Optocouplers, déi Kreesleef mat opteschen Signaler als Medium verbannen, sinn en Element aktiv an Beräicher wou héich Präzisioun onverzichtbar ass, wéi Akustik, Medizin an Industrie, wéinst hirer héijer Villsäitegkeet an Zouverlässegkeet, wéi Haltbarkeet an Isolatioun.
Awer wéini an ënner wéi enge Ëmstänn funktionnéiert den Optocoupler, a wat ass de Prinzip dohannert? Oder wann Dir tatsächlech de Photocoupler an Ärer eegener Elektronikaarbecht benotzt, wësst Dir vläicht net wéi Dir se wielt a benotzt. Well Optocoupler ass dacks mat "Phototransistor" a "Photodiode" verwiesselt. Dofir, wat ass e photocoupler wäert an dësem Artikel agefouert ginn.
Wat ass e Photocoupler?
Den Optocoupler ass en elektronesche Komponent deem seng Etymologie optesch ass
Kuppler, dat heescht "Kopplung mat Liicht." Heiansdo och als optocoupler bekannt, opteschen Isolator, opteschen Isolatioun, etc.. Et besteet aus Liichtjoer emittéiert Element an Liichtjoer empfaangen Element, a verbënnt Input Säit Circuit an Wasserstoff Säit Circuit duerch opteschen Signal. Et gëtt keng elektresch Verbindung tëscht dëse Kreesleef, an anere Wierder, an engem Zoustand vun Isolatioun. Dofir ass de Circuitverbindung tëscht dem Input an der Ausgang getrennt an nëmmen d'Signal gëtt iwwerdroen. Sécher verbannen Circuiten mat wesentlech verschiddenen Input- an Ausgangsspannungsniveauen, mat Héichspannungsisolatioun tëscht Input an Output.
Zousätzlech, andeems Dir dëst Liichtsignal iwwerdroen oder blockéiert, wierkt et als Schalter. Den detailléierte Prinzip an de Mechanismus wäert spéider erkläert ginn, awer d'Liicht emittéierend Element vum Photocoupler ass eng LED (Liicht Emittéierend Diode).
Vun den 1960er bis 1970er Joren, wéi d'LEDs erfonnt goufen an hir technologesch Fortschrëtter bedeitend waren,optoelektronikgouf e Boom. Deemools, verschiddenopteschen Apparatergoufen erfonnt, an de photoelektresche Kuppler war ee vun hinnen. Duerno ass d'Optoelektronik séier an eist Liewe penetréiert.
① Prinzip/Mechanismus
De Prinzip vum Optocoupler ass datt de Liichtemittéierend Element den elektresche Input Signal an d'Liicht konvertéiert, an d'Liichtempfangende Element iwwerdréit d'Liicht zréck elektresch Signal un den Ausgangssäit Circuit. D'Liichtemittéierend Element an d'Liichtempfangelement sinn op der Innere vum Block vum externe Liicht, an déi zwee sinn vis-à-vis vuneneen fir Liicht ze vermëttelen.
Den Halbleiter, deen a liichtemittéierend Elementer benotzt gëtt, ass d'LED (Liichtemittéierdiode). Op der anerer Säit ginn et vill Aarte vu Hallefleeder, déi a Liichtempfangsgeräter benotzt ginn, ofhängeg vun der Notzungsëmfeld, externer Gréisst, Präis, etc., awer am allgemengen ass dee meeschtens benotzt de Phototransistor.
Wann net funktionnéiert, droen Phototransistoren wéineg vum Stroum, deen normal Hallefleitunge maachen. Wann d'Liicht Tëschefall do, de phototransistor generéiert eng photoelectromotive Kraaft op der Uewerfläch vum P-Typ Hallefleit an N-Typ Hallefleit, d'Lächer am N-Typ Hallefleit fléissen an d'p Regioun, de fräie Elektronen Hallefleit an der p Regioun fléisst. an der n Regioun, an der aktueller wäert Flux.
Phototransistoren sinn net esou reaktiounsfäeger wéi Fotodioden, awer si hunn och den Effekt fir den Ausgang op Honnerte bis 1.000 Mol d'Inputsignal ze verstäerken (wéinst dem internen elektresche Feld). Dofir si se sensibel genuch fir och schwaach Signaler opzehuelen, wat e Virdeel ass.
Tatsächlech ass de "Liichtblocker" dee mir gesinn en elektroneschen Apparat mam selwechte Prinzip a Mechanismus.
Wéi och ëmmer, Liichtinterruptere ginn normalerweis als Sensoren benotzt a maachen hir Roll andeems en e Liichtblockéierend Objet tëscht dem Liichtemittéierend Element an dem Liichtempfangelement passéiert. Zum Beispill kann et benotzt ginn fir Mënzen a Geldschäiner an Automaten an Geldautomaten z'entdecken.
② Features
Zënter datt den Optocoupler Signaler duerch Liicht iwwerdréit, ass d'Isolatioun tëscht der Input Säit an der Output Säit eng Haapt Feature. Héich Isolatioun gëtt net einfach vu Kaméidi beaflosst, awer verhënnert och zoufälleg Stroumfloss tëscht ugrenzend Circuiten, wat extrem effektiv ass wat d'Sécherheet ugeet. An d'Struktur selwer ass relativ einfach a raisonnabel.
Wéinst senger laanger Geschicht ass déi räich Produktopstellung vu verschiddene Hiersteller och en eenzegaartege Virdeel vun Optocoupler. Well et kee kierperleche Kontakt ass, ass de Verschleiung tëscht den Deeler kleng, an d'Liewen ass méi laang. Op der anerer Säit ginn et och Charakteristiken datt d'Liichteffizienz einfach ze fluktuéieren ass, well d'LED lues a lues verschlechtert mat der Zäit an der Temperaturännerungen.
