Орта ретінде оптикалық сигналдарды қолданатын тізбектерді қосатын оптокоуплерлер беріктік пен оқшаулау сияқты жоғары әмбебаптығы мен сенімділігіне байланысты акустика, медицина және өнеркәсіп сияқты жоғары дәлдік қажет салаларда белсенді элемент болып табылады.
Бірақ оптокоуплер қашан және қандай жағдайларда жұмыс істейді және оның астарында қандай принцип жатыр?Немесе сіз өзіңіздің электроника жұмысыңызда фотомуфтаны пайдаланған кезде, оны қалай таңдау және пайдалану керектігін білмеуіңіз мүмкін.Өйткені оптокоуплер көбінесе «фототранзистор» және «фотодиодпен» шатастырылады.Сондықтан осы мақалада фотобайланыс дегеніміз не туралы айтылады.
Фотобайланыс дегеніміз не?
Оптокоуплер этимологиясы оптикалық болып табылатын электрондық компонент болып табылады
қосқыш, бұл «жарықпен қосылу» дегенді білдіреді.Кейде оптикалық қосқыш, оптикалық изолятор, оптикалық оқшаулау және т.б. деп те аталады. Ол жарық шығаратын элемент пен жарық қабылдағыш элементтен тұрады және кіріс және шығыс бүйірлік тізбекті оптикалық сигнал арқылы қосады.Бұл тізбектер арасында электрлік байланыс жоқ, басқаша айтқанда, оқшаулау күйінде.Сондықтан кіріс пен шығыс арасындағы тізбек байланысы бөлек және тек сигнал беріледі.Кіріс және шығыс арасындағы кернеудің жоғары оқшаулауы бар, кіріс және шығыс кернеу деңгейлері айтарлықтай әртүрлі тізбектерді қауіпсіз қосыңыз.
Сонымен қатар, бұл жарық сигналын беру немесе блоктау арқылы ол коммутатор ретінде әрекет етеді.Егжей-тегжейлі принципі мен механизмі кейінірек түсіндіріледі, бірақ фотомуфтаның жарық шығаратын элементі жарық диодты (жарық диод) болып табылады.
1960-1970 жылдар аралығында жарық диодтары ойлап табылған және олардың технологиялық жетістіктері айтарлықтай болған кезде,оптоэлектроникабумға айналды.Ол кезде әртүрліоптикалық құрылғыларойлап табылды және фотоэлектрлік қосқыш солардың бірі болды.Кейіннен оптоэлектроника біздің өмірімізге тез еніп кетті.
① Принцип/механизм
Оптоэлементтің жұмыс істеу принципі мынада: жарық шығаратын элемент кіріс электр сигналын жарыққа түрлендіреді, ал жарық қабылдаушы элемент жарықтың кері электр сигналын шығыс жағындағы тізбекке береді.Жарық шығаратын элемент пен жарық қабылдау элементі сыртқы жарық блогының ішкі жағында, ал екеуі жарықты өткізу үшін бір-біріне қарама-қарсы орналасқан.
Жарық шығаратын элементтерде қолданылатын жартылай өткізгіш - жарықдиодты (жарық диод).Екінші жағынан, жарық қабылдау құрылғыларында қолданылатын ортасына, сыртқы өлшеміне, бағасына және т.б. байланысты жартылай өткізгіштердің көптеген түрлері бар, бірақ жалпы алғанда, ең көп қолданылатыны фототранзистор болып табылады.
Жұмыс істемейтін кезде фототранзисторлар кәдімгі жартылай өткізгіштер атқаратын токты аз ғана өткізеді.Ол жерге жарық түскенде фототранзистор Р-типті жартылай өткізгіштің және N-типті жартылай өткізгіштің бетінде фотоэлектр қозғаушы күшін тудырады, N-типті жартылай өткізгіштегі тесіктер p аймағына, p аймағындағы бос электрон жартылай өткізгіш ағады. n аймағына түседі, ал ток ағады.
Фототранзисторлар фотодиодтар сияқты жауап бермейді, бірақ олар кіріс сигналынан жүздеген 1000 есеге дейін (ішкі электр өрісіне байланысты) шығысты күшейтетін әсерге ие.Сондықтан олар тіпті әлсіз сигналдарды қабылдауға жеткілікті сезімтал, бұл артықшылық.
Шын мәнінде, біз көріп отырған «жарық блокаторы» бірдей принципі мен механизмі бар электронды құрылғы.
Дегенмен, жарық сөндіргіштер әдетте сенсорлар ретінде пайдаланылады және жарық шығаратын элемент пен жарық қабылдау элементінің арасында жарықты блоктайтын объектіні өткізу арқылы өз рөлін орындайды.Мысалы, оны автоматтар мен банкоматтардағы монеталар мен банкноттарды анықтау үшін пайдалануға болады.
② Мүмкіндіктер
Оптокоуплер сигналдарды жарық арқылы жіберетіндіктен, кіріс және шығыс жағы арасындағы оқшаулау басты мүмкіндік болып табылады.Жоғары оқшаулау шу оңай әсер етпейді, сонымен қатар іргелес тізбектер арасындағы кездейсоқ ток ағынын болдырмайды, бұл қауіпсіздік тұрғысынан өте тиімді.Ал құрылымның өзі салыстырмалы түрде қарапайым және ақылға қонымды.
Ұзақ тарихының арқасында әртүрлі өндірушілердің бай өнімдерінің тізбегі де оптоэлементтердің бірегей артықшылығы болып табылады.Физикалық байланыс болмағандықтан, бөлшектер арасындағы тозу аз, ал қызмет мерзімі ұзағырақ.Екінші жағынан, жарық диодты шамы уақыт пен температураның өзгеруіне байланысты баяу нашарлайтындықтан, жарық тиімділігін өзгерту оңай болатын сипаттамалар бар.
