms ook bekend als OptoCoupler, optische isolator, optische isolatie, enz. Het bestaat uit lichtemitterend element en lichtontvangst -element en verbindt het ingang zijdecircuit en uitgangsbedieningscircuit door optisch signaal. Er is geen elektrische verbinding tussen deze circuits, met andere woorden, in een staat van isolatie. Daarom is de circuitverbinding tussen de ingang en uitgang gescheiden en wordt alleen het signaal verzonden. Verbind circuits veilig met aanzienlijk verschillende invoer- en uitgangsspanningsniveaus, met hoge spanningsisolatie tussen input en uitgang.
Bovendien fungeert het door het verzenden of blokkeren van dit lichtsignaal als een schakelaar. Het gedetailleerde principe en het mechanisme zullen later worden uitgelegd, maar het lichtemitterende element van de fotokoupler is een LED (lichtemitterende diode).
Van de jaren zestig tot de jaren 1970, toen LED's werden uitgevonden en hun technologische vooruitgang belangrijk was,opto -elektronicawerd een boom. Op dat moment, verschillendeoptische apparatenwerden uitgevonden en de foto -elektrische koppeling was er een van. Vervolgens drong opto -elektronica snel ons leven binnen.
① Principe/mechanisme
Het principe van de OptoCoupler is dat het lichtemitterende element het elektrische signaal van de ingang in licht omzet en het lichtontvangselement het licht terug elektrische signaal naar het uitgangsbedieningscircuit overbrengt. Het lichtemitterende element en het lichtontvangst -element bevinden zich aan de binnenkant van het blok van extern licht, en de twee zijn tegenover elkaar om licht te verzenden.
De halfgeleider die wordt gebruikt in lichtemitterende elementen is de LED (lichtemitterende diode). Aan de andere kant worden er veel soorten halfgeleiders gebruikt in lichtontvangstapparaten, afhankelijk van de gebruiksomgeving, externe grootte, prijs, enz., Maar in het algemeen is de meest gebruikte fototransistor.
Wanneer ze niet werken, dragen fototransistors weinig van de huidige van de gewone halfgeleiders. Wanneer het lichte incident daar, genereert de fototransistor een foto-elektromotorische kracht op het oppervlak van de halfgeleider van het P-type en N-type halfgeleider, de gaten in het N-type halfgeleiderstroming in het P-gebied, de vrije elektronen halfgeleider in de P-regio in de N-regio, en de stroom zal stromen.
Fototransistors zijn niet zo reageren als fotodioden, maar ze hebben ook het effect van het versterken van de uitgang tot honderden tot 1000 keer het ingangssignaal (vanwege het interne elektrische veld). Daarom zijn ze gevoelig genoeg om zelfs zwakke signalen op te pakken, wat een voordeel is.
In feite is de "lichte blocker" die we zien een elektronisch apparaat met hetzelfde principe en mechanisme.
Lichtonderbrekers worden echter meestal gebruikt als sensoren en voeren hun rol uit door een lichtblokkerend object te passeren tussen het lichtemitterende element en het lichtontvangst-element. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt om munten en bankbiljetten te detecteren in automaten en geldautomaten.
② Functies
Aangezien de optocoupler signalen door licht verzendt, is de isolatie tussen de ingangszijde en de uitgangszijde een belangrijk kenmerk. Hoge isolatie wordt niet gemakkelijk beïnvloed door ruis, maar voorkomt ook de toevallige stroom tussen aangrenzende circuits, wat uiterst effectief is in termen van veiligheid. En de structuur zelf is relatief eenvoudig en redelijk.
Vanwege de lange geschiedenis is de rijke productopstelling van verschillende fabrikanten ook een uniek voordeel van optocouplers. Omdat er geen fysiek contact is, is de slijtage tussen de onderdelen klein en is het leven langer. Aan de andere kant zijn er ook kenmerken dat de lichtgevende efficiëntie gemakkelijk te fluctueren is, omdat de LED langzaam zal verslechteren met het doorgeven van tijd- en temperatuurveranderingen.
Vooral wanneer de interne component van het transparante plastic lange tijd bewolkt wordt, kan het niet erg goed licht zijn. In ieder geval is het leven echter te lang in vergelijking met het contactcontact van het mechanische contact.
Fototransistors zijn over het algemeen langzamer dan fotodioden, dus ze worden niet gebruikt voor snelle communicatie. Dit is echter geen nadeel, omdat sommige componenten versterkingscircuits aan de outputzijde hebben om de snelheid te verhogen. In feite hoeven niet alle elektronische circuits de snelheid te verhogen.
③ Gebruik
Foto -elektrische koppelingenworden voornamelijk gebruikt voor het schakelen. Het circuit zal worden bekrachtigd door de schakelaar in te schakelen, maar vanuit het oogpunt van de bovenstaande kenmerken, met name isolatie en een lange levensduur, is het goed geschikt voor scenario's die een hoge betrouwbaarheid vereisen. Geluid is bijvoorbeeld de vijand van medische elektronica en audioapparatuur/communicatieapparatuur.
Het wordt ook gebruikt in motoraandrijvingssystemen. De reden voor de motor is dat de snelheid wordt geregeld door de omvormer wanneer deze wordt aangedreven, maar het genereert ruis vanwege de hoge uitgang. Dit geluid zal niet alleen ervoor zorgen dat de motor zelf faalt, maar ook door de "grond" die perifeer beïnvloedt. In het bijzonder is apparatuur met lange bedrading gemakkelijk om dit hoge uitgangsgeluid op te pakken, dus als het in de fabriek gebeurt, zal dit grote verliezen veroorzaken en soms ernstige ongevallen veroorzaken. Door sterk geïsoleerde optocouplers te gebruiken om te schakelen, kan de impact op andere circuits en apparaten worden geminimaliseerd.
Ten tweede, hoe u optocouplers kunt kiezen en gebruiken
Hoe gebruik ik de juiste optocoupler voor toepassing in productontwerp? De volgende ingenieurs voor ontwikkeling van microcontroller zullen uitleggen hoe u optocouplers kunt selecteren en gebruiken.
① altijd open en altijd dichtbij
Er zijn twee soorten fotokoekers: een type waarin de schakelaar wordt uitgeschakeld (UIT) wanneer er geen spanning wordt toegepast, een type waarin de schakelaar wordt ingeschakeld (UIT) wanneer een spanning wordt aangebracht en een type waarin de schakelaar wordt ingeschakeld wanneer er geen spanning is. Toepassen en uitschakelen wanneer de spanning wordt toegepast.
De eerste wordt normaal open genoemd en de laatste wordt normaal gesloten genoemd. Hoe te kiezen, hangt eerst af van wat voor soort circuit je nodig hebt.
② Controleer de uitgangsstroom en toegepaste spanning
Fotokouplers hebben de eigenschap om het signaal te versterken, maar gaan niet altijd door spanning en stroom naar believen. Natuurlijk wordt het beoordeeld, maar een spanning moet worden toegepast aan de invoerzijde volgens de gewenste uitgangsstroom.
Als we naar het productgegevensblad kijken, kunnen we een grafiek zien waarbij de verticale as de uitgangsstroom is (collectorstroom) en de horizontale as de ingangsspanning is (spanning van collector-emitter). De collectorstroom varieert afhankelijk van de LED -lichtintensiteit, dus breng de spanning aan volgens de gewenste uitgangsstroom.
U zou echter kunnen denken dat de hier berekende uitgangsstroom verrassend klein is. Dit is de huidige waarde die nog steeds betrouwbaar kan worden uitgevoerd na rekening te houden met de verslechtering van de LED in de loop van de tijd, dus het is minder dan de maximale beoordeling.
Integendeel, er zijn gevallen waarin de uitgangsstroom niet groot is. Daarom, bij het kiezen van de OptoCoupler, zorg er dan voor dat u de "uitvoerstroom" zorgvuldig controleert en het product kiest dat overeenkomt met deze.
③ Maximale stroom
De maximale geleidingsstroom is de maximale stroomwaarde die de optocoupler kan weerstaan bij het uitvoeren. Nogmaals, we moeten ervoor zorgen dat we weten hoeveel uitvoer het project nodig heeft en wat de ingangsspanning is voordat we kopen. Zorg ervoor dat de maximale waarde en de gebruikte stroom geen limieten zijn, maar dat er enige marge is.
④ Stel de fotokoupler correct in
Laten we het in een echt project gebruiken. De installatie zelf is eenvoudig, verbind gewoon de terminals die zijn aangesloten op elk ingang zijschakeling en het uitgangsbedieningscircuit. Er moet echter voor worden gezorgd om de invoerzijde en de uitvoerzijde niet te verkeerd doen. Daarom moet u ook de symbolen in de gegevenstabel controleren, zodat u niet zult ontdekken dat de voeten van de foto -elektrische koppeling verkeerd is na het tekenen van het PCB -bord.
Posttijd: JUL-29-2023