Optocoupler, anu nyambungkeun sirkuit nganggo sinyal optik salaku médium, mangrupikeun unsur anu aktip di daérah dimana precision tinggi penting pisan, sapertos akustik, ubar sareng industri, kusabab versatility sareng reliabilitas anu luhur, sapertos daya tahan sareng insulasi.
Tapi iraha sareng dina kaayaan naon optocoupler damel, sareng naon prinsipna? Atawa mun anjeun sabenerna make photocoupler dina karya éléktronika sorangan, Anjeun bisa jadi teu nyaho kumaha carana milih sarta ngagunakeun éta. Kusabab optocoupler mindeng bingung jeung "phototransistor" jeung "photodiode". Ku alatan éta, naon photocoupler bakal diwanohkeun dina artikel ieu.
Naon ari photocoupler?
Optocoupler mangrupikeun komponén éléktronik anu étimologina optik
coupler, nu hartina "gandeng jeung lampu". Kadang ogé katelah optocoupler, isolator optik, insulasi optik, jsb Ieu diwangun ku elemen emitting lampu sarta elemen panarima lampu, sarta nyambungkeun circuit samping input sarta sirkuit samping kaluaran ngaliwatan sinyal optik. Teu aya sambungan listrik antara sirkuit ieu, dina basa sejen, dina kaayaan insulasi. Ku alatan éta, sambungan sirkuit antara input jeung kaluaran misah tur ngan sinyal dikirimkeun. Aman sambungkeun sirkuit kalayan tingkat tegangan input sareng kaluaran anu béda-béda, kalayan insulasi tegangan tinggi antara input sareng kaluaran.
Salaku tambahan, ku ngirimkeun atanapi ngahalangan sinyal cahaya ieu, éta janten saklar. Prinsip sareng mékanisme anu lengkep bakal dijelaskeun engké, tapi unsur pemancar cahaya tina photocoupler nyaéta LED (light emitting diode).
Ti taun 1960-an nepi ka 1970-an, nalika led diciptakeun sareng kamajuan téknologina signifikan,optéléktronikajanten booming. Waktu éta, rupa-rupaalat optikanu nimukeun, sarta coupler photoelectric éta salah sahijina. Salajengna, optoelectronics gancang tembus kana kahirupan urang.
① Prinsip/mékanisme
Prinsip optocoupler nyaéta yén unsur cahaya-emitting ngarobah sinyal listrik input kana lampu, sarta unsur cahaya-narima transmits lampu deui sinyal listrik ka sirkuit samping kaluaran. Unsur pemancar cahaya sareng unsur panampi cahaya aya dina bagian jero blok cahaya éksternal, sareng duana silih sabalikna pikeun ngirimkeun cahaya.
Semikonduktor anu digunakeun dina elemen pemancar cahaya nyaéta LED (light-emitting diode). Di sisi anu sanés, aya seueur jinis semikonduktor anu dianggo dina alat anu nampi lampu, gumantung kana lingkungan pamakean, ukuran éksternal, harga, sareng sajabana, tapi sacara umum, anu paling sering dianggo nyaéta phototransistor.
Lamun teu bisa dipake, phototransistor mawa saeutik arus nu semikonduktor biasa ngalakukeun. Nalika kajadian cahaya di dinya, phototransistor ngahasilkeun gaya photoelectromotive dina beungeut P-tipe semikonduktor jeung N-tipe semikonduktor, liang dina N-tipe semikonduktor ngalir kana wewengkon p, éléktron bébas semikonduktor di wewengkon p ngalir. kana n wewengkon, sarta arus bakal ngalir.
Phototransistor henteu responsif sapertos fotodioda, tapi ogé gaduh pangaruh ngagedékeun kaluaran dugi ka ratusan dugi ka 1.000 kali sinyal input (kusabab médan listrik internal). Ku alatan éta, aranjeunna cukup sénsitip pikeun nyokot sinyal malah lemah, nu mangrupa kaunggulan.
Kanyataanna, "pameungpeuk lampu" anu urang tingali mangrupikeun alat éléktronik anu prinsip sareng mékanisme anu sami.
Sanajan kitu, interrupters lampu biasana dipaké salaku sénsor sarta ngalaksanakeun peran maranéhanana ku cara ngalirkeun hiji objék blocking lampu antara unsur-emitting cahaya jeung elemen cahaya-narima. Salaku conto, éta tiasa dianggo pikeun ngadeteksi koin sareng uang kertas dina mesin vending sareng ATM.
② Fitur
Kusabab optocoupler ngirimkeun sinyal ngaliwatan cahaya, insulasi antara sisi input sareng sisi kaluaran mangrupikeun fitur utama. Insulasi anu luhur henteu gampang kapangaruhan ku bising, tapi ogé nyegah aliran arus anu teu kahaja antara sirkuit anu padeukeut, anu efektif pisan dina hal kaamanan. Jeung struktur sorangan kawilang basajan tur lumrah.
