L-optocouplers, li jgħaqqdu ċirkwiti bl-użu ta' sinjali ottiċi bħala l-mezz, huma element attiv f'oqsma fejn preċiżjoni għolja hija indispensabbli, bħall-akustika, il-mediċina u l-industrija, minħabba l-versatilità u l-affidabbiltà għolja tagħhom, bħad-durabbiltà u l-insulazzjoni.
Imma meta u taħt liema ċirkostanzi jaħdem l-optocoupler, u x'inhu l-prinċipju warajh? Jew meta fil-fatt tuża l-photocoupler fix-xogħol elettroniku tiegħek stess, tista' ma tkunx taf kif tagħżlu u tużah. Għax optocoupler ħafna drabi jiġi konfuż ma' "phototransistor" u "photodiode". Għalhekk, x'inhu photocoupler se jiġi introdott f'dan l-artikolu.
X'inhu fotoakkoppjatur?
L-optocoupler huwa komponent elettroniku li l-etimoloġija tiegħu hija ottika
coupler, li jfisser "akkoppjar mad-dawl." Xi kultant magħruf ukoll bħala optocoupler, iżolatur ottiku, insulazzjoni ottika, eċċ. Jikkonsisti f'element li jarmi d-dawl u element li jirċievi d-dawl, u jgħaqqad iċ-ċirkwit tan-naħa tad-dħul u ċ-ċirkwit tan-naħa tal-ħruġ permezz ta' sinjal ottiku. M'hemm l-ebda konnessjoni elettrika bejn dawn iċ-ċirkwiti, fi kliem ieħor, fi stat ta' insulazzjoni. Għalhekk, il-konnessjoni taċ-ċirkwit bejn l-input u l-output hija separata u jiġi trasmess biss is-sinjal. Qabbad b'mod sigur ċirkwiti b'livelli ta' vultaġġ tad-dħul u tal-ħruġ sinifikament differenti, b'insulazzjoni ta' vultaġġ għoli bejn l-input u l-output.
Barra minn hekk, billi jittrażmetti jew jimblokka dan is-sinjal tad-dawl, jaġixxi bħala swiċċ. Il-prinċipju u l-mekkaniżmu dettaljati se jiġu spjegati aktar tard, iżda l-element li jarmi d-dawl tal-fotokopplatur huwa LED (dijodu li jarmi d-dawl).
Mis-snin sittin sas-snin sebgħin, meta ġew ivvintati l-LEDs u l-avvanzi teknoloġiċi tagħhom kienu sinifikanti,optoelettronikasaret suċċess kbir. Dak iż-żmien, diversiapparati ottiċiġew ivvintati, u l-akkoppjatur fotoelettriku kien wieħed minnhom. Sussegwentement, l-optoelettronika malajr daħlet f’ħajjitna.
① Prinċipju/mekkaniżmu
Il-prinċipju tal-optocoupler huwa li l-element li jarmi d-dawl jikkonverti s-sinjal elettriku tad-dħul f'dawl, u l-element li jirċievi d-dawl jittrażmetti s-sinjal elettriku tad-dawl lura liċ-ċirkwit tal-ħruġ. L-element li jarmi d-dawl u l-element li jirċievi d-dawl jinsabu fuq ġewwa tal-blokka tad-dawl estern, u t-tnejn huma opposti għal xulxin sabiex jittrażmettu d-dawl.
Is-semikonduttur użat fl-elementi li jarmu d-dawl huwa l-LED (light-emitting dajowde). Min-naħa l-oħra, hemm ħafna tipi ta' semikondutturi użati f'apparati li jirċievu d-dawl, skont l-ambjent tal-użu, id-daqs estern, il-prezz, eċċ., iżda ġeneralment, l-aktar wieħed użat huwa l-fototransistor.
Meta ma jkunux qed jaħdmu, il-fototransistors iġorru ftit mill-kurrent li jġorru s-semikondutturi ordinarji. Meta d-dawl jinċidi hemm, il-fototransistor jiġġenera forza fotoelettromotiva fuq il-wiċċ tas-semikonduttur tat-tip P u s-semikonduttur tat-tip N, it-toqob fis-semikonduttur tat-tip N jiċċirkolaw fir-reġjun p, is-semikonduttur tal-elettroni ħielsa fir-reġjun p jiċċirkola fir-reġjun n, u l-kurrent jiċċirkola.
