Optokapleri, koji povezuju strujna kola koristeći optičke signale kao medij, aktivni su element u područjima gdje je visoka preciznost neophodna, kao što su akustika, medicina i industrija, zbog svoje velike svestranosti i pouzdanosti, kao što su izdržljivost i izolacija.
Ali kada i pod kojim okolnostima optokapleri rade i koji je princip iza njih? Ili kada zapravo koristite optokaplere u vlastitom elektroničkom radu, možda ne znate kako ih odabrati i koristiti. Budući da se optokapleri često miješaju sa "fototranzistorom" i "fotodiodom", stoga će u ovom članku biti predstavljeno šta je optokapleri.
Šta je fotospojnik?
Optokaplera je elektronska komponenta čija je etimologija optička.
spojnica, što znači „spajanje sa svjetlošću“. Ponekad poznat i kao optokaplerka, optički izolator, optička izolacija itd. Sastoji se od elementa koji emituje svjetlost i elementa koji prima svjetlost, te povezuje ulazno i izlazno kolo putem optičkog signala. Ne postoji električna veza između ovih kola, drugim riječima, u stanju su izolacije. Stoga je veza kola između ulaza i izlaza odvojena i prenosi se samo signal. Sigurno povežite kola sa značajno različitim nivoima ulaznog i izlaznog napona, s visokonaponskom izolacijom između ulaza i izlaza.
Osim toga, prenoseći ili blokirajući ovaj svjetlosni signal, on djeluje kao prekidač. Detaljan princip i mehanizam bit će objašnjeni kasnije, ali element koji emitira svjetlost fotospojnika je LED (svjetleća dioda).
Od 1960-ih do 1970-ih, kada su LED diode izumljene i njihov tehnološki napredak bio značajan,optoelektronikapostao je procvat. U to vrijeme, raznioptički uređajisu izumljeni, a fotoelektrični spojnik je bio jedan od njih. Nakon toga, optoelektronika je brzo prodrla u naše živote.
① Princip/mehanizam
Princip optokaplera je da element koji emitira svjetlost pretvara ulazni električni signal u svjetlost, a element za prijem svjetlosti prenosi svjetlosni povratni električni signal na izlaznu stranu strujnog kola. Element koji emitira svjetlost i element za prijem svjetlosti nalaze se unutar bloka vanjskog svjetla i nalaze se jedan nasuprot drugom kako bi prenosili svjetlost.
Poluprovodnik koji se koristi u elementima koji emituju svjetlost je LED (svjetleća dioda). S druge strane, postoji mnogo vrsta poluprovodnika koji se koriste u uređajima za prijem svjetlosti, ovisno o okruženju upotrebe, vanjskoj veličini, cijeni itd., ali općenito, najčešće korišteni je fototranzistor.
Kada ne rade, fototranzistori provode vrlo malo struje koju provode obični poluprovodnici. Kada svjetlost padne na njih, fototranzistor generira fotoelektromotornu silu na površini poluprovodnika P-tipa i poluprovodnika N-tipa, rupe u poluprovodniku N-tipa teku u p područje, slobodni elektroni poluprovodnika u p području teku u n područje i struja će teći.
Fototranzistori nisu toliko osjetljivi kao fotodiode, ali također imaju učinak pojačavanja izlaznog signala stotinama do 1.000 puta u odnosu na ulazni signal (zbog unutrašnjeg električnog polja). Stoga su dovoljno osjetljivi da registruju čak i slabe signale, što je prednost.
U stvari, "blokator svjetlosti" koji vidimo je elektronski uređaj sa istim principom i mehanizmom.
Međutim, prekidači svjetlosti se obično koriste kao senzori i obavljaju svoju ulogu propuštanjem objekta koji blokira svjetlost između elementa koji emitira svjetlost i elementa koji prima svjetlost. Na primjer, mogu se koristiti za detekciju kovanica i novčanica u automatima za prodaju i bankomatima.
② Karakteristike
Budući da optokapleri prenose signale putem svjetlosti, izolacija između ulazne i izlazne strane je glavna karakteristika. Visoka izolacija nije lako podložna utjecaju šuma, ali također sprječava slučajni protok struje između susjednih kola, što je izuzetno efikasno u smislu sigurnosti. Sama struktura je relativno jednostavna i razumna.
Zbog svoje duge historije, bogata ponuda proizvoda različitih proizvođača također je jedinstvena prednost optokaplera. Budući da nema fizičkog kontakta, habanje između dijelova je malo, a vijek trajanja duži. S druge strane, postoje i karakteristike da svjetlosna efikasnost lako fluktuira, jer će se LED polako pogoršavati s protokom vremena i promjenama temperature.
