Os optoacopladores, que conectan circuítos utilizando sinais ópticos como medio, son un elemento activo en ámbitos nos que a alta precisión é indispensable, como a acústica, a medicina e a industria, pola súa gran versatilidade e fiabilidade, como a durabilidade e o illamento.
Pero cando e en que circunstancias funciona o optoacoplador, e cal é o principio detrás del?Ou cando realmente usa o fotoacoplador no seu propio traballo electrónico, é posible que non saiba elixilo e usalo.Porque o optoacoplador adoita confundirse con "fototransistor" e "fotodiodo".Polo tanto, o que é un fotoacoplador introducirase neste artigo.
Que é un fotoacoplador?
O optoacoplador é un compoñente electrónico cuxa etimoloxía é óptica
acoplador, que significa "acoplamento coa luz".Ás veces tamén coñecido como optoacoplador, illante óptico, illamento óptico, etc. Consiste nun elemento emisor de luz e un elemento receptor de luz, e conecta o circuíto do lado de entrada e o circuíto do lado de saída a través dun sinal óptico.Non existe conexión eléctrica entre estes circuítos, é dicir, en estado de illamento.Polo tanto, a conexión do circuíto entre a entrada e a saída está separada e só se transmite o sinal.Conecte de forma segura circuítos con niveis de tensión de entrada e saída significativamente diferentes, con illamento de alta tensión entre entrada e saída.
Ademais, ao transmitir ou bloquear este sinal luminoso, actúa como interruptor.O principio detallado e o mecanismo explicaranse máis adiante, pero o elemento emisor de luz do fotoacoplador é un LED (diodo emisor de luz).
Desde os anos 60 ata os 70, cando se inventaron os leds e os seus avances tecnolóxicos foron significativos,optoelectrónicaconverteuse nun boom.Daquela, variasdispositivos ópticosforon inventados, e o acoplador fotoeléctrico foi un deles.Posteriormente, a optoelectrónica penetrou rapidamente nas nosas vidas.
① Principio/mecanismo
O principio do optoacoplador é que o elemento emisor de luz converte o sinal eléctrico de entrada en luz e o elemento receptor de luz transmite o sinal eléctrico de retroceso ao circuíto lateral de saída.O elemento emisor de luz e o elemento receptor de luz están no interior do bloque de luz externa, e os dous están opostos un do outro para transmitir a luz.
O semicondutor empregado nos elementos emisores de luz é o LED (diodo emisor de luz).Por outra banda, hai moitos tipos de semicondutores empregados nos dispositivos receptores de luz, dependendo do ambiente de uso, tamaño externo, prezo, etc., pero en xeral, o máis utilizado é o fototransistor.
Cando non funcionan, os fototransistores levan pouco da corrente que fan os semicondutores comúns.Cando a luz incide alí, o fototransistor xera unha forza fotoelectromotriz na superficie do semicondutor de tipo P e do semicondutor de tipo N, os buracos do semicondutor de tipo N flúen cara á rexión p, o semicondutor de electróns libres na rexión p flúe. na rexión n, e a corrente fluirá.
Os fototransistores non son tan sensibles como os fotodiodos, pero tamén teñen o efecto de amplificar a saída de centos a 1.000 veces o sinal de entrada (debido ao campo eléctrico interno).Polo tanto, son o suficientemente sensibles como para captar incluso sinais 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 realizan o seu papel facendo pasar un obxecto bloqueador de luz entre o elemento emisor de luz e o elemento receptor de luz.Por exemplo, pódese utilizar para detectar moedas e billetes en máquinas expendedoras e caixeiros automáticos.
② Características
Dado que o optoacoplador transmite sinais a través da luz, o illamento entre o lado de entrada e o lado de saída é unha característica importante.O alto illamento non se ve afectado facilmente polo ruído, pero tamén impide o fluxo de corrente accidental entre circuítos adxacentes, o que é extremadamente efectivo en termos de seguridade.E a estrutura en si é relativamente sinxela e razoable.