Il-fototransistors mhumiex daqshekk reattivi daqs il-fotodijodi, iżda għandhom ukoll l-effett li jamplifikaw l-output għal mijiet sa 1,000 darba s-sinjal tad-dħul (minħabba l-kamp elettriku intern). Għalhekk, huma sensittivi biżżejjed biex jaqbdu anke sinjali dgħajfa, li huwa vantaġġ.
Fil-fatt, l-“imblokkatur tad-dawl” li naraw huwa apparat elettroniku bl-istess prinċipju u mekkaniżmu.
Madankollu, l-interrutturi tad-dawl ġeneralment jintużaw bħala sensuri u jwettqu r-rwol tagħhom billi jgħaddu oġġett li jimblokka d-dawl bejn l-element li jarmi d-dawl u l-element li jirċievi d-dawl. Pereżempju, jistgħu jintużaw biex jinstabu muniti u karti tal-flus f'magni tal-bejgħ u ATMs.
② Karatteristiċi
Peress li l-optocoupler jittrażmetti sinjali permezz tad-dawl, l-insulazzjoni bejn in-naħa tad-dħul u n-naħa tal-ħruġ hija karatteristika ewlenija. Insulazzjoni għolja mhix affettwata faċilment mill-istorbju, iżda tipprevjeni wkoll il-fluss aċċidentali tal-kurrent bejn ċirkwiti biswit xulxin, li huwa estremament effettiv f'termini ta' sigurtà. U l-istruttura nnifisha hija relattivament sempliċi u raġonevoli.
Minħabba l-istorja twila tiegħu, il-firxa rikka ta' prodotti ta' diversi manifatturi hija wkoll vantaġġ uniku tal-optocouplers. Minħabba li m'hemm l-ebda kuntatt fiżiku, l-użu bejn il-partijiet huwa żgħir, u l-ħajja hija itwal. Min-naħa l-oħra, hemm ukoll karatteristiċi fejn l-effiċjenza luminuża hija faċli biex tvarja, għaliex l-LED se tiddeterjora bil-mod mal-mogħdija taż-żmien u l-bidliet fit-temperatura.
Speċjalment meta l-komponent intern tal-plastik trasparenti jkun imdardar għal żmien twil, jista' ma jkunx tajjeb għad-dawl. Madankollu, fi kwalunkwe każ, il-ħajja hija twila wisq meta mqabbla mal-kuntatt mekkaniku.
Il-fototransistors ġeneralment huma aktar bil-mod mill-fotodijodi, għalhekk ma jintużawx għal komunikazzjonijiet b'veloċità għolja. Madankollu, dan mhuwiex żvantaġġ, peress li xi komponenti għandhom ċirkwiti ta' amplifikazzjoni fuq in-naħa tal-output biex iżidu l-veloċità. Fil-fatt, mhux iċ-ċirkwiti elettroniċi kollha jeħtieġu jżidu l-veloċità.
③ Użu
Konnetturi fotoelettriċijintużaw prinċipalment għall-operazzjoni ta' swiċċjar. Iċ-ċirkwit se jiġi enerġizzat billi jinxtegħel is-swiċċ, iżda mill-perspettiva tal-karatteristiċi ta' hawn fuq, speċjalment l-insulazzjoni u l-ħajja twila, huwa adattat tajjeb għal xenarji li jeħtieġu affidabbiltà għolja. Pereżempju, l-istorbju huwa l-għadu tal-elettronika medika u t-tagħmir awdjo/tagħmir ta' komunikazzjoni.
Jintuża wkoll f'sistemi ta' sewqan tal-muturi. Ir-raġuni għall-mutur hija li l-veloċità hija kkontrollata mill-inverter meta jkun qed jitħaddem, iżda jiġġenera ħoss minħabba l-output għoli. Dan il-ħoss mhux biss jikkawża li l-mutur innifsu jfalli, iżda wkoll jiċċirkola mill-"art" u jaffettwa l-periferali. B'mod partikolari, tagħmir b'wajers twal huwa faċli biex jaqbad dan il-ħoss ta' output għoli, għalhekk jekk jiġri fil-fabbrika, jikkawża telf kbir u xi kultant jikkawża inċidenti serji. Bl-użu ta' optocouplers iżolati ħafna għall-iswiċċjar, l-impatt fuq ċirkwiti u apparati oħra jista' jiġi minimizzat.
