Оптикалық сигналдарды орта ретінде пайдалана отырып, тізбектерді қосатын оптомуфталар акустика, медицина және өнеркәсіп сияқты жоғары дәлдік қажет салаларда белсенді элемент болып табылады, себебі олардың беріктігі мен оқшаулауы сияқты жоғары әмбебаптығы мен сенімділігі бар.
Бірақ оптожұп қашан және қандай жағдайларда жұмыс істейді және оның принципі қандай? Немесе фотожұпты электроника жұмысыңызда қолданған кезде, оны қалай таңдау және пайдалану керектігін білмеуіңіз мүмкін. Себебі оптожұп көбінесе «фототранзистор» және «фотодиод» сөздерімен шатастырылады. Сондықтан, осы мақалада фотожұп дегеніміз не екені қарастырылады.
Фотобайланыстырғыш дегеніміз не?
Оптожұп - бұл этимологиясы оптикалық болып табылатын электрондық компонент
жалғағыш, яғни «жарықпен жалғау» дегенді білдіреді. Кейде оптожұптағыш, оптикалық оқшаулағыш, оптикалық оқшаулағыш және т.б. деп те аталады. Ол жарық шығаратын элементтен және жарық қабылдайтын элементтен тұрады және кіріс бүйірлік тізбек пен шығыс бүйірлік тізбекті оптикалық сигнал арқылы байланыстырады. Бұл тізбектер арасында электрлік байланыс жоқ, басқаша айтқанда, оқшауланған күйде. Сондықтан кіріс пен шығыс арасындағы тізбек байланысы бөлек және тек сигнал беріледі. Кіріс пен шығыс арасында жоғары кернеулі оқшаулаумен айтарлықтай әртүрлі кіріс және шығыс кернеу деңгейлері бар тізбектерді сенімді түрде қосыңыз.
Сонымен қатар, бұл жарық сигналын беру немесе бұғаттау арқылы ол қосқыш ретінде әрекет етеді. Толық принципі мен механизмі кейінірек түсіндіріледі, бірақ фотоэлементтің жарық шығаратын элементі - жарық диоды (жарық шығаратын диод).
1960 жылдардан 1970 жылдарға дейін, жарықдиодтар ойлап табылып, олардың технологиялық жетістіктері айтарлықтай болған кезде,оптоэлектроникабумға айналды. Сол кезде әртүрліоптикалық құрылғыларойлап табылды, фотоэлектрлік муфта солардың бірі болды. Кейіннен оптоэлектроника біздің өмірімізге тез еніп кетті.
① Принцип/механизм
Оптожұптың жұмыс принципі - жарық шығаратын элемент кіріс электр сигналын жарыққа түрлендіреді, ал жарық қабылдайтын элемент жарықтың кері электр сигналын шығыс бүйірлік тізбегіне береді. Жарық шығаратын элемент пен жарық қабылдайтын элемент сыртқы жарық блогының ішкі жағында орналасқан және екеуі жарықты өткізу үшін бір-біріне қарама-қарсы орналасқан.
Жарық шығаратын элементтерде қолданылатын жартылай өткізгіш - жарық диоды (жарық шығаратын диод). Екінші жағынан, жарық қабылдайтын құрылғыларда пайдалану ортасына, сыртқы өлшеміне, бағасына және т.б. байланысты көптеген жартылай өткізгіштер қолданылады, бірақ жалпы алғанда, ең көп қолданылатыны - фототранзистор.
Фототранзисторлар жұмыс істемей тұрған кезде кәдімгі жартылай өткізгіштер сияқты токты аз өткізеді. Жарық түскен кезде, фототранзистор P типті жартылай өткізгіштің және N типті жартылай өткізгіштің бетінде фотоэлектромоторлық күш тудырады, N типті жартылай өткізгіштегі тесіктер p аймағына, p аймағындағы бос электронды жартылай өткізгіш n аймағына ағады, ал ток ағады.
Фототранзисторлар фотодиодтар сияқты сезімтал емес, бірақ олар шығыс сигналын кіріс сигналынан жүздегеннен 1000 есеге дейін күшейту әсеріне ие (ішкі электр өрісіне байланысты). Сондықтан олар әлсіз сигналдарды да қабылдай алатындай сезімтал, бұл артықшылық.
Шын мәнінде, біз көріп отырған «жарық блоктаушы» - дәл сондай принципі мен механизмі бар электрондық құрылғы.
Дегенмен, жарық үзгіштер әдетте сенсорлар ретінде пайдаланылады және жарық шығаратын элемент пен жарық қабылдайтын элемент арасында жарықты бөгейтін затты өткізу арқылы өз рөлін орындайды. Мысалы, оны сауда автоматтары мен банкоматтардағы монеталар мен банкноттарды анықтау үшін пайдалануға болады.
② Ерекшеліктері
Оптожұп сигналдарды жарық арқылы беретіндіктен, кіріс және шығыс жақтары арасындағы оқшаулау маңызды ерекшелік болып табылады. Жоғары оқшаулау шуылға оңай әсер етпейді, сонымен қатар көршілес тізбектер арасындағы кездейсоқ ток ағынының алдын алады, бұл қауіпсіздік тұрғысынан өте тиімді. Ал құрылымның өзі салыстырмалы түрде қарапайым және ақылға қонымды.
Ұзақ тарихының арқасында әртүрлі өндірушілердің бай өнімдерінің қатары оптожұптардың бірегей артықшылығы болып табылады. Физикалық байланыс болмағандықтан, бөлшектер арасындағы тозу аз және қызмет ету мерзімі ұзағырақ. Екінші жағынан, жарық тиімділігінің ауытқуы оңай болатын сипаттамалары да бар, себебі жарық диоды уақыт өте келе және температураның өзгеруімен баяу нашарлайды.