Debido á súa longa historia, a rica gama de produtos de varios fabricantes tamén é unha vantaxe única dos optoacopladores.Debido a que non hai contacto físico, o desgaste entre as pezas é pequeno e a vida útil é máis longa.Por outra banda, tamén hai características de que a eficiencia luminosa é fácil de flutuar, porque o LED vai deteriorando lentamente co paso do tempo e os cambios de temperatura.
Especialmente cando o compoñente interno do plástico transparente durante moito tempo, tórnase turbio, non pode ser moi boa luz.Non obstante, en calquera caso, a vida útil 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 precisan aumentar a velocidade.
③ Uso
Acopladores fotoeléctricosutilízanse principalmente para operacións de conmutación.O circuíto energizarase ao acender o interruptor, pero dende o punto de vista das características anteriores, especialmente o illamento e a longa vida útil, é moi adecuado para escenarios que requiren alta fiabilidade.Por exemplo, o ruído é o inimigo da electrónica médica e dos equipos de audio/equipos de comunicación.
Tamén se usa en sistemas de accionamento de motor.A razón do motor é que a velocidade é controlada polo inversor cando se acciona, pero xera ruído debido á alta saída.Este ruído non só fará que o propio motor falle, senón que tamén atravesará o "terra" afectando aos periféricos.En particular, os equipos con cableado longo son fáciles de captar este ruído de alta saída, polo que se ocorre na fábrica, provocará grandes perdas e ás veces provocará accidentes graves.Usando optoacopladores altamente illados para a conmutación, pódese minimizar o impacto noutros circuítos e dispositivos.
En segundo lugar, como elixir e usar os optoacopladores
Como usar o optoacoplador axeitado para a súa aplicación no deseño de produtos?Os seguintes enxeñeiros de desenvolvemento de microcontroladores explicarán como seleccionar e usar optoacopladores.
① Sempre aberto e sempre pechado
Hai dous tipos de fotoacopladores: un tipo no que o interruptor está desactivado (apagado) cando non se aplica tensión, un tipo no que o interruptor está acendido (apagado) cando se aplica unha tensión e un tipo no que o interruptor acendese cando non hai tensión.Aplique e apague cando se aplique tensión.
O primeiro chámase normalmente aberto e o segundo normalmente pechado.Como elixir, primeiro depende do tipo de circuíto que necesites.
② Comprobe a corrente de saída e a tensión aplicada
Os fotoacopladores teñen a propiedade de amplificar o sinal, pero non sempre pasan pola tensión e a corrente a vontade.Por suposto, está clasificado, pero hai que aplicar unha tensión desde o lado de entrada segundo a corrente de saída desexada.
Se observamos a ficha técnica do produto, podemos ver un gráfico onde o eixe vertical é a corrente de saída (corrente do colector) e o eixe horizontal é a tensión de entrada (tensión colector-emisor).A corrente do colector varía segundo a intensidade da luz LED, polo que aplique a tensión segundo a corrente de saída desexada.
Non obstante, podes pensar que a corrente de saída calculada aquí é sorprendentemente pequena.Este é o valor actual que aínda se pode emitir 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 nos que a corrente de saída non é grande.Polo tanto, ao elixir o optoacoplador, asegúrese de comprobar coidadosamente a "corrente de saída" e escoller o produto que lle corresponda.
③ Corriente máxima
A corrente de condución máxima é o valor máximo de corrente que pode soportar o optoacoplador ao conducir.De novo, debemos asegurarnos de saber canta saída necesita o proxecto e cal é a tensión de entrada antes de comprar.Asegúrese de que o valor máximo e a corrente utilizada non sexan límites, senón que hai algunha marxe.
④ Configure o fotoacoplador correctamente
Despois de ter escollido o optoacoplador correcto, empregámolo nun proxecto real.A instalación en si é sinxela, basta con conectar os terminais conectados a cada circuíto do lado de entrada e do circuíto do lado de saída.Non obstante, débese ter coidado de non orientar mal o lado de entrada e o lado de saída.Polo tanto, tamén debe comprobar os símbolos da táboa de datos, para non descubrir que o pé do acoplador fotoeléctrico está mal despois de debuxar a placa PCB.
Hora de publicación: 29-Xul-2023