Os optocopladores, que conectan circuítos usando sinais ópticos como medio, son un elemento activo en áreas onde a alta precisión é imprescindible, como a acústica, a medicina e a industria, debido á súa alta versatilidade e fiabilidade, como a durabilidade e o illamento.
Pero cando e en que circunstancias funciona o optocoplador, e cal é o principio que hai detrás? Ou cando realmente usa o fotoCoupler no seu propio traballo de electrónica, é posible que non saibas como escollelo e usalo. Porque o optocoplador adoita confundirse co "fototransistor" e o "fotodiodo". Polo tanto, o que é un fotoCoupler introducirase neste artigo.
Que é un fotocoplador?
O optoCoupler é un compoñente electrónico cuxa etimoloxía é óptica
O acoplador, que significa "acoplar coa luz". Ás veces tamén coñecido como optocoplador, illante óptico, illamento óptico, etc. Consta de elemento emisor de luz e elemento de recepción de luz e conecta o circuíto lateral de entrada e o circuíto lateral de saída a través do sinal óptico. Non hai conexión eléctrica entre estes circuítos, noutras palabras, nun estado de illamento. Polo tanto, a conexión de circuíto entre a entrada e a saída é separada e só se transmite o sinal. Conecte de forma segura os circuítos con niveis de tensión de entrada e saída significativamente diferentes, con illamento de alta tensión entre entrada e saída.
Ademais, transmitindo ou bloqueando este sinal de luz, actúa como un conmutador. O principio e o mecanismo detallados explicaranse máis tarde, pero o elemento emisor de luz do fotocoplador é un LED (diodo emisor de luz).
Dende a década de 1960 aos anos 70, cando se inventaron LEDs e os seus avances tecnolóxicos foron significativos,optoelectrónicaconverteuse nun boom. Naquel momento, variosDispositivos ópticosforon inventados e o acoplador fotoeléctrico era un deles. Posteriormente, a optoelectrónica penetrou rapidamente nas nosas vidas.
① Principio/Mecanismo
O principio do optocoplador é que o elemento emisor de luz converte o sinal eléctrico de entrada en luz e o elemento de recepción da luz transmite o sinal eléctrico lumbo ao circuíto lateral de saída. O elemento emisor de luz e o elemento de recepción da luz están no interior do bloque de luz externa, e os dous están opostos uns cos outros para transmitir luz.
O semiconductor usado en elementos emisores de luz é o LED (diodo emisor de luz). Por outra banda, hai moitos tipos de semicondutores empregados en dispositivos de recepción de luz, dependendo do ambiente de uso, tamaño externo, prezo, etc., pero en xeral, o máis usado é o fototransistor.
Cando non funcionan, os fototransistores levan pouco da corrente que fan os semicondutores comúns. Cando o incidente de luz alí, o fototransistor xera unha forza fotoelectromotiva na superficie do semiconductor de tipo P e semiconductor tipo N, os buracos da N-Type Siconductor flúen na rexión P, o semiconductor libre de electróns da rexión P na rexión N e a corrente.
Os fototransistores non son tan sensibles como os fotodiodos, pero tamén teñen o efecto de amplificar a produción a centos a 1.000 veces o sinal de entrada (debido ao campo eléctrico interno). Polo tanto, son o suficientemente sensibles como para recoller sinais incluso débiles, o que é unha vantaxe.
De feito, o "bloqueador de luz" que vemos é un dispositivo electrónico co mesmo principio e mecanismo.
Non obstante, os interruptores de luz adoitan utilizarse como sensores e realizar o seu papel pasando un obxecto de bloqueo de luz entre o elemento emisor de luz e o elemento de recepción da luz. Por exemplo, pódese usar para detectar moedas e billetes en máquinas expendedoras e caixeiros automáticos.
② Características
Dado que o optocoplador transmite sinais a través da luz, o illamento entre o lado de entrada e o lado de saída é unha característica principal. O alto illamento non se ve facilmente afectado polo ruído, senón que tamén impide o fluxo de corrente accidental entre circuítos adxacentes, o que é extremadamente eficaz en termos de seguridade. E a estrutura en si é relativamente sinxela e razoable.
Debido á súa longa historia, a rica formación de produtos de varios fabricantes tamén é unha vantaxe única dos optocopladores. Porque non hai contacto físico, o desgaste entre as pezas é pequeno e a vida é máis longa. Por outra banda, tamén hai características de que a eficiencia luminosa é fácil de fluctuar, porque o LED se deteriorará lentamente co paso do tempo e os cambios de temperatura.
