Оптопары, соединяющие цепи с использованием оптических сигналов в качестве среды, являются активным элементом в областях, где необходима высокая точность, таких как акустика, медицина и промышленность, благодаря их высокой универсальности и надежности, например, долговечности и изоляции.
Но когда и при каких обстоятельствах срабатывает оптрон и каков его принцип?Или, когда вы действительно используете фотопару в своей работе с электроникой, вы можете не знать, как ее выбрать и использовать.Потому что оптрон часто путают с «фототранзистором» и «фотодиодом».Поэтому в этой статье будет представлено, что такое фотопара.
Что такое фотопара?
Оптопара — это электронный компонент, этимология которого оптическая.
«coupler», что означает «соединение со светом».Иногда его также называют оптроном, оптическим изолятором, оптической изоляцией и т. д. Он состоит из светоизлучающего элемента и светоприемного элемента и соединяет входную и выходную цепи через оптический сигнал.Электрической связи между этими цепями нет, иными словами, они находятся в состоянии изоляции.Следовательно, соединение цепи между входом и выходом раздельное и передается только сигнал.Надежно подключайте цепи со значительно разными уровнями входного и выходного напряжения, используя высоковольтную изоляцию между входом и выходом.
Кроме того, передавая или блокируя этот световой сигнал, он действует как переключатель.Подробный принцип и механизм будут объяснены позже, но светоизлучающим элементом фотопары является светодиод (светоизлучающий диод).
С 1960-х по 1970-е годы, когда были изобретены светодиоды и их технологические достижения были значительными,оптоэлектроникастал бумом.В то время различныеоптические устройствабыли изобретены, и фотоэлектрическая связь была одним из них.Впоследствии оптоэлектроника быстро проникла в нашу жизнь.
① Принцип/механизм
Принцип работы оптрона заключается в том, что светоизлучающий элемент преобразует входной электрический сигнал в свет, а светоприемный элемент передает световой обратный электрический сигнал в схему выходной стороны.Светоизлучающий элемент и светоприемный элемент находятся внутри блока внешнего света и расположены друг напротив друга для передачи света.
Полупроводником, используемым в светоизлучающих элементах, является светодиод (светоизлучающий диод).С другой стороны, в светопринимающих устройствах используется множество видов полупроводников в зависимости от условий использования, внешнего размера, цены и т. д., но в целом наиболее часто используемыми являются фототранзисторы.
Когда фототранзисторы не работают, они пропускают меньше тока, чем обычные полупроводники.Когда туда падает свет, фототранзистор генерирует фотоэлектродвижущую силу на поверхности полупроводника P-типа и полупроводника N-типа, дырки в полупроводнике N-типа перетекают в p-область, полупроводник со свободными электронами в p-области течет в область n, и ток потечет.
Фототранзисторы не так чувствительны, как фотодиоды, но они также усиливают выходной сигнал в сотни-1000 раз по сравнению с входным сигналом (из-за внутреннего электрического поля).Поэтому они достаточно чувствительны, чтобы улавливать даже слабые сигналы, что является преимуществом.
По сути, видимый нами «светоблокатор» — это электронное устройство с тем же принципом и механизмом.
Однако светопрерыватели обычно используются в качестве датчиков и выполняют свою роль, пропуская светоблокирующий объект между светоизлучающим элементом и светоприемным элементом.Например, его можно использовать для обнаружения монет и банкнот в торговых автоматах и банкоматах.
② Особенности
Поскольку оптопара передает сигналы посредством света, изоляция между входной и выходной сторонами является основной особенностью.Высокая изоляция не подвержена влиянию шума, но также предотвращает случайное протекание тока между соседними цепями, что чрезвычайно эффективно с точки зрения безопасности.А сама структура относительно проста и разумна.
Уникальным преимуществом оптронов, благодаря своей многолетней истории, является богатая линейка продукции различных производителей.Поскольку физический контакт отсутствует, износ между деталями невелик, а срок службы увеличивается.С другой стороны, есть также характеристики, при которых светоотдача легко колеблется, поскольку светодиод постепенно ухудшается с течением времени и изменениями температуры.
