Els optocovedents, que connecten circuits mitjançant senyals òptics com a medi, són un element actiu en zones on és indispensable, com l’acústica, la medicina i la indústria, per la seva alta versatilitat i fiabilitat, com la durabilitat i l’aïllament.
Però, quan i en quines circumstàncies funciona l’optocoventador i quin és el principi que hi ha al darrere? O quan realment utilitzeu el fotocovedent en el vostre propi treball d’electrònica, potser no sabreu triar -lo i utilitzar -lo. Perquè Optocoupler es confon sovint amb "Phototransistor" i "Photodiode". Per tant, què és un fotocoperlant s’introduirà en aquest article.
Què és un fotocop?
El Optocoupler és un component electrònic que l’etimologia és òptica
Acoblador, que significa "acoblament amb la llum". De vegades també conegut com a optocoupler, aïllador òptic, aïllament òptic, etc. Consisteix en elements que emeten llum i element de recepció de llum i connecta el circuit lateral d’entrada i el circuit lateral de sortida mitjançant un senyal òptic. No hi ha cap connexió elèctrica entre aquests circuits, és a dir, en un estat d’aïllament. Per tant, la connexió del circuit entre l’entrada i la sortida està separada i només es transmet el senyal. Connecteu de forma segura els circuits amb nivells de tensió d’entrada i sortida significativament diferents, amb aïllament d’alta tensió entre entrada i sortida.
A més, transmetent o bloquejant aquest senyal de llum, actua com a interruptor. El principi i el mecanisme detallats s’explicaran més endavant, però l’element emissor de la llum del fotocovedidor és un LED (díode emissor de llum).
Des dels anys seixanta fins a la dècada de 1970, quan es van inventar els LED i els seus avenços tecnològics van ser significatius,Optoelectrònicaes va convertir en un auge. En aquell moment, diversosdispositius òpticses van inventar i l'acoblador fotoelèctric va ser un d'ells. Posteriorment, l’optoelectrònica va penetrar ràpidament en les nostres vides.
① Principi/mecanisme
El principi de l’optocoventador és que l’element que emet la llum converteix el senyal elèctric d’entrada en llum i l’element que recupera la llum transmet el senyal elèctric de la llum al circuit lateral de sortida. L’element que emet la llum i l’element que recepta la llum es troben a l’interior del bloc de la llum externa, i els dos es troben oposats entre si per transmetre llum.
El semiconductor utilitzat en elements emissors de llum és el LED (díode emissor de llum). D'altra banda, hi ha molts tipus de semiconductors que s'utilitzen en dispositius de recepció de la llum, segons l'entorn d'ús, la mida externa, el preu, etc., però en general, el més utilitzat és el fototransistor.
Quan no funcionen, els fototransistors porten poc del corrent que ho fan els semiconductors ordinaris. Quan la llum que hi ha, el fototransistor genera una força fotoelectromotriu a la superfície del semiconductor de tipus P i el semiconductor de tipus N, els forats del tipus de semiconductor de tipus N a la regió P, el semiconductor d’electrons lliures de la regió de la regió N flueix a la regió N i el corrent flueix.
Els fototransistors no són tan sensibles com els fotodíodes, però també tenen l'efecte d'amplificar la sortida a centenars a 1.000 vegades el senyal d'entrada (a causa del camp elèctric intern). Per tant, són prou sensibles per recollir senyals febles, cosa que és un avantatge.
De fet, el “bloquejador de llum” que veiem és un dispositiu electrònic amb el mateix principi i mecanisme.
Tot i això, els interruptors de la llum se solen utilitzar com a sensors i realitzar el seu paper passant un objecte bloquejant la llum entre l’element que emet la llum i l’element que recepta la llum. Per exemple, es pot utilitzar per detectar monedes i bitllets en màquines expenedores i caixers automàtics.
② Característiques
Atès que l’optocoventador transmet senyals a través de la llum, l’aïllament entre el costat d’entrada i el costat de la sortida és una característica important. L’aïllament elevat no es veu fàcilment afectat pel soroll, però també impedeix el flux de corrent accidental entre els circuits adjacents, que és extremadament eficaç en termes de seguretat. I l'estructura en si és relativament senzilla i raonable.
A causa de la seva llarga història, la rica línia de productes de diversos fabricants és també un avantatge únic dels optocovedents. Com que no hi ha contacte físic, el desgast entre les parts és petit i la vida és més llarga. D'altra banda, també hi ha característiques que l'eficiència lluminosa és fàcil de fluctuar, perquè el LED es deteriorarà lentament amb el pas dels canvis de temps i temperatura.