It-tieni, kif tagħżel u tuża optocouplers
Kif tuża l-optocoupler it-tajjeb għall-applikazzjoni fid-disinn tal-prodott? L-inġiniera tal-iżvilupp tal-mikrokontrolluri li ġejjin se jispjegaw kif tagħżel u tuża l-optocouplers.
① Dejjem miftuħ u dejjem magħluq
Hemm żewġ tipi ta' fotoakkoppjaturi: tip fejn is-swiċċ jintefa (mitfi) meta ma jiġi applikat l-ebda vultaġġ, tip fejn is-swiċċ jinxtegħel (mitfi) meta jiġi applikat vultaġġ, u tip fejn is-swiċċ jinxtegħel meta ma jkunx hemm vultaġġ. Applika u jintefa meta jiġi applikat vultaġġ.
Tal-ewwel jissejjaħ normalment miftuħ, u tal-aħħar jissejjaħ normalment magħluq. Kif tagħżel, l-ewwel jiddependi fuq x'tip ta' ċirkwit għandek bżonn.
② Iċċekkja l-kurrent tal-ħruġ u l-vultaġġ applikat
Il-fotokopplaturi għandhom il-proprjetà li jamplifikaw is-sinjal, iżda mhux dejjem jgħaddu l-vultaġġ u l-kurrent kif iridu. Naturalment, huwa kklassifikat, iżda jeħtieġ li jiġi applikat vultaġġ min-naħa tad-dħul skont il-kurrent tal-ħruġ mixtieq.
Jekk inħarsu lejn il-folja tad-dejta tal-prodott, nistgħu naraw tabella fejn l-assi vertikali huwa l-kurrent tal-ħruġ (kurrent tal-kollettur) u l-assi orizzontali huwa l-vultaġġ tad-dħul (vultaġġ tal-kollettur-emittent). Il-kurrent tal-kollettur ivarja skont l-intensità tad-dawl LED, għalhekk applika l-vultaġġ skont il-kurrent tal-ħruġ mixtieq.
Madankollu, tista' taħseb li l-kurrent tal-ħruġ ikkalkulat hawn huwa sorprendentament żgħir. Dan huwa l-valur tal-kurrent li xorta jista' jinħareġ b'mod affidabbli wara li jitqies id-deterjorament tal-LED maż-żmien, għalhekk huwa inqas mill-klassifikazzjoni massima.
Għall-kuntrarju, hemm każijiet fejn il-kurrent tal-ħruġ mhuwiex kbir. Għalhekk, meta tagħżel l-optocoupler, kun żgur li tivverifika bir-reqqa l-"kurrent tal-ħruġ" u agħżel il-prodott li jaqbel miegħu.
③ Kurrent massimu
Il-kurrent massimu tal-konduzzjoni huwa l-valur massimu tal-kurrent li l-optocoupler jista' jiflaħ meta jkun qed jikkonduċi. Għal darb'oħra, irridu niżguraw li nafu kemm output jeħtieġ il-proġett u x'inhu l-vultaġġ tad-dħul qabel ma nixtru. Kun żgur li l-valur massimu u l-kurrent użat mhumiex limiti, iżda li hemm xi marġni.
④ Issettja l-fotokopplatur b'mod korrett
Wara li għażilna l-optocoupler it-tajjeb, ejja nużawh fi proġett reali. L-installazzjoni nnifisha hija faċli, sempliċement qabbad it-terminals konnessi ma' kull ċirkwit tan-naħa tad-dħul u ċ-ċirkwit tan-naħa tal-ħruġ. Madankollu, għandha tingħata attenzjoni biex ma tiġix imfixkla n-naħa tad-dħul u n-naħa tal-ħruġ. Għalhekk, trid tiċċekkja wkoll is-simboli fit-tabella tad-dejta, sabiex ma ssibx li s-sieq tal-coupler fotoelettriku hija żbaljata wara li tfassal il-bord tal-PCB.
Ħin tal-posta: 29 ta' Lulju 2023