Оптокаплери, који повезују кола користећи оптичке сигнале као медијум, су елемент активан у областима где је висока прецизност неопходна, као што су акустика, медицина и индустрија, због своје велике свестраности и поузданости, као што су издржљивост и изолација.
Али када и под којим околностима оптокаплер ради и који је принцип иза њега? Или када заправо користите фотокаплер у свом електронском раду, можда не знате како да га изаберете и користите. Јер се оптокаплер често меша са „фототранзистором“ и „фотодиодом“. Стога ће у овом чланку бити представљено шта је фотокаплер.
Шта је фотокаплер?
Оптокаплер је електронска компонента чија је етимологија оптичка
спојница, што значи „спрезање са светлошћу“. Понекад је познат и као оптоспојница, оптички изолатор, оптичка изолација итд. Састоји се од елемента који емитује светлост и елемента за пријем светлости и повезује коло на улазној страни и коло на излазној страни путем оптичког сигнала. Не постоји електрична веза између ових кола, другим речима, у стању су изолације. Стога је веза кола између улаза и излаза одвојена и преноси се само сигнал. Безбедно повежите кола са значајно различитим нивоима улазног и излазног напона, са високонапонском изолацијом између улаза и излаза.
Поред тога, преносом или блокирањем овог светлосног сигнала, он делује као прекидач. Детаљан принцип и механизам биће објашњени касније, али елемент који емитује светлост фотокаплера је ЛЕД (светлећа диода).
Од 1960-их до 1970-их, када су ЛЕД диоде изумљене и њихов технолошки напредак је био значајан,оптоелектроникапостао је процват. У то време, разниоптички уређајису изумљени, а фотоелектрични спрегач је био један од њих. Након тога, оптоелектроника је брзо продрла у наше животе.
① Принцип/механизам
Принцип оптокаплера је да елемент који емитује светлост претвара улазни електрични сигнал у светлост, а елемент за пријем светлости преноси светлосни електрични сигнал назад на излазно коло. Елемент који емитује светлост и елемент за пријем светлости налазе се унутар блока спољашње светлости и налазе се један насупрот другом како би преносили светлост.
Полупроводник који се користи у елементима који емитују светлост је ЛЕД (светлећа диода). С друге стране, постоји много врста полупроводника који се користе у уређајима за пријем светлости, у зависности од окружења употребе, спољашње величине, цене итд., али генерално, најчешће се користи фототранзистор.
Када не раде, фототранзистори преносе мало струје коју преносе обични полупроводници. Када светлост падне на њих, фототранзистор генерише фотоелектромоторну силу на површини полупроводника P-типа и полупроводника N-типа, рупе у полупроводнику N-типа теку у p област, слободни електрони полупроводника у p области теку у n област и струја ће тећи.
Фототранзистори нису толико осетљиви као фотодиоде, али такође имају ефекат појачавања излазног сигнала стотинама до 1.000 пута у односу на улазни сигнал (због унутрашњег електричног поља). Стога су довољно осетљиви да детектују чак и слабе сигнале, што је предност.
У ствари, „блокатор светлости“ који видимо је електронски уређај са истим принципом и механизмом.
Међутим, прекидачи светлости се обично користе као сензори и обављају своју улогу тако што пропуштају предмет који блокира светлост између елемента који емитује светлост и елемента који прима светлост. На пример, могу се користити за детекцију кованица и новчаница у аутоматима за продају и банкоматима.
② Карактеристике
Пошто оптокаплер преноси сигнале путем светлости, изолација између улазне и излазне стране је главна карактеристика. Висока изолација није лако погођена шумом, али такође спречава случајни проток струје између суседних кола, што је изузетно ефикасно у погледу безбедности. А сама структура је релативно једноставна и разумна.
Због своје дуге историје, богата понуда производа различитих произвођача је такође јединствена предност оптокаплера. Пошто нема физичког контакта, хабање између делова је мало, а век трајања је дужи. С друге стране, постоје и карактеристике да светлосна ефикасност лако варира, јер ће се ЛЕД диода полако погоршавати са протоком времена и променама температуре.
