فتوکولر چیست ، چگونه می توان یک فتوکولر را انتخاب و استفاده کرد؟

Optocouplers ، که مدارها را با استفاده از سیگنال های نوری به عنوان رسانه متصل می کنند ، عناصر فعال در مناطقی هستند که به دلیل تطبیق پذیری و قابلیت اطمینان زیاد ، مانند دوام و عایق ، مانند آکوستیک ، پزشکی و صنعت ضروری است ، مانند آکوستیک ، پزشکی و صنعت.

اما چه زمانی و تحت چه شرایطی Optocoupler کار می کند و اصل پشت آن چیست؟ یا هنگامی که شما واقعاً از Photocoupler در کار الکترونیکی خود استفاده می کنید ، ممکن است شما نمی دانید چگونه آن را انتخاب و استفاده کنید. از آنجا که Optocoupler اغلب با "Phototransistor" و "Photodiode" اشتباه گرفته می شود. بنابراین ، یک فتوکولر در این مقاله معرفی خواهد شد.
فتوکولر چیست؟

Optocoupler یک مؤلفه الکترونیکی است که اخلاق آن نوری است

کوپلر ، به معنی "اتصال با نور" است. گاهی اوقات به عنوان Optocoupler ، انسول کننده نوری ، عایق نوری و غیره نیز شناخته می شود. این شامل عنصر ساطع کننده نور و عنصر دریافت نور است و مدار جانبی ورودی و مدار جانبی خروجی را از طریق سیگنال نوری متصل می کند. هیچ ارتباط الکتریکی بین این مدارها ، به عبارت دیگر ، در حالت عایق وجود ندارد. بنابراین ، اتصال مدار بین ورودی و خروجی جداگانه است و فقط سیگنال منتقل می شود. مدارهای ایمن را با سطح ولتاژ ورودی و خروجی به طور قابل توجهی متفاوت ، با عایق ولتاژ بالا بین ورودی و خروجی وصل کنید.

علاوه بر این ، با انتقال یا مسدود کردن این سیگنال نوری ، به عنوان سوئیچ عمل می کند. اصل و مکانیسم مفصل بعداً توضیح داده می شود ، اما عنصر ساطع کننده نور فوتوکولر یک LED (دیود ساطع کننده نور) است.

از دهه 1960 تا 1970 ، هنگامی که LED ها اختراع شدند و پیشرفت های فناوری آنها قابل توجه بود ،دستگاه نوریرونق شد در آن زمان ، مختلفدستگاه های نوریاختراع شدند و کوپلر فوتوالکتریک یکی از آنها بود. پس از آن ، OptoElectronic به سرعت در زندگی ما نفوذ کرد.

① اصل/مکانیسم

اصل Optocoupler این است که عنصر اشباع کننده نور سیگنال الکتریکی ورودی را به نور تبدیل می کند و عنصر دریافت کننده نور سیگنال الکتریکی کمر نور را به مدار جانبی خروجی منتقل می کند. عنصر ساطع کننده نور و عنصر دریافت نور در قسمت داخلی بلوک نور خارجی قرار دارد و این دو برای انتقال نور در مقابل یکدیگر قرار دارند.

نیمه هادی مورد استفاده در عناصر نشر نور ، LED (دیود با انتشار نور) است. از طرف دیگر ، بسته به محیط استفاده ، اندازه خارجی ، قیمت و غیره ، انواع مختلفی از نیمه هادی ها در دستگاه های دریافت کننده نور استفاده می شوند ، اما به طور کلی ، متداول ترین مورد استفاده ، Phototransistor است.

هنگام کار نکردن ، PhotoTransistors تعداد کمی از فعلی را که نیمه هادی های معمولی انجام می دهند ، حمل می کنند. هنگامی که حادثه نوری در آنجا ، PhotoTransistor یک نیروی فوتوالکتروموتیو را بر روی سطح نیمه هادی نوع P و نیمه هادی از نوع N ایجاد می کند ، سوراخ های نیمه هادی نوع N به منطقه P ، نیمه هادی الکترون رایگان در منطقه P به منطقه N وارد می شود و جریان جریان می یابد.

phototransistors به ​​اندازه فوتوددیودها پاسخگو نیستند ، اما همچنین تأثیر تقویت خروجی را به صدها تا 1000 برابر سیگنال ورودی (به دلیل میدان الکتریکی داخلی) دارند. بنابراین ، آنها به اندازه کافی حساس هستند تا سیگنال های ضعیف را انتخاب کنند که این یک مزیت است.

