Optokoppler, die Schaltkreise mit optischen Signalen als Medium verbinden, sind ein Element, das in Bereichen aktiv ist, in denen eine hohe Präzision aufgrund ihrer hohen Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit wie Haltbarkeit und Isolierung unverzichtbar ist, wie Akustik, Medizin und Industrie.
Aber wann und unter welchen Umständen funktioniert der Optokoppler und was ist das Prinzip dahinter? Oder wenn Sie den Fotokoubler in Ihrer eigenen Elektronikarbeit tatsächlich verwenden, wissen Sie möglicherweise nicht, wie Sie ihn auswählen und verwenden. Weil Optocoppler oft mit „Phototransistor“ und „Fotodiode“ verwechselt wird. Daher wird in diesem Artikel ein Photokoppler eingeführt.
Was ist ein Fotokuppler?
Der Optokoppler ist eine elektronische Komponente, deren Etymologie optisch ist
Koppler, was "mit Licht gekoppelt" bedeutet. Manchmal auch als Optokoppler, optischer Isolator, optische Isolierung usw. bezeichnet. Es besteht aus Lichtemittelselement und Lichtempfangelement und verbindet die Eingangsseitenschaltung und den Ausgangsseitungskreis durch optisches Signal. Es gibt keine elektrische Verbindung zwischen diesen Schaltungen, mit anderen Worten in einem Isolationszustand. Daher ist die Schaltungsverbindung zwischen Eingang und Ausgang getrennt und nur das Signal wird übertragen. Schließen Sie Schaltungen sicher mit signifikant unterschiedlichen Eingangs- und Ausgangsspannungsniveaus mit einer hohen Spannungsisolierung zwischen Eingang und Ausgang.
Darüber hinaus wirkt es durch das Senden oder Blockieren dieses Lichtsignals als Schalter. Das detaillierte Prinzip und das detaillierte Mechanismus werden später erklärt, aber das lichtemittierende Element des Photokopplers ist eine LED (leichte Diode).
Von den 1960er bis 1970er Jahren, als LEDs erfunden wurden und ihre technologischen Fortschritte signifikant waren, warenOptoelektronikwurde ein Boom. Zu dieser Zeit verschiedeneOptische Gerätewurden erfunden und der photoelektrische Koppler war einer von ihnen. Anschließend drang die Optoelektronik schnell in unser Leben ein.
① Prinzip/Mechanismus
Das Prinzip des Optokopplers ist, dass das Licht-emittierende Element das elektrische Eingangssignal in Licht umwandelt und das lichtempfindliche Element das lichtrücken elektrische Signal an den Ausgangsseitungskreis überträgt. Das Licht emittierende Element und das Lichtempfangselement befinden sich im Inneren des externen Lichtblocks, und die beiden sind sich gegenseitig gegenüber, um Licht zu übertragen.
Der in lichtemittierende Elemente verwendete Halbleiter ist die LED (lichtemittierende Diode). Auf der anderen Seite gibt es viele Arten von Halbleitern, die in leichten Rezeption Geräten verwendet werden, abhängig von der Nutzungsumgebung, der externen Größe, dem Preis usw., aber im Allgemeinen ist der Phototransistor im Allgemeinen am häufigsten.
Wenn sie nicht arbeiten, tragen die Phototransistoren wenig von der aktuellen, die gewöhnliche Halbleiter tun. Wenn der dort einfallende Licht der Phototransistor eine Photoelektromotivkraft auf der Oberfläche des Halbleitertyps und Halbleitertyps vom P-Typ erzeugt, fließt der freie Elektronen-Halbleiter im P-Region in den N-Region, und der Strom fließt.
Phototransistoren sind nicht so reaktionsschnell wie Fotodioden, aber sie haben auch den Einfluss, den Ausgang auf das Hunderte- bis 1.000 -fache des Eingangssignals (aufgrund des internen elektrischen Feldes) zu verstärken. Daher sind sie empfindlich genug, um selbst schwache Signale aufzunehmen, was von Vorteil ist.
Tatsächlich ist der „Lichtblocker“, den wir sehen, ein elektronisches Gerät mit demselben Prinzip und Mechanismus.
Leichte Unterbrecher werden jedoch normalerweise als Sensoren verwendet und führen ihre Rolle durch, indem sie ein lichtblockierendes Objekt zwischen dem Licht-emittierenden Element und dem lichtrezidiven Element übergeben. Zum Beispiel kann es verwendet werden, um Münzen und Banknoten in Verkaufsautomaten und Geldautomaten zu erkennen.
② Merkmale
Da der Optokoppler Signale durch Licht überträgt, ist die Isolierung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite ein Hauptmerkmal. Eine hohe Isolierung ist nicht leicht durch Rauschen zu beeinflussen, verhindert auch den versehentlichen Stromfluss zwischen benachbarten Schaltungen, was in Bezug auf die Sicherheit äußerst wirksam ist. Und die Struktur selbst ist relativ einfach und vernünftig.
Aufgrund seiner langen Geschichte ist die reiche Produktaufstellung verschiedener Hersteller auch ein einzigartiger Vorteil von Optokoppler. Da es keinen physischen Kontakt gibt, ist der Verschleiß zwischen den Teilen gering und das Leben länger. Andererseits gibt es auch Eigenschaften, dass die leuchtende Effizienz leicht zu schwanken ist, da sich die LED mit Zeit- und Temperaturänderungen langsam verschlechtert.