Поготово када унутрашња компонента провидне пластике дуже време постане замућена, не може бити веома добра светлост. Међутим, у сваком случају, век трајања контакта је предуг у поређењу са механичким контактом.
Фототранзистори су генерално спорији од фотодиода, тако да се не користе за комуникацију великим брзинама. Међутим, то није недостатак, јер неке компоненте имају појачивачка кола на излазној страни ради повећања брзине. У ствари, није потребно да сва електронска кола повећавају брзину.
③ Употреба
Фотоелектрични спојницисе углавном користе за прекидачке операције. Коло ће бити напајано укључивањем прекидача, али са становишта горе наведених карактеристика, посебно изолације и дугог века трајања, добро је прилагођено сценаријима који захтевају високу поузданост. На пример, бука је непријатељ медицинске електронике и аудио опреме/комуникационе опреме.
Такође се користи у системима за погон мотора. Разлог за мотор је тај што брзину контролише инвертор када се покреће, али он генерише буку због високог излаза. Ова бука не само да ће проузроковати квар самог мотора, већ ће и проћи кроз „масу“ утичући на периферне уређаје. Посебно, опрема са дугим ожичењем лако може да прими ову буку високог излаза, тако да ако се то деси у фабрици, проузроковаће велике губитке, а понекад и озбиљне несреће. Коришћењем високо изолованих оптокаплера за прекидање, утицај на друга кола и уређаје може се минимизирати.
Друго, како одабрати и користити оптокаплере
Како користити прави оптокаплере за примену у дизајну производа? Следећи инжењери за развој микроконтролера ће објаснити како одабрати и користити оптокаплере.
① Увек отварај и увек затварај
Постоје две врсте фотокаплера: тип код ког се прекидач искључује (off) када се не примени напон, тип код ког се прекидач укључује (off) када се примени напон и тип код ког се прекидач укључује када нема напона. Примењују се и искључују када се примени напон.
Први се назива нормално отворен, а други нормално затворен. Како одабрати, прво зависи од тога какво вам је коло потребно.
② Проверите излазну струју и примењени напон
Фотокаплери имају својство појачавања сигнала, али не пропуштају увек напон и струју по жељи. Наравно, то је номинално, али је потребно применити напон са улазне стране у складу са жељеном излазном струјом.
Ако погледамо технички лист производа, можемо видети графикон где вертикална оса представља излазну струју (струју колектора), а хоризонтална оса улазни напон (напон колектор-емитер). Струја колектора варира у зависности од интензитета светлости ЛЕД диоде, па примените напон према жељеној излазној струји.
Међутим, могли бисте помислити да је излазна струја израчуната овде изненађујуће мала. То је вредност струје која се и даље може поуздано изводити након узимања у обзир пропадања ЛЕД диоде током времена, тако да је мања од максималне дозвољене снаге.
Напротив, постоје случајеви када излазна струја није велика. Стога, приликом избора оптокаплера, обавезно пажљиво проверите „излазну струју“ и изаберите производ који јој одговара.
③ Максимална струја
Максимална струја проводљивости је максимална вредност струје коју оптокаплер може да издржи приликом провођења. Поново, морамо се уверити да знамо колики је излаз потребан пројекту и који је улазни напон пре него што купимо. Уверите се да максимална вредност и коришћена струја нису ограничења, али да постоји извесна маргина.
④ Правилно подесите фотокаплер
Након што смо одабрали прави оптокаплер, хајде да га користимо у реалном пројекту. Сама инсталација је једноставна, само повежите терминале повезане са сваким колом на улазној страни и излазној страни. Међутим, треба водити рачуна да се не погрешно оријентише улазна и излазна страна. Стога, морате проверити и симболе у табели са подацима, како не бисте открили да је подножје фотоелектричног спојника погрешно након цртања штампане плоче.
Време објаве: 29. јул 2023.