Оптоспојувачите, кои поврзуваат кола користејќи оптички сигнали како медиум, се елемент активен во области каде што високата прецизност е незаменлива, како што се акустика, медицина и индустрија, поради нивната висока разновидност и доверливост, како што се издржливоста и изолацијата.
Но, кога и под кои околности функционира оптоспојувачот и кој е принципот зад него? Или кога всушност го користите фотоспојувачот во вашата работа со електроника, можеби не знаете како да го изберете и користите. Бидејќи оптоспојувачот често се меша со „фототранзистор“ и „фотодиода“. Затоа, што е фотоспојувач ќе биде претставено во оваа статија.
Што е фотоспојка?
Оптоспојувачот е електронска компонента чија етимологија е оптичка
спојка, што значи „спојување со светлината“. Понекогаш познат и како оптоспојувач, оптички изолатор, оптичка изолација итн. Се состои од елемент што емитува светлина и елемент за примање светлина и ги поврзува влезното странично коло и излезното странично коло преку оптички сигнал. Не постои електрична врска помеѓу овие кола, со други зборови, во состојба на изолација. Затоа, врската на колото помеѓу влезот и излезот е одвоена и се пренесува само сигналот. Безбедно поврзете кола со значително различни нивоа на влез и излез на напон, со високонапонска изолација помеѓу влезот и излезот.
Покрај тоа, со пренесување или блокирање на овој светлосен сигнал, тој делува како прекинувач. Деталниот принцип и механизам ќе бидат објаснети подоцна, но елементот што емитува светлина на фотоспојувачот е LED (диода што емитува светлина).
Од 1960-тите до 1970-тите, кога беа измислени ледовите и нивниот технолошки напредок беше значителен,оптоелектроникастана бум. Во тоа време, различниоптички уредибеа измислени, а фотоелектричната спојка беше една од нив. Последователно, оптоелектрониката брзо навлезе во нашите животи.
① Принцип/механизам
Принципот на оптоспојувачот е дека елементот што емитува светлина го претвора влезниот електричен сигнал во светлина, а елементот што прима светлина го пренесува електричниот сигнал назад на светлината до излезното странично коло. Елементот што емитува светлина и елементот што прима светлина се наоѓаат на внатрешната страна на блокот на надворешната светлина, а двата се спроти едни со други за да пренесуваат светлина.
Полупроводникот што се користи во елементите што емитуваат светлина е LED (диода што емитува светлина). Од друга страна, постојат многу видови на полупроводници кои се користат во уредите што примаат светлина, во зависност од околината за употреба, надворешната големина, цената итн., но генерално, најчесто користен е фототранзисторот.
Кога не работат, фототранзисторите носат малку струја што ја прават обичните полупроводници. Кога светлината ќе падне таму, фототранзисторот генерира фотоелектромотивна сила на површината на полупроводникот од типот P и полупроводникот од типот N, дупките во полупроводникот од типот N се влеваат во регионот p, полупроводникот со слободни електрони во регионот p тече во регионот n, а струјата ќе тече.
Фототранзисторите не реагираат толку како фотодиодите, но тие исто така имаат ефект на засилување на излезот до стотици до 1.000 пати поголем од влезниот сигнал (поради внатрешното електрично поле). Затоа, тие се доволно чувствителни за да земат дури и слаби сигнали, што е предност.
Всушност, „блокаторот на светлина“ што го гледаме е електронски уред со истиот принцип и механизам.
Меѓутоа, светлосните прекинувачи обично се користат како сензори и ја извршуваат својата улога со поминување на објект што блокира светлина помеѓу елементот што емитува светлина и елементот што прима светлина. На пример, може да се користи за откривање монети и банкноти во автомати и банкомати.
② Карактеристики
Бидејќи оптоспојувачот пренесува сигнали преку светлина, изолацијата помеѓу влезната и излезната страна е главна карактеристика. Високата изолација не е лесно под влијание на бучавата, но исто така го спречува случајниот проток на струја помеѓу соседните кола, што е исклучително ефикасно во однос на безбедноста. И самата структура е релативно едноставна и разумна.
Поради својата долга историја, богатата гама на производи на различни производители е исто така единствена предност на оптоспојувачите. Бидејќи нема физички контакт, абењето меѓу деловите е мало, а животниот век е подолг. Од друга страна, има и карактеристики дека светлосната ефикасност лесно се менува, бидејќи ЛЕР полека ќе се влошува со текот на времето и температурните промени.