Әсіресе, мөлдір пластиктің ішкі құрамдас бөлігі ұзақ уақыт бойы бұлтты болған кезде, ол өте жақсы жарық бола алмайды.Дегенмен, кез келген жағдайда механикалық контактінің контактілі контактісімен салыстырғанда қызмет мерзімі тым ұзақ.
Фототранзисторлар әдетте фотодиодтарға қарағанда баяу, сондықтан олар жоғары жылдамдықты байланыс үшін пайдаланылмайды.Дегенмен, бұл кемшілік емес, өйткені кейбір компоненттердің шығыс жағында жылдамдықты арттыру үшін күшейту схемалары бар.Шындығында, барлық электронды схемалар жылдамдықты арттыруды қажет етпейді.
③ Қолданылуы
Фотоэлектрлік қосқыштарнегізінен коммутациялық жұмыс үшін қолданылады.Схема коммутаторды қосу арқылы қуаттандырылады, бірақ жоғарыда аталған сипаттамалар, әсіресе оқшаулау және ұзақ қызмет ету тұрғысынан, ол жоғары сенімділікті қажет ететін сценарийлерге жақсы сәйкес келеді.Мысалы, шу медициналық электроника мен аудио аппаратураның/коммуникациялық жабдықтың жауы болып табылады.
Ол сондай-ақ қозғалтқышты басқару жүйелерінде қолданылады.Қозғалтқыштың себебі - қозғалыс кезінде жылдамдық инвертор арқылы басқарылады, бірақ ол жоғары өнімділікке байланысты шуды тудырады.Бұл шу қозғалтқыштың істен шығуына әкеліп қана қоймайды, сонымен қатар перифериялық құрылғыларға әсер ететін «жер» арқылы ағып кетеді.Атап айтқанда, ұзын сымдары бар жабдық бұл жоғары шығыс шуды оңай қабылдайды, сондықтан бұл зауытта орын алса, ол үлкен шығындарға әкеледі және кейде ауыр апаттарға әкеледі.Ауыстыру үшін жоғары оқшауланған оптокоуплерлерді пайдалану арқылы басқа тізбектер мен құрылғыларға әсерді азайтуға болады.
Екіншіден, оптикалық қосқыштарды қалай таңдауға және пайдалануға болады
Өнімнің дизайнында қолдану үшін дұрыс оптикалық қосқышты қалай пайдалануға болады?Төмендегі микроконтроллерді әзірлеуші инженерлер оптоконтроллерді таңдау және пайдалану жолын түсіндіреді.
① Әрқашан ашық және әрқашан жабық
Фотобайланыстырғыштардың екі түрі бар: кернеу қосылмаған кезде ажыратқыш өшетін (өшірілетін), кернеу берілген кезде қосқыш қосылатын (өшірілетін) түрі және ажыратқыш түрі. кернеу болмаған кезде қосылады.Кернеу қолданылған кезде қолданыңыз және өшіріңіз.
Біріншісі қалыпты ашық, ал екіншісі қалыпты жабық деп аталады.Қалай таңдау керек, алдымен сізге қандай схема қажет екеніне байланысты.
② Шығу тогы мен қолданылатын кернеуді тексеріңіз
Фотомуфталар сигналды күшейту қасиетіне ие, бірақ әрқашан кернеу мен ток арқылы өз қалауы бойынша өте бермейді.Әрине, ол номиналды, бірақ қажетті шығыс токына сәйкес кіріс жағынан кернеуді қолдану керек.
Өнімнің деректер парағын қарасақ, тік ось шығыс ток (коллектор тогы) және көлденең ось кіріс кернеуі (коллектор-эмиттер кернеуі) болатын диаграмманы көре аламыз.Коллектордың тогы жарық диодты шамның қарқындылығына байланысты өзгереді, сондықтан кернеуді қажетті шығыс токына сәйкес қолданыңыз.
Дегенмен, мұнда есептелген шығыс тогы таңқаларлық аз деп ойлауыңыз мүмкін.Бұл уақыт өте келе жарық диодының нашарлауын ескергеннен кейін де сенімді түрде шығарылуы мүмкін ағымдағы мән, сондықтан ол максималды рейтингтен аз.
Керісінше, шығыс тогы үлкен емес жағдайлар бар.Сондықтан, оптикалық қосқышты таңдағанда, «шығыс тогын» мұқият тексеріп, оған сәйкес келетін өнімді таңдаңыз.
③ Максималды ток
Максималды өткізгіштік ток - оптоэлемент өткізген кезде төтеп бере алатын максималды ток мәні.Тағы да, біз сатып алудан бұрын жобаға қанша шығыс қажет екенін және кіріс кернеуінің қандай екенін білуіміз керек.Максималды мән мен пайдаланылатын ток шек емес екеніне, бірақ кейбір маржа бар екеніне көз жеткізіңіз.
④ Фотомуфтаны дұрыс орнатыңыз
Оптокоуптерді дұрыс таңдап, оны нақты жобада қолданайық.Орнатудың өзі оңай, әрбір кіріс тізбегіне және шығыс жағындағы тізбекке жалғанған терминалдарды жалғаңыз.Дегенмен, кіріс және шығыс жағын бұрмалаудан сақ болу керек.Сондықтан, сіз сондай-ақ деректер кестесіндегі таңбаларды тексеруіңіз керек, осылайша ПХД тақтасын сызғаннан кейін фотоэлектрлік қосқыш табанының дұрыс емес екенін таппайсыз.
Жіберу уақыты: 29 шілде 2023 ж