Kusabab sajarahna anu panjang, jajaran produk anu beunghar tina rupa-rupa pabrik ogé mangrupikeun kaunggulan unik tina optocoupler. Kusabab teu aya kontak fisik, ngagem antara bagian leutik, sareng umurna langkung panjang. Di sisi séjén, aya ogé ciri yén efisiensi luminous gampang turun naek, sabab LED lalaunan bakal deteriorate kalawan ngalirkeun waktu jeung parobahan suhu.
Utamana lamun komponén internal tina plastik transparan keur lila, jadi mendung, teu bisa jadi lampu pohara alus. Nanging, dina sagala hal, umurna panjang teuing dibandingkeun sareng kontak kontak tina kontak mékanis.
Phototransistor umumna leuwih laun ti photodiodes, jadi teu dipaké pikeun komunikasi-speed tinggi. Sanajan kitu, ieu teu disadvantage a, sakumaha sababaraha komponén boga sirkuit amplifikasi dina sisi kaluaran pikeun ngaronjatkeun kagancangan. Nyatana, henteu sadayana sirkuit éléktronik kedah ningkatkeun kagancangan.
③ Pamakéan
Panyambung photoelectricutamana dipaké pikeun operasi switching. sirkuit bakal energized ku ngahurungkeun switch, tapi tina sudut pandang tina ciri di luhur, utamana insulasi jeung umur panjang, éta ogé cocog pikeun skenario merlukeun reliabiliti tinggi. Salaku conto, bising mangrupikeun musuh éléktronika médis sareng alat audio / alat komunikasi.
Éta ogé dianggo dina sistem drive motor. Alesan pikeun motor nyaéta laju dikontrol ku inverter nalika didorong, tapi ngahasilkeun bising kusabab kaluaran anu luhur. Noise ieu teu ngan bakal ngabalukarkeun motor sorangan gagal, tapi ogé ngalir ngaliwatan "taneuh" mangaruhan périferal. Khususna, alat-alat anu nganggo kabel panjang gampang nyandak sora 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 optocouplers insulated kacida pikeun switching, dampak dina sirkuit sejen tur alat bisa minimal.
Kadua, kumaha carana milih sareng nganggo optocoupler
Kumaha ngagunakeun optocoupler katuhu pikeun aplikasi dina desain produk? Insinyur pamekaran mikrokontroler di handap ieu bakal ngajelaskeun kumaha milih sareng nganggo optocoupler.
① Salawasna buka jeung salawasna nutup
Aya dua jinis photocoupler: jinis dimana saklar dipareuman (pareum) nalika teu aya tegangan anu diterapkeun, jinis dimana saklar dihurungkeun (pareum) nalika tegangan diterapkeun, sareng jinis dimana saklar dihurungkeun. dihurungkeun lamun euweuh tegangan. Larapkeun sareng mareuman nalika tegangan diterapkeun.
Nu kahiji disebut normally open, jeung nu kadua disebut normally closed. Kumaha carana milih, mimitina gumantung kana jenis sirkuit nu peryogi.
② Pariksa arus kaluaran sareng tegangan anu diterapkeun
Photocouplers boga sipat amplifying sinyal, tapi teu salawasna ngaliwatan tegangan jeung arus di will. Tangtosna, éta dipeunteun, tapi tegangan kedah diterapkeun ti sisi input dumasar kana arus kaluaran anu dipikahoyong.
Lamun urang tingali dina lambar data produk, urang tiasa ningali bagan dimana sumbu nangtung nyaéta arus kaluaran (arus kolektor) jeung sumbu horizontal nyaéta tegangan input (tegangan kolektor-emitor). Arus collector beda-beda nurutkeun inténsitas lampu LED, jadi nerapkeun tegangan nurutkeun arus kaluaran nu dipikahoyong.
Najan kitu, anjeun bisa mikir yén kaluaran ayeuna diitung di dieu téh heran leutik. Ieu nilai ayeuna nu masih bisa reliably kaluaran sanggeus nyokot kana akun deterioration tina LED kana waktu, jadi éta kirang ti rating maksimum.
Sabalikna, aya kasus dimana arus kaluaran henteu ageung. Ku alatan éta, nalika milih optocoupler, pastikeun taliti pariksa "arus kaluaran" tur pilih produk nu cocog eta.
③ Arus maksimum
Arus konduksi maksimum nyaéta nilai arus maksimum anu optocoupler tiasa tahan nalika ngalaksanakeun. Sakali deui, urang kedah mastikeun yén urang terang sabaraha kaluaran anu diperyogikeun proyék sareng naon tegangan input sateuacan urang ngagaleuh. Pastikeun yén nilai maksimum sarta arus dipaké teu wates, tapi aya sababaraha margin.
④ Setel photocoupler nu bener
Saatos milih optocoupler anu leres, hayu urang dianggo dina proyék nyata. Pamasangan sorangan gampang, ngan sambungkeun terminal disambungkeun ka unggal sirkuit sisi input jeung sirkuit sisi kaluaran. Tapi, ati-ati kedah dilakukeun supados henteu misorient sisi input sareng sisi kaluaran. Kituna, anjeun ogé kudu pariksa simbol dina tabel data, ku kituna anjeun moal manggihan yén foot coupler photoelectric salah sanggeus ngagambar dewan PCB.
waktos pos: Jul-29-2023