Optocoupler, anu nyambungkeun sirkuit nganggo sinyal optik salaku médiana, mangrupikeun unsur anu aktip di daérah dimana presisi anu luhur penting pisan, sapertos akustik, kadokteran sareng industri, kusabab versatility sareng reliabilitas anu luhur, sapertos daya tahan sareng insulasi.
Tapi iraha sareng dina kaayaan kumaha optocoupler tiasa dianggo, sareng naon prinsip di balikna? Atanapi nalika anjeun leres-leres nganggo photocoupler dina padamelan éléktronik anjeun nyalira, anjeun panginten henteu terang kumaha milih sareng nganggona. Kusabab optocoupler sering bingung sareng "phototransistor" sareng "photodiode". Ku alatan éta, naon ari photocoupler bakal diwanohkeun dina tulisan ieu.
Naon ari photocoupler téh?
Optocoupler nyaéta komponén éléktronik anu étimologina optik
coupler, anu hartosna "kopling sareng cahaya." Kadang-kadang ogé katelah optocoupler, isolator optik, insulasi optik, jsb. Ieu diwangun ku élémen anu ngaluarkeun cahaya sareng élémen anu nampi cahaya, sareng nyambungkeun sirkuit sisi input sareng sirkuit sisi output ngalangkungan sinyal optik. Teu aya sambungan listrik antara sirkuit ieu, ku kecap sanésna, dina kaayaan insulasi. Ku alatan éta, sambungan sirkuit antara input sareng output misah sareng ngan ukur sinyal anu dikirimkeun. Sambungkeun sirkuit kalayan aman kalayan tingkat tegangan input sareng output anu béda sacara signifikan, kalayan insulasi tegangan tinggi antara input sareng output.
Salian ti éta, ku cara ngirimkeun atanapi meungpeuk sinyal cahaya ieu, éta bertindak salaku saklar. Prinsip sareng mékanisme anu lengkep bakal dijelaskeun engké, tapi unsur anu ngaluarkeun cahaya tina photocoupler nyaéta LED (light emitting diode).
Ti taun 1960-an nepi ka taun 1970-an, nalika lampu LED diciptakeun sareng kamajuan téknologina signifikan,optoéléktronikjanten booming. Dina waktos éta, rupa-rupaalat optikdiciptakeun, sareng coupler fotolistrik mangrupikeun salah sahijina. Salajengna, optoéléktronik gancang nyerep kana kahirupan urang.
① Prinsip/mékanisme
Prinsip optocoupler nyaéta élémen anu ngaluarkeun cahaya ngarobah sinyal listrik input jadi cahaya, sarta élémen anu narima cahaya ngirimkeun sinyal listrik cahaya deui ka sirkuit sisi kaluaran. Élémen anu ngaluarkeun cahaya jeung élémen anu narima cahaya aya di jero blok cahaya éksternal, sarta duanana silih pahareup-hareup pikeun ngirimkeun cahaya.
Semikonduktor anu dianggo dina élémen anu ngaluarkeun cahaya nyaéta LED (light-emitting diode). Di sisi séjén, aya seueur jinis semikonduktor anu dianggo dina alat panampi cahaya, gumantung kana lingkungan panggunaan, ukuran éksternal, harga, jsb., tapi sacara umum, anu paling umum dianggo nyaéta phototransistor.
Nalika teu jalan, fototransistor ngan ukur mawa saeutik arus sapertos semikonduktor biasa. Nalika cahaya datang ka dinya, fototransistor ngahasilkeun gaya fotoéléktromotif dina permukaan semikonduktor tipe-P sareng semikonduktor tipe-N, liang dina semikonduktor tipe-N ngalir ka daérah p, semikonduktor éléktron bébas di daérah p ngalir ka daérah n, sareng arus bakal ngalir.
Fototransistor teu sakumaha responsifna sapertos fotodioda, tapi éta ogé gaduh pangaruh pikeun nguatkeun kaluaran ka ratusan dugi ka 1.000 kali sinyal input (kusabab medan listrik internal). Ku kituna, éta cukup sénsitip pikeun ngarékam sinyal anu lemah, anu mangrupikeun kaunggulan.
Kanyataanna, "pamblokir cahaya" anu urang tingali nyaéta alat éléktronik anu gaduh prinsip sareng mékanisme anu sami.
Nanging, panyadap cahaya biasana dianggo salaku sénsor sareng ngalaksanakeun peranna ku cara ngalirkeun objék anu ngahalangan cahaya antara élémen anu ngaluarkeun cahaya sareng élémen anu nampi cahaya. Salaku conto, éta tiasa dianggo pikeun ngadeteksi koin sareng uang kertas dina mesin penjual otomatis sareng ATM.
② Fitur
Kusabab optocoupler ngirimkeun sinyal ngaliwatan cahaya, insulasi antara sisi input sareng sisi output mangrupikeun fitur utama. Insulasi anu luhur henteu gampang kapangaruhan ku noise, tapi ogé nyegah aliran arus anu teu dihaja antara sirkuit anu padeukeut, anu épéktip pisan dina hal kaamanan. Sareng strukturna sorangan relatif saderhana sareng masuk akal.
Kusabab sajarahna anu panjang, rupa-rupa produk ti sababaraha pabrik ogé mangrupikeun kaunggulan unik optocoupler. Kusabab teu aya kontak fisik, karusakan antara bagian-bagianna leutik, sareng umurna langkung lami. Di sisi anu sanés, aya ogé ciri yén efisiensi cahaya gampang turun naik, sabab LED bakal laun-laun ruksak ku waktos sareng parobahan suhu.
