Els optoacobladors, que connecten circuits mitjançant senyals òptics com a mitjà, són un element actiu en àmbits on l'alta precisió és indispensable, com l'acústica, la medicina i la indústria, per la seva gran versatilitat i fiabilitat, com ara la durabilitat i l'aïllament.
Però quan i en quines circumstàncies funciona l'optoacoblador i quin és el principi que hi ha darrere? O quan utilitzeu realment el fotoacoblador en el vostre propi treball electrònic, és possible que no sàpigues com triar-lo i utilitzar-lo. Perquè l'optoacoblador sovint es confon amb "fototransistor" i "fotodiode". Per tant, en aquest article es presentarà què és un fotoacoblador.
Què és un fotoacoblador?
L'optoacoblador és un component electrònic l'etimologia del qual és òptica
acoblador, que significa "acoblament amb llum". De vegades també conegut com a optoacoblador, aïllant òptic, aïllament òptic, etc. Consisteix en un element emissor de llum i un element receptor de llum, i connecta el circuit lateral d'entrada i el circuit lateral de sortida mitjançant un senyal òptic. No hi ha connexió elèctrica entre aquests circuits, és a dir, en 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 manera segura circuits amb nivells de tensió d'entrada i sortida significativament diferents, amb aïllament d'alta tensió entre entrada i sortida.
A més, en transmetre o bloquejar aquest senyal lluminós, actua com a interruptor. El principi i el mecanisme detallats s'explicaran més endavant, però l'element emissor de llum del fotoacoblador és un LED (díode emissor de llum).
Des dels anys 60 fins als 70, quan es van inventar els leds i els seus avenços tecnològics van ser significatius,optoelectrònicaes va convertir en un boom. En aquella època, diversosdispositius òpticses van inventar, i l'acoblador fotoelèctric va ser un d'ells. Posteriorment, l'optoelectrònica va entrar ràpidament a les nostres vides.
① Principi/mecanisme
El principi de l'optoacoblador és que l'element emissor de llum converteix el senyal elèctric d'entrada en llum i l'element receptor de llum transmet el senyal elèctric de retorn de la llum al circuit lateral de sortida. L'element emissor de llum i l'element receptor de llum es troben a l'interior del bloc de llum exterior, i els dos es troben enfront de l'altre per transmetre la llum.
El semiconductor utilitzat en els elements emissors de llum és el LED (díode emissor de llum). D'altra banda, hi ha molts tipus de semiconductors utilitzats en dispositius receptors de llum, depenent de l'entorn d'ús, mida externa, preu, etc., però en general, el més utilitzat és el fototransistor.
Quan no funcionen, els fototransistors porten poc del corrent que fan els semiconductors ordinaris. Quan la llum incideix allà, el fototransistor genera una força fotoelectromotriu a la superfície del semiconductor de tipus P i el semiconductor de tipus N, els forats del semiconductor de tipus N flueixen a la regió p, el semiconductor d'electrons lliures a la regió p flueix. a la regió n, i el corrent fluirà.
Els fototransistors no són tan sensibles com els fotodíodes, però també tenen l'efecte d'amplificar la sortida de centenars a 1.000 vegades el senyal d'entrada (a causa del camp elèctric intern). Per tant, són prou sensibles per captar fins i tot senyals febles, la qual cosa és un avantatge.
De fet, el "bloquejador de llum" que veiem és un dispositiu electrònic amb el mateix principi i mecanisme.
No obstant això, els interruptors de llum s'utilitzen normalment com a sensors i fan la seva funció fent passar un objecte de bloqueig de llum entre l'element emissor de llum i l'element receptor de llum. Per exemple, es pot utilitzar per detectar monedes i bitllets en màquines expenedores i caixers automàtics.
② Característiques
Com que l'optoacoblador transmet senyals a través de la llum, l'aïllament entre el costat d'entrada i el costat de sortida és una característica important. L'alt aïllament no es veu afectat fàcilment pel soroll, però també evita el flux de corrent accidental entre circuits adjacents, cosa que és extremadament eficaç en termes de seguretat. I l'estructura en si és relativament simple i raonable.