Vor allem, wenn die interne Komponente des transparenten Kunststoffs für lange Zeit bewölkt wird, kann es nicht sehr gut sein. In jedem Fall ist die Lebensdauer jedoch zu lang im Vergleich zum Kontakt des Kontakts des mechanischen Kontakts.
Phototransistoren sind im Allgemeinen langsamer als Fotodioden, sodass sie nicht für Hochgeschwindigkeitskommunikation verwendet werden. Dies ist jedoch kein Nachteil, da einige Komponenten Verstärkungsschaltungen auf der Ausgangsseite haben, um die Geschwindigkeit zu erhöhen. Tatsächlich müssen nicht alle elektronischen Schaltkreise die Geschwindigkeit erhöhen.
③ Verwendung
Photoelektrische Kopplungenwerden hauptsächlich für den Schaltvorgang verwendet. Die Schaltung wird durch Einschalten des Schalters mit Energie versorgt, aber aus der Sicht der oben genannten Eigenschaften, insbesondere der Isolierung und der langen Lebensdauer, eignet sie sich gut für Szenarien, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern. Zum Beispiel ist Rauschen der Feind der medizinischen Elektronik- und Audiogeräte/Kommunikationsgeräte.
Es wird auch in Motorantriebssystemen verwendet. Der Grund für den Motor ist, dass die Geschwindigkeit vom Wechselrichter beim Anfahren gesteuert wird, aber aufgrund des hohen Ausgangs Geräusche erzeugt. Dieses Geräusch lässt nicht nur den Motor selbst versagen, sondern fließt auch durch den „Boden“, der Peripheriegeräte betrifft. Insbesondere Geräte mit langer Verkabelung können dieses hohe Ausgangsgeräusch einfach aufnehmen. Wenn es also in der Fabrik auftritt, verursacht es große Verluste und verursacht manchmal schwerwiegende Unfälle. Durch die Verwendung von hochisolierten Optokoppler zum Schalten können die Auswirkungen auf andere Schaltkreise und Geräte minimiert werden.
Zweitens, wie Sie Optokoppler auswählen und verwenden können
Wie benutze ich den richtigen Optokoppler für die Anwendung im Produktdesign? Die folgenden Ingenieure für Mikrocontroller -Entwicklung erläutern, wie Optokoppler ausgewählt und verwendet werden.
① Immer offen und immer in der Nähe
Es gibt zwei Arten von Fotokupplern: einen Typ, bei dem der Schalter ausgeschaltet wird (aus), wenn keine Spannung angelegt wird, ein Typ, bei dem der Schalter eingeschaltet wird (aus), wenn eine Spannung angelegt wird, und ein Typ, in dem der Schalter eingeschaltet wird, wenn keine Spannung vorliegt. Bewerben und ausschalten, wenn die Spannung angewendet wird.
Ersteres heißt normalerweise offen und letzteres wird normalerweise geschlossen. Wie Sie auswählen, hängt zunächst davon ab, welche Art von Schaltung Sie benötigen.
② Überprüfen Sie den Ausgangsstrom und die angelegte Spannung
Fotokupplungen haben die Eigenschaft, das Signal zu verstärken, aber nach Belieben nicht immer durch Spannung und Strom. Natürlich wird es bewertet, aber eine Spannung muss von der Eingangsseite entsprechend dem gewünschten Ausgangsstrom angewendet werden.
Wenn wir uns das Produktdatenblatt ansehen, können wir ein Diagramm sehen, in dem die vertikale Achse der Ausgangsstrom (Kollektorstrom) und die horizontale Achse die Eingangsspannung (Kollektor-Emitter-Spannung) ist. Der Sammlerstrom variiert je nach LED -Lichtintensität. Wenden Sie die Spannung nach dem gewünschten Ausgangsstrom an.
Sie könnten jedoch denken, dass der hier berechnete Ausgangsstrom überraschend klein ist. Dies ist der aktuelle Wert, der nach Berücksichtigung der Verschlechterung der LED im Laufe der Zeit immer noch zuverlässig ausgegeben werden kann, sodass sie geringer ist als die maximale Bewertung.
Im Gegenteil, es gibt Fälle, in denen der Ausgangsstrom nicht groß ist. Überprüfen Sie daher bei der Auswahl des Optocoppler die „Ausgangsstrom“ sorgfältig und wählen Sie das Produkt aus, das mit ihm entspricht.
③ Maximaler Strom
Der maximale Leitungsstrom ist der maximale Stromwert, den der Optokoppler beim Leiten standhalten kann. Auch hier müssen wir sicherstellen, dass wir wissen, wie viel Ausgabe das Projekt benötigt und wie die Eingangsspannung vor dem Kauf ist. Stellen Sie sicher, dass der Maximalwert und der verwendete Strom keine Grenzwerte sind, sondern dass es einen gewissen Spielraum gibt.
④ Stellen Sie den Fotokoubler richtig ein
Nachdem wir den richtigen Optokoppler ausgewählt haben, verwenden wir ihn in einem echten Projekt. Die Installation selbst ist einfach. Schließen Sie einfach die an jeden Eingangs Seitenkreis und die Ausgangsseitenschaltung angeschlossenen Klemmen an. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, die Eingangsseite und die Ausgangsseite nicht zu falsch auszurichten. Daher müssen Sie auch die Symbole in der Datentabelle überprüfen, damit Sie nicht feststellen, dass der fotoelektrische Kopplerfuß nach dem Zeichnen der PCB -Platine falsch ist.
Postzeit: Jul-29-2023