Utamana nalika komponén internal plastik transparan salami lami janten keruh, éta moal tiasa masihan cahaya anu saé. Nanging, kumaha waé ogé, umurna langkung lami dibandingkeun sareng kontak mékanis.
Fototransistor umumna leuwih laun tibatan fotodioda, janten henteu dianggo pikeun komunikasi kecepatan tinggi. Nanging, ieu sanés kalemahan, sabab sababaraha komponén gaduh sirkuit amplifikasi dina sisi kaluaran pikeun ningkatkeun kecepatan. Nyatana, henteu sadaya sirkuit éléktronik kedah ningkatkeun kecepatan.
③ Pamakéan
Kopling fotolistrikutamina dianggo pikeun operasi switching. Sirkuit bakal dikuatkeun ku cara ngahurungkeun saklar, tapi tina sudut pandang karakteristik di luhur, khususna insulasi sareng umur panjang, éta cocog pisan pikeun skénario anu meryogikeun reliabilitas anu luhur. Salaku conto, noise mangrupikeun musuh éléktronik médis sareng alat audio/alat komunikasi.
Ieu ogé dianggo dina sistem panggerak motor. Alesanna nyaéta kecepatan dikontrol ku inverter nalika digerakkeun, tapi ngahasilkeun noise kusabab kaluaran anu luhur. Noise ieu henteu ngan ukur bakal nyababkeun motor sorangan gagal, tapi ogé ngalir ngaliwatan "ground" anu mangaruhan periferal. Khususna, alat-alat anu nganggo kabel panjang gampang ngadeteksi noise kaluaran anu luhur ieu, janten upami éta kajantenan di pabrik, éta bakal nyababkeun karugian anu ageung sareng kadang-kadang nyababkeun kacilakaan anu serius. Ku ngagunakeun optocoupler anu diisolasi kalayan luhur pikeun switching, dampakna kana sirkuit sareng alat sanés tiasa diminimalkeun.
Kadua, kumaha milih sareng nganggo optocoupler
Kumaha cara ngagunakeun optocoupler anu pas pikeun aplikasi dina desain produk? Insinyur pamekaran mikrokontroler ieu bakal ngajelaskeun kumaha milih sareng ngagunakeun optocoupler.
① Salawasna muka sareng salawasna nutup
Aya dua jinis photocoupler: jinis anu saklarna dipareuman (pareum) nalika teu aya tegangan anu diterapkeun, jinis anu saklarna dihurungkeun (pareum) nalika aya tegangan anu diterapkeun, sareng jinis anu saklarna dihurungkeun nalika teu aya tegangan. Terapkeun sareng pareum nalika aya tegangan anu diterapkeun.
Anu kahiji disebut normally open, sareng anu kadua disebut normally closed. Kumaha milihna, mimitina gumantung kana jinis sirkuit anu anjeun peryogikeun.
② Pariksa arus kaluaran sareng tegangan anu diterapkeun
Photocoupler mibanda sipat pikeun nguatkeun sinyal, tapi henteu salawasna ngaliwat tegangan sareng arus sakumaha karepna. Tangtosna, éta dipeunteun, tapi tegangan kedah diterapkeun ti sisi input numutkeun arus kaluaran anu dipikahoyong.
Upami urang ningali lambar data produk, urang tiasa ningali bagan dimana sumbu vertikal nyaéta arus kaluaran (arus kolektor) sareng sumbu horizontal nyaéta tegangan input (tegangan kolektor-emitor). Arus kolektor rupa-rupa numutkeun inténsitas lampu LED, janten terapkeun tegangan numutkeun arus kaluaran anu dipikahoyong.
Nanging, anjeun panginten mikir yén arus kaluaran anu diitung di dieu téh anéh pisan. Ieu mangrupikeun nilai arus anu masih tiasa dikaluarkeun sacara andal saatos merhatoskeun karusakan LED kana waktosna, janten kirang ti rating maksimum.
Sabalikna, aya kasus dimana arus kaluaran henteu ageung. Ku kituna, nalika milih optocoupler, pastikeun pikeun mariksa "arus kaluaran" sacara saksama sareng pilih produk anu cocog sareng éta.
③ Arus maksimum
Arus konduksi maksimum nyaéta nilai arus maksimum anu tiasa ditahan ku optocoupler nalika ngalirkeun arus. Sakali deui, urang kedah mastikeun yén urang terang sabaraha kaluaran anu diperyogikeun ku proyék sareng naon tegangan input sateuacan urang mésér. Pastikeun yén nilai maksimum sareng arus anu dianggo sanés wates, tapi aya sababaraha margin.
④ Setel photocoupler kalayan leres
Saatos milih optocoupler anu pas, hayu urang anggo dina proyék anu nyata. Pamasanganana sorangan gampang, tinggal sambungkeun terminal anu disambungkeun ka unggal sirkuit sisi input sareng sirkuit sisi output. Nanging, kedah ati-ati supados henteu salah arah sisi input sareng sisi output. Ku alatan éta, anjeun ogé kedah mariksa simbol dina tabel data, supados anjeun henteu mendakan yén suku coupler fotolistrik salah saatos ngagambar papan PCB.
Waktos posting: 29-Jul-2023