Особено кога внатрешната компонента на проѕирна пластика за долго време, да стане облачно, тоа не може да биде многу добра светлина. Меѓутоа, во секој случај, животниот век е премногу долг во споредба со контактниот контакт на механичкиот контакт.
Фототранзисторите се генерално побавни од фотодиодите, па затоа не се користат за комуникации со голема брзина. Сепак, ова не е недостаток, бидејќи некои компоненти имаат кола за засилување на излезната страна за да се зголеми брзината. Всушност, не сите електронски кола треба да ја зголемат брзината.
③ Употреба
Фотоелектрични спојнициглавно се користат за работа на префрлување. Колото ќе се напојува со вклучување на прекинувачот, но од гледна точка на горенаведените карактеристики, особено изолацијата и долгиот век, тоа е добро прилагодено за сценарија кои бараат висока доверливост. На пример, бучавата е непријател на медицинската електроника и аудио опрема/комуникациска опрема.
Се користи и во системи за погон на мотори. Причината за моторот е тоа што брзината ја контролира инверторот кога се вози, но генерира бучава поради високиот излез. Овој шум не само што ќе предизвика откажување на самиот мотор, туку и ќе тече низ „земјата“ што влијае на периферните уреди. Конкретно, опремата со долги жици е лесно да ја подигне оваа висока излезна бучава, па ако се случи во фабриката, ќе предизвика големи загуби, а понекогаш и сериозни несреќи. Со користење на високо изолирани оптоспојки за префрлување, влијанието врз другите кола и уреди може да се минимизира.
Второ, како да изберете и користите оптоспојувачи
Како да се користи вистинскиот оптоспојувач за примена во дизајнот на производите? Следниве инженери за развој на микроконтролер ќе објаснат како се избираат и користат оптоспојувачите.
① Секогаш отворајте и секогаш затворајте
Постојат два вида фотоспојки: тип во кој прекинувачот е исклучен (исклучен) кога нема напон, тип во кој прекинувачот се вклучува (исклучува) кога се применува напон и тип во кој прекинувачот се вклучува кога нема напон. Нанесете и исклучете го кога ќе се примени напон.
Првиот се нарекува нормално отворен, а вториот се нарекува нормално затворен. Како да изберете, прво зависи од тоа каков вид на коло ви треба.
② Проверете ја излезната струја и применетиот напон
Фото спојките имаат својство да го засилуваат сигналот, но не секогаш поминуваат низ напонот и струјата по желба. Се разбира, таа е номинална, но треба да се примени напон од влезната страна според саканата излезна струја.
Ако го погледнеме листот со податоци за производот, можеме да видиме графикон каде што вертикалната оска е излезната струја (струја на колекторот), а хоризонталната оска е влезниот напон (напон на колектор-емитер). Струјата на колекторот варира во зависност од интензитетот на LED светлото, затоа нанесете го напонот според саканата излезна струја.
Сепак, можеби мислите дека излезната струја пресметана овде е изненадувачки мала. Ова е моменталната вредност што сè уште може со сигурност да се изведе откако ќе се земе предвид влошувањето на ЛЕР со текот на времето, така што е помала од максималната оцена.
Напротив, има случаи кога излезната струја не е голема. Затоа, при изборот на оптоспојувачот, внимавајте внимателно да ја проверите „излезната струја“ и да го изберете производот што одговара на него.
③ Максимална струја
Максималната струја на спроводливост е максималната вредност на струјата што оптоспојувачот може да ја издржи при спроведување. Повторно, треба да се увериме дека знаеме колкав излез му треба на проектот и колкав е влезниот напон пред да купиме. Погрижете се максималната вредност и искористената струја да не се ограничувања, туку да има одредена маргина.
④ Правилно поставете ја фотоспојката
Откако го избравме вистинскиот оптоспојувач, ајде да го користиме во вистински проект. Самата инсталација е лесна, само поврзете ги терминалите поврзани со секое влезно странично коло и излезно странично коло. Сепак, треба да се внимава да не се погрешно ориентираат влезната и излезната страна. Затоа, мора да ги проверите и симболите во табелата со податоци, за да не откриете дека стапалото на фотоелектричната спојка не е во ред по исцртувањето на плочата со ПХБ.
Време на објавување: 29 јули 2023 година