در حقیقت ، "مسدود کننده نور" که می بینیم یک وسیله الکترونیکی با همان اصل و مکانیسم است.

با این حال ، از بینندگان نور معمولاً به عنوان سنسور استفاده می شوند و با عبور از یک شیء مسدود کننده نور بین عنصر اشعه نور و عنصر دریافت کننده نور نقش خود را انجام می دهند. به عنوان مثال ، می توان از آن برای تشخیص سکه ها و اسکناس ها در دستگاه های فروش و دستگاههای خودپرداز استفاده کرد.

② ویژگی ها

از آنجا که Optocoupler سیگنال ها را از طریق نور منتقل می کند ، عایق بین سمت ورودی و سمت خروجی یک ویژگی اصلی است. عایق بالا به راحتی تحت تأثیر نویز قرار نمی گیرد ، بلکه از جریان جریان تصادفی بین مدارهای مجاور نیز جلوگیری می کند ، که از نظر ایمنی بسیار مؤثر است. و ساختار خود نسبتاً ساده و معقول است.

با توجه به سابقه طولانی ، ترکیب محصولات غنی از تولید کنندگان مختلف نیز یک مزیت منحصر به فرد از Optocouplers است. از آنجا که هیچ تماس جسمی وجود ندارد ، سایش بین قطعات کوچک است و زندگی طولانی تر است. از طرف دیگر ، خصوصیاتی نیز وجود دارد که راندمان درخشان به راحتی نوسان می کند ، زیرا LED با گذشت زمان و تغییر دما به آرامی بدتر می شود.

به خصوص هنگامی که مؤلفه داخلی پلاستیک شفاف برای مدت طولانی ، ابری می شود ، نمی تواند نور بسیار خوبی باشد. با این حال ، در هر صورت ، زندگی در مقایسه با تماس تماس با مکانیکی بسیار طولانی است.

Phototransistors به ​​طور کلی نسبت به Photodiodes کندتر است ، بنابراین برای ارتباطات با سرعت بالا استفاده نمی شود. با این حال ، این یک ضرر نیست ، زیرا برخی از مؤلفه ها دارای مدارهای تقویت شده در سمت خروجی برای افزایش سرعت هستند. در حقیقت ، همه مدارهای الکترونیکی نیازی به افزایش سرعت ندارند.

③ استفاده

جفت کننده های فوتوالکتریکعمدتا برای عملکرد سوئیچینگ استفاده می شود. با روشن کردن سوئیچ ، مدار انرژی می یابد ، اما از نظر ویژگی های فوق ، به ویژه عایق و عمر طولانی ، مناسب برای سناریوهایی است که نیاز به قابلیت اطمینان بالا دارند. به عنوان مثال ، سر و صدا دشمن الکترونیک پزشکی و تجهیزات صوتی/تجهیزات ارتباطی است.

همچنین در سیستم های درایو حرکتی استفاده می شود. دلیل موتور این است که سرعت هنگام هدایت توسط اینورتر کنترل می شود ، اما به دلیل خروجی زیاد سر و صدایی ایجاد می کند. این سر و صدا نه تنها باعث نمی شود که خود موتور از بین برود ، بلکه از طریق "زمین" که بر لوازم جانبی تأثیر می گذارد ، جریان می یابد. به طور خاص ، تجهیزات با سیم کشی طولانی به راحتی می توانید این سر و صدای بالای خروجی را انتخاب کنید ، بنابراین اگر در کارخانه اتفاق بیفتد ، باعث خسارات زیادی می شود و گاهی اوقات باعث تصادفات جدی می شود. با استفاده از Optocouplers بسیار عایق بندی شده برای تعویض ، می توان تأثیر دیگر در مدارها و دستگاه ها را به حداقل برساند.

دوم ، نحوه انتخاب و استفاده از Optocouplers

چگونه می توان از Optocoupler مناسب برای کاربرد در طراحی محصول استفاده کرد؟ مهندسان توسعه میکروکنترلر زیر نحوه انتخاب و استفاده از Optocouplers را توضیح می دهند