Sobretot quan el component intern del plàstic transparent durant molt de temps, quedi ennuvolat, no pot ser molt bona llum. Tanmateix, en qualsevol cas, la vida és massa llarga en comparació amb el contacte de contacte del contacte mecànic.
Els fototransistors són generalment més lents que els fotodíodes, de manera que no s’utilitzen per a comunicacions d’alta velocitat. Tot i això, no es tracta d’un desavantatge, ja que alguns components tenen circuits d’amplificació al costat de la sortida per augmentar la velocitat. De fet, no tots els circuits electrònics han d’augmentar la velocitat.
③ Ús
Acobladors fotoelèctricss'utilitzen principalment per a l'operació de commutació. El circuit s’energia s’encén l’interruptor, però des del punt de vista de les característiques anteriors, especialment l’aïllament i la llarga vida, s’adapta bé als escenaris que requereixen una alta fiabilitat. Per exemple, el soroll és l’enemic d’electrònica mèdica i equips d’àudio/equips de comunicació.
També s'utilitza en sistemes de tracció de motor. El motiu del motor és que la velocitat està controlada per l’inversor quan es condueix, però genera soroll a causa de l’elevada sortida. Aquest soroll no només farà que el propi motor falli, sinó que també fluirà pel “terra” que afecta els perifèrics. En particular, els equips amb cablejat llarg és fàcil de recollir aquest soroll elevat, de manera que si es produeix a la fàbrica, causarà grans pèrdues i, de vegades, causarà accidents greus. Mitjançant l’ús d’optocopelers altament aïllats per a la commutació, es pot minimitzar l’impacte d’altres circuits i dispositius.
En segon lloc, com triar i utilitzar optocovplers
Com utilitzar l’optocoplador adequat per a l’aplicació en disseny de productes? Els següents enginyers de desenvolupament de microcontroladors explicaran com seleccionar i utilitzar optocovedents.
① Sempre obert i sempre a prop
Hi ha dos tipus de fotocovedents: un tipus en el qual s’apaga l’interruptor (desactivat) quan no s’aplica cap tensió, un tipus en el qual s’encén l’interruptor (desactivat) quan s’aplica una tensió i un tipus en el qual s’encén l’interruptor quan no hi ha tensió. Apliqueu i apagueu quan s’apliqui la tensió.
El primer s’anomena normalment obert i el segon s’anomena normalment tancat. Com triar, primer depèn de quin tipus de circuit necessiteu.
② Comproveu el corrent de sortida i la tensió aplicada
Els fotocoveptors tenen la propietat d’amplificar el senyal, però no sempre passen per tensió i corrent a voluntat. Per descomptat, es classifica, però cal aplicar una tensió des del costat d’entrada segons el corrent de sortida desitjat.
Si ens fixem en la fitxa de dades del producte, podem veure un gràfic on l’eix vertical és el corrent de sortida (corrent col·lector) i l’eix horitzontal és la tensió d’entrada (tensió del col·lector-emissor). El corrent del col·lector varia segons la intensitat de la llum LED, de manera que apliqueu la tensió segons el corrent de sortida desitjat.
Tanmateix, podríeu pensar que el corrent de sortida calculat aquí és sorprenentment petit. Aquest és el valor actual que encara es pot produir de manera fiable després de tenir en compte el deteriorament del LED amb el pas del temps, de manera que és inferior a la qualificació màxima.
Per contra, hi ha casos en què el corrent de sortida no és gran. Per tant, a l’hora d’escollir l’optocoupler, assegureu -vos de comprovar detingudament el “corrent de sortida” i triar el producte que s’ajusti.
③ Corrent màxim
El corrent màxim de conducció és el valor de corrent màxim que pot suportar l’optocoventador quan es realitza. Un cop més, hem d’assegurar -nos que sabem quina sortida necessita el projecte i quina és la tensió d’entrada abans de comprar. Assegureu -vos que el valor màxim i el corrent utilitzat no són límits, sinó que hi ha algun marge.
④ Configureu correctament el fotocovedent
Després d’haver escollit l’optocoplador adequat, l’utilitzem en un projecte real. La instal·lació en si és fàcil, només cal connectar els terminals connectats a cada circuit lateral d’entrada i circuit lateral de sortida. Tot i això, s’ha de tenir cura de no ser erròniament el costat d’entrada i el costat de la sortida. Per tant, també heu de comprovar els símbols de la taula de dades, de manera que no trobareu que el peu de l'acoblador fotoelèctric estigui equivocat després de dibuixar la placa PCB.
Posada Posada: Jul-29-2023