Pogotovo kada unutrašnja komponenta prozirne plastike duže vrijeme postane mutna, ne može pružati dobro svjetlo. Međutim, u svakom slučaju, vijek trajanja kontakta je predug u poređenju sa vijekom trajanja mehaničkog kontakta.
Fototranzistori su uglavnom sporiji od fotodioda, tako da se ne koriste za brzu komunikaciju. Međutim, to nije nedostatak, jer neke komponente imaju pojačala na izlaznoj strani kako bi povećale brzinu. U stvari, nije potrebno da sva elektronska kola povećavaju brzinu.
③ Upotreba
Fotoelektrični spojnicise uglavnom koriste za preključavanje. Kolo će se napajati uključivanjem prekidača, ali sa stanovišta gore navedenih karakteristika, posebno izolacije i dugog vijeka trajanja, dobro je prilagođeno scenarijima koji zahtijevaju visoku pouzdanost. Na primjer, buka je neprijatelj medicinske elektronike i audio opreme/komunikacijske opreme.
Također se koristi u sistemima motornog pogona. Razlog za motor je taj što brzinu kontrolira inverter kada se pokreće, ali on generira buku zbog visokog izlaza. Ova buka ne samo da će uzrokovati kvar samog motora, već i protok kroz "uzemljenje" utječući na periferne uređaje. Posebno oprema s dugim ožičenjem lako može primiti ovu buku visokog izlaza, tako da ako se to dogodi u tvornici, uzrokovat će velike gubitke, a ponekad i ozbiljne nesreće. Korištenjem visoko izoliranih optokaplera za prebacivanje, utjecaj na druga kola i uređaje može se minimizirati.
Drugo, kako odabrati i koristiti optokaplere
Kako koristiti pravi optokaplere za primjenu u dizajnu proizvoda? Sljedeći inženjeri za razvoj mikrokontrolera objasnit će kako odabrati i koristiti optokaplere.
① Uvijek otvarajte i uvijek zatvarajte
Postoje dvije vrste fotospojnika: tip kod kojeg se prekidač isključuje kada se ne primijeni napon, tip kod kojeg se prekidač uključuje (isključuje) kada se primijeni napon i tip kod kojeg se prekidač uključuje kada nema napona. Primjenjuju se i isključuju kada se primijeni napon.
Prvi se naziva normalno otvoren, a drugi normalno zatvoren. Kako odabrati, prvo zavisi od toga kakav vam je strujni krug potreban.
② Provjerite izlaznu struju i primijenjeni napon
Optospojnici imaju svojstvo pojačavanja signala, ali ne propuštaju uvijek napon i struju po volji. Naravno, to je nazivno, ali napon sa ulazne strane treba primijeniti u skladu sa željenom izlaznom strujom.
Ako pogledamo tehnički list proizvoda, možemo vidjeti grafikon gdje vertikalna osa predstavlja izlaznu struju (struju kolektora), a horizontalna osa ulazni napon (napon kolektor-emiter). Struja kolektora varira u zavisnosti od intenziteta svjetlosti LED diode, pa primijenite napon u skladu sa željenom izlaznom strujom.
Međutim, mogli biste pomisliti da je ovdje izračunata izlazna struja iznenađujuće mala. Ovo je vrijednost struje koja se i dalje može pouzdano isporučiti nakon što se uzme u obzir propadanje LED diode tokom vremena, tako da je manja od maksimalne nazivne snage.
Naprotiv, postoje slučajevi kada izlazna struja nije velika. Stoga, prilikom odabira optokaplera, obavezno pažljivo provjerite "izlaznu struju" i odaberite proizvod koji joj odgovara.
③ Maksimalna struja
Maksimalna struja provođenja je maksimalna vrijednost struje koju optokapleri mogu podnijeti prilikom provođenja. Ponovo, moramo se uvjeriti da znamo koliki je izlaz potreban projektu i koji je ulazni napon prije kupovine. Uvjerite se da maksimalna vrijednost i korištena struja nisu ograničenja, ali da postoji određena margina.
④ Ispravno podesite fotospojnik
Nakon što smo odabrali pravi optokaplere, iskoristimo ga u stvarnom projektu. Sama instalacija je jednostavna, samo spojite terminale povezane na svaki ulazni i izlazni krug. Međutim, treba paziti da se ne pogrešno orijentiraju ulazna i izlazna strana. Stoga morate provjeriti i simbole u tabeli s podacima, kako ne biste otkrili da je podnožje fotoelektričnog papučnika pogrešno nakon crtanja PCB ploče.
Vrijeme objave: 29. jula 2023.