A causa de la seva llarga història, la rica línia de productes de diversos fabricants també és un avantatge únic dels optoacobladors. Com que no hi ha contacte físic, el desgast entre les peces és petit i la vida útil 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 del temps i els canvis de temperatura.
Especialment quan el component intern del plàstic transparent durant molt de temps es torna ennuvolat, no pot ser molt bona llum. Tanmateix, en qualsevol cas, la vida útil 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. Tanmateix, això no és un desavantatge, ja que alguns components tenen circuits d'amplificació al costat de sortida per augmentar la velocitat. De fet, no tots els circuits electrònics necessiten augmentar la velocitat.
③ Ús
Acobladors fotoelèctricss'utilitzen principalment per a l'operació de commutació. El circuit s'activarà activant l'interruptor, però des del punt de vista de les característiques anteriors, especialment l'aïllament i la llarga vida, s'adapta molt bé als escenaris que requereixen una alta fiabilitat. Per exemple, el soroll és l'enemic de l'electrònica mèdica i els equips d'àudio/equips de comunicació.
També s'utilitza en sistemes d'accionament de motor. La raó del motor és que la velocitat la controla l'inversor quan s'acciona, però genera soroll a causa de l'alta sortida. Aquest soroll no només farà que el motor en si mateix falli, sinó que també flueixi a través del "terra" afectant els perifèrics. En particular, els equips amb cablejat llarg són fàcils de captar aquest soroll d'alta sortida, de manera que si passa a la fàbrica, provocarà grans pèrdues i de vegades provocarà greus accidents. Mitjançant l'ús d'optoacobladors altament aïllats per a la commutació, es pot minimitzar l'impacte en altres circuits i dispositius.
En segon lloc, com triar i utilitzar optoacobladors
Com utilitzar l'optoacoblador adequat per a l'aplicació en el disseny de productes? Els següents enginyers de desenvolupament de microcontroladors explicaran com seleccionar i utilitzar optoacobladors.
① Sempre obert i tancat
Hi ha dos tipus de fotoacobladors: un tipus en què l'interruptor s'apaga (apagat) quan no s'aplica cap tensió, un tipus en què l'interruptor s'encén (apaga) quan s'aplica una tensió i un tipus en què l'interruptor s'encén quan no hi ha tensió. Aplicar i apagar quan s'aplica tensió.
El primer s'anomena normalment obert, i el segon s'anomena normalment tancat. Com triar, primer depèn del tipus de circuit que necessiteu.
② Comproveu el corrent de sortida i la tensió aplicada
Els fotoacobladors tenen la propietat d'amplificar el senyal, però no sempre passen per la tensió i el corrent a voluntat. Per descomptat, està classificat, però cal aplicar una tensió des del costat d'entrada segons el corrent de sortida desitjat.
Si mirem la fitxa del producte, podem veure un gràfic on l'eix vertical és el corrent de sortida (corrent del col·lector) i l'eix horitzontal és la tensió d'entrada (tensió col·lector-emissor). El corrent del col·lector varia segons la intensitat de la llum del LED, així 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 emetre de manera fiable després de tenir en compte el deteriorament del LED al llarg del temps, de manera que és inferior a la valoració màxima.
Al contrari, hi ha casos en què el corrent de sortida no és gran. Per tant, quan escolliu l'optoacoblador, assegureu-vos de comprovar acuradament el "corrent de sortida" i triar el producte que s'ajusti.
③ Corrent màxima
El corrent màxim de conducció és el valor de corrent màxim que pot suportar l'optoacoblador quan condueix. De nou, hem d'assegurar-nos de saber quanta 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 el fotoacoblador correctament
Després d'haver escollit l'optoacoblador adequat, utilitzem-lo 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. Tanmateix, cal tenir cura de no orientar malament el costat d'entrada i el costat de sortida. Per tant, també heu de comprovar els símbols de la taula de dades, de manera que no trobeu que el peu de l'acoblador fotoelèctric està malament després de dibuixar la placa PCB.
Hora de publicació: 29-jul-2023