Особенно когда внутренняя составляющая прозрачного пластика в течение длительного времени мутнеет, он не может быть очень хорошим светом.Однако в любом случае срок службы слишком велик по сравнению с контактным контактом механического контакта.
Фототранзисторы обычно медленнее фотодиодов, поэтому они не используются для высокоскоростной связи.Однако это не является недостатком, поскольку некоторые компоненты имеют схемы усиления на выходной стороне для увеличения скорости.На самом деле не всем электронным схемам необходимо увеличивать скорость.
③ Использование
Фотоэлектрические соединителив основном используются для переключения операций.В цепь будет подано напряжение при включении выключателя, но с точки зрения вышеуказанных характеристик, особенно изоляции и длительного срока службы, она хорошо подходит для сценариев, требующих высокой надежности.Например, шум — враг медицинской электроники и аудиооборудования/коммуникационного оборудования.
Он также используется в системах привода двигателя.Причина использования двигателя в том, что скорость контролируется инвертором во время его работы, но он генерирует шум из-за высокой выходной мощности.Этот шум приведет не только к выходу из строя самого двигателя, но и к прохождению через «землю», влияющему на периферийные устройства.В частности, оборудование с длинной проводкой легко улавливает этот высокий выходной шум, поэтому, если это произойдет на заводе, это приведет к большим потерям, а иногда и к серьезным авариям.Используя для коммутации высокоизолированные оптопары, можно свести к минимуму влияние на другие цепи и устройства.
Во-вторых, как выбирать и использовать оптопары.
Как использовать правильную оптопару для применения при проектировании продукта?Следующие инженеры-разработчики микроконтроллеров объяснят, как выбирать и использовать оптопары.
① Всегда открыто и всегда закрыто
Существует два типа фотопар: тип, в котором переключатель выключается (выключается), когда напряжение не подается, тип, в котором переключатель включается (выключается) при подаче напряжения, и тип, в котором переключатель включается при отсутствии напряжения.Применить и выключить при подаче напряжения.
Первый называется нормально открытым, а второй — нормально закрытым.Как выбрать, в первую очередь зависит от того, какая схема вам нужна.
② Проверьте выходной ток и приложенное напряжение.
Фотопары обладают свойством усиливать сигнал, но не всегда пропускают напряжение и ток по своему желанию.Конечно, он номинальный, но со стороны входа необходимо подать напряжение в соответствии с желаемым выходным током.
Если мы посмотрим на технический паспорт продукта, мы увидим диаграмму, где вертикальная ось — выходной ток (ток коллектора), а горизонтальная ось — входное напряжение (напряжение коллектор-эмиттер).Ток коллектора варьируется в зависимости от интенсивности света светодиода, поэтому подавайте напряжение в соответствии с желаемым выходным током.
Однако вы можете подумать, что рассчитанный здесь выходной ток на удивление мал.Это значение тока, которое все еще можно надежно вывести с учетом износа светодиода с течением времени, поэтому оно меньше максимального номинала.
Напротив, бывают случаи, когда выходной ток невелик.Поэтому при выборе оптопары обязательно внимательно проверяйте «выходной ток» и выбирайте соответствующее ему изделие.
③ Максимальный ток
Максимальный ток проводимости – это максимальное значение тока, которое оптопара может выдержать при проведении.Опять же, прежде чем покупать, нам нужно убедиться, что мы знаем, какая мощность необходима проекту и каково входное напряжение.Убедитесь, что максимальное значение и используемый ток не являются ограничениями, но имеется некоторый запас.
④ Правильно установите фотопару.
Правильно выбрав оптрон, давайте использовать его в реальном проекте.Сама установка проста: просто соедините клеммы, подключенные к каждой цепи входной и выходной стороны.Однако следует соблюдать осторожность, чтобы не перепутать входную и выходную стороны.Поэтому вам также необходимо проверить символы в таблице данных, чтобы после рисования печатной платы вы не обнаружили, что ножка фотоэлектрического соединителя неправильная.
Время публикации: 29 июля 2023 г.