Besonnesch wann d'intern Komponent vum transparenten Plastik fir eng laang Zäit bewölkt gëtt, kann et net ganz gutt Liicht sinn. Wéi och ëmmer, d'Liewen ass ze laang am Verglach zum Kontaktkontakt vum mechanesche Kontakt.
Phototransistoren si meeschtens méi lues wéi Photodioden, sou datt se net fir High-Speed-Kommunikatioune benotzt ginn. Wéi och ëmmer, dëst ass keen Nodeel, well e puer Komponenten Verstärkungskreesser op der Ausgangssäit hunn fir d'Geschwindegkeet ze erhéijen. Tatsächlech mussen net all elektronesch Circuiten d'Geschwindegkeet erhéijen.
③ Benotzung
Fotoelektresch Koppelenginn haaptsächlech fir Schaltoperatioun benotzt. De Circuit gëtt energesch ginn andeems de Schalter dréit, awer aus der Siicht vun den uewe genannte Charakteristiken, besonnesch Isolatioun a laang Liewensdauer, ass et gutt fir Szenarien déi héich Zouverlässegkeet erfuerderen. Zum Beispill, Kaméidi ass de Feind vun medezinesch Elektronik an Audio Equipement / Kommunikatioun Equipement.
Et gëtt och a Motordrivesystemer benotzt. De Grond fir de Motor ass datt d'Geschwindegkeet vum Inverter kontrolléiert gëtt wann et ugedriwwe gëtt, awer et generéiert Kaméidi wéinst dem héijen Output. Dëse Geräischer wäert net nëmmen de Motor selwer versoen, mee och duerch den "Buedem" fléien, wat Peripheriegeräter beaflosst. Besonnesch Ausrüstung mat laange Verdrahtung ass einfach fir dësen héijen Ausgangsgeräusch opzehuelen, also wann et an der Fabrik geschitt, wäert et grouss Verloschter verursaachen an heiansdo schlëmm Accidenter verursaachen. Andeems Dir héich isoléiert Optocoupler benotzt fir ze wiesselen, kann den Impakt op aner Circuiten an Apparater miniméiert ginn.
Zweetens, wéi optocouplers ze wielen a benotzen
Wéi benotzen ech déi richteg Optocoupler fir Uwendung am Produktdesign? Déi folgend Mikrokontroller Entwécklungsingenieuren erkläre wéi een Optocoupler auswielen a benotzt.
① Ëmmer op an ëmmer zou
Et ginn zwou Zorte vu Photocouplers: eng Aart an där de Schalter ausgeschalt gëtt (aus) wann keng Spannung ugewannt gëtt, eng Aart an där de Schalter ageschalt gëtt (aus) wann eng Spannung ugewannt gëtt, an en Typ an deem de Schalter ugewannt gëtt. ass ageschalt wann et keng Spannung ass. Opzemaachen an auszeschalten wann d'Spannung ugewannt gëtt.
Dee fréiere gëtt normalerweis oppen genannt, an dee leschte gëtt normalerweis zougemaach. Wéi ze wielen, hänkt éischt op wat Zort Circuit Dir braucht.
② Kontrolléiert den Ausgangsstroum an ugewandte Spannung
Photocouplers hunn d'Eegeschaft d'Signal ze verstäerken, awer passéieren net ëmmer duerch Spannung a Stroum no Wëllen. Natierlech gëtt et bewäert, awer eng Spannung muss vun der Input Säit ugewannt ginn no dem gewënschten Ausgangsstroum.
Wa mir d'Produktdatenblatt kucken, kënne mir eng Grafik gesinn, wou déi vertikal Achs den Ausgangsstroum ass (Sammlerstroum) an déi horizontal Achs d'Inputspannung ass (Sammler-Emitterspannung). De Sammlerstroum variéiert jee no der LED-Liichtintensitéit, also applizéiert d'Spannung no dem gewënschten Ausgangsstroum.
Wéi och ëmmer, Dir mengt vläicht datt den Ausgangsstroum, deen hei berechent gëtt, iwwerraschend kleng ass. Dëst ass den aktuellen Wäert deen nach ëmmer zouverlässeg erausgeet nodeems Dir d'Verschlechterung vun der LED iwwer Zäit berücksichtegt, also ass et manner wéi déi maximal Bewäertung.
Am Géigendeel, et ginn Fäll wou den Ausgangsstroum net grouss ass. Dofir, wann Dir den Optocoupler auswielt, gitt sécher den "Ausgangsstroum" virsiichteg ze kontrolléieren an de Produit ze wielen deen et passt.
③ Maximal Stroum
De maximale Leedungsstroum ass de maximale Stroumwäert deen den Optocoupler beim Leedung widderstoen kann. Elo musse mir sécherstellen datt mir wësse wéi vill Output de Projet brauch a wat d'Input Volt ass ier mir kafen. Vergewëssert Iech datt de maximale Wäert an den aktuellen benotzte keng Grenzen sinn, awer datt et e Spillraum ass.
④ Fotocoupler richteg setzen
Nodeems Dir déi richteg Optocoupler gewielt hutt, loosst eis et an engem richtege Projet benotzen. D'Installatioun selwer ass einfach, verbënnt just d'Terminaler verbonne mat all Input Säit Circuit an Output Säit Circuit. Wéi och ëmmer, sollt oppassen datt d'Input Säit an d'Ausgabsäit net falsch orientéieren. Dofir musst Dir och d'Symboler an der Datentabelle kontrolléieren, sou datt Dir net feststellt datt de photoelektresche Kopplerfouss falsch ass nodeems Dir de PCB-Verwaltungsrot gezeechent huet.
Post Zäit: Jul-29-2023