Әсіресе, мөлдір пластиктің ішкі бөлігі ұзақ уақыт бойы бұлыңғыр болып кетсе, жарық жақсы түсе алмайды. Дегенмен, кез келген жағдайда, механикалық жанасумен салыстырғанда қызмет ету мерзімі тым ұзақ.
Фототранзисторлар, әдетте, фотодиодтарға қарағанда баяу жұмыс істейді, сондықтан олар жоғары жылдамдықты байланыс үшін пайдаланылмайды. Дегенмен, бұл кемшілік емес, себебі кейбір компоненттердің шығыс жағында жылдамдықты арттыру үшін күшейту тізбектері бар. Шын мәнінде, барлық электрондық тізбектер жылдамдықты арттыруды қажет етпейді.
③ Қолданылуы
Фотоэлектрлік муфталарнегізінен коммутациялық жұмыс үшін қолданылады. Схема коммутаторды қосу арқылы қуатталады, бірақ жоғарыда аталған сипаттамалар, әсіресе оқшаулау және ұзақ қызмет ету мерзімі тұрғысынан ол жоғары сенімділікті қажет ететін жағдайларға өте қолайлы. Мысалы, шу медициналық электроника мен аудио жабдықтардың/байланыс жабдықтарының жауы болып табылады.
Ол сондай-ақ қозғалтқыш жетек жүйелерінде қолданылады. Қозғалтқыштың себебі, оны басқарған кезде жылдамдық инвертормен басқарылады, бірақ ол жоғары шығысқа байланысты шу шығарады. Бұл шу қозғалтқыштың істен шығуына ғана емес, сонымен қатар перифериялық құрылғыларға әсер ететін «жер» арқылы ағып кетеді. Атап айтқанда, ұзын сымдары бар жабдық бұл жоғары шығыс шуын оңай қабылдайды, сондықтан егер ол зауытта орын алса, үлкен шығындарға әкеледі және кейде ауыр апаттарға әкеледі. Коммутация үшін жоғары оқшауланған оптоэлементтерді пайдалану арқылы басқа тізбектер мен құрылғыларға әсерді азайтуға болады.
Екіншіден, оптомуфталарды қалай таңдау және пайдалану керек
Өнімді жобалауда қолдану үшін дұрыс оптожұпты қалай пайдалануға болады? Төмендегі микроконтроллерді әзірлеу инженерлері оптожұпты қалай таңдау және пайдалану керектігін түсіндіреді.
① Әрқашан ашық және әрқашан жабық
Фотомуфталардың екі түрі бар: кернеу берілмеген кезде қосқыш өшірілетін (өшірілетін) түрі, кернеу берілмеген кезде қосқыш қосылатын (өшірілетін) түрі және кернеу болмаған кезде қосқыш қосылатын түрі. Кернеу берілсе, қосқыш қосылады және өшеді.
Біріншісі қалыпты ашық деп аталады, ал екіншісі қалыпты жабық деп аталады. Қалай таңдау керек, алдымен сізге қандай тізбек қажет екеніне байланысты.
② Шығыс тогын және қолданылатын кернеуді тексеріңіз
Фотомуфталар сигналды күшейту қасиетіне ие, бірақ кернеу мен токты әрқашан өз қалауы бойынша өткізе бермейді. Әрине, ол номиналды, бірақ кіріс жағынан қажетті шығыс тогына сәйкес кернеу берілуі керек.
Егер өнімнің техникалық сипаттамаларын қарастырсақ, тік ось шығыс тогы (коллектор тогы), ал көлденең ось кіріс кернеуі (коллектор-эмиттер кернеуі) болатын диаграмманы көре аламыз. Коллектор тогы жарық диодының жарығының қарқындылығына байланысты өзгереді, сондықтан кернеуді қажетті шығыс тогына сәйкес қолданыңыз.
Дегенмен, сіз мұнда есептелген шығыс тогы таңқаларлықтай аз деп ойлауыңыз мүмкін. Бұл уақыт өте келе жарық диодының тозуын ескере отырып, сенімді түрде шығарыла алатын ток мәні, сондықтан ол максималды номиналды мәннен аз.
Керісінше, шығыс тогы үлкен емес жағдайлар болады. Сондықтан, оптожалғағышты таңдаған кезде «шығыс тогын» мұқият тексеріп, оған сәйкес келетін өнімді таңдаңыз.
③ Максималды ток
Максималды өткізгіштік тогы - оптожалғағыш өткізгіш кезінде төтеп бере алатын максималды ток мәні. Тағы да, сатып алмас бұрын, жобаға қанша шығыс қажет екенін және кіріс кернеуі қандай екенін білуіміз керек. Максималды мән мен пайдаланылатын ток шектеулер емес, белгілі бір маржа бар екеніне көз жеткізіңіз.
④ Фотомуфтаны дұрыс орнатыңыз
Дұрыс оптоэлемент таңдағаннан кейін, оны нақты жобада қолданайық. Орнатудың өзі оңай, тек әрбір кіріс және шығыс тізбегіне қосылған терминалдарды жалғаңыз. Дегенмен, кіріс және шығыс жақтарын дұрыс бағыттамау үшін абай болу керек. Сондықтан, деректер кестесіндегі белгілерді де тексеру керек, сонда сіз баспа платасын салғаннан кейін фотоэлектрлікэлемент табанының дұрыс емес екенін байқамайсыз.
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 29 шілде