Especialmente cando o compoñente interno do plástico transparente durante moito tempo, se fai anubrado, non pode ser moi boa luz. Non obstante, en todo caso, a vida é demasiado longa en comparación co contacto de contacto do contacto mecánico.
Os fototransistores son xeralmente máis lentos que os fotodiodos, polo que non se usan para comunicacións de alta velocidade. Non obstante, isto non é unha desvantaxe, xa que algúns compoñentes teñen circuítos de amplificación no lado de saída para aumentar a velocidade. De feito, non todos os circuítos electrónicos necesitan aumentar a velocidade.
③ Uso
Acopladores fotoeléctricosúsanse principalmente para a operación de conmutación. O circuíto estará animado ao activar o interruptor, pero desde o punto de vista das características anteriores, especialmente o illamento e a longa vida, é moi adecuado para escenarios que requiren unha alta fiabilidade. Por exemplo, o ruído é o inimigo da electrónica médica e os equipos de audio/equipos de comunicación.
Tamén se usa nos sistemas de accionamento de motor. O motivo do motor é que a velocidade está controlada polo inversor cando se conduce, pero xera ruído debido á alta saída. Este ruído non só fará que o propio motor falla, senón que fluirá polo "chan" que afecta aos periféricos. En particular, o equipo con cableado longo é fácil de recoller este alto ruído de saída, polo que se sucede na fábrica, causará grandes perdas e ás veces causará accidentes graves. Ao usar optocopladores altamente illados para a conmutación, pódese minimizar o impacto noutros circuítos e dispositivos.
En segundo lugar, como escoller e usar optocopladores
Como usar o optocoplador adecuado para a aplicación no deseño do produto? Os seguintes enxeñeiros de desenvolvemento de microcontroladores explicarán como seleccionar e usar optoCouplers.
① Sempre aberto e sempre preto
Hai dous tipos de fotocopladores: un tipo no que o interruptor está desactivado (desactivado) cando non se aplica ningunha tensión, un tipo no que o interruptor está activado (desactivado) cando se aplica unha tensión e un tipo no que o interruptor está activado cando non hai tensión. Aplicar e desactivar cando se aplica a tensión.
O primeiro chámase normalmente aberto, e o segundo chámase normalmente pechado. Como escoller, primeiro depende do tipo de circuíto que necesites.
② Comprobe a corrente de saída e a tensión aplicada
Os fotocopladores teñen a propiedade de amplificar o sinal, pero non sempre pasan pola tensión e a corrente a vontade. Por suposto, está valorado, pero hai que aplicar unha tensión desde o lado de entrada segundo a corrente de saída desexada.
Se analizamos a folla de datos do produto, podemos ver un gráfico onde o eixe vertical é a corrente de saída (corrente de colector) e o eixe horizontal é a tensión de entrada (tensión do colector-emitter). A corrente do coleccionista varía segundo a intensidade da luz LED, polo que aplique a tensión segundo a corrente de saída desexada.
Non obstante, pode pensar que a corrente de saída calculada aquí é sorprendentemente pequena. Este é o valor actual que aínda pode ser de forma fiable despois de ter en conta o deterioro do LED ao longo do tempo, polo que é inferior á clasificación máxima.
Pola contra, hai casos en que a corrente de saída non é grande. Polo tanto, ao escoller o optoCoupler, asegúrese de comprobar coidadosamente a "corrente de saída" e elixe o produto que o coincide.
③ Corrente máxima
A corrente máxima de condución é o valor máximo de corrente que o optoplador pode soportar ao realizar. De novo, debemos asegurarse de que sabemos a cantidade de saída que precisa o proxecto e cal é a tensión de entrada antes de mercar. Asegúrese de que o valor máximo e a corrente empregada non son límites, senón que hai algunha marxe.
④ Estableza correctamente o fotocoplador
Despois de escoller o optocoplador adecuado, utilizámolo nun proxecto real. A instalación en si é fácil, só tes que conectar os terminais conectados a cada circuíto lateral de entrada e o circuíto lateral de saída. Non obstante, debe ter coidado de non errar o lado de entrada e o lado de saída. Polo tanto, tamén debes comprobar os símbolos da táboa de datos, de xeito que non descubrirás que o pé de acoplador fotoeléctrico está mal despois de deseñar a tarxeta PCB.
Tempo de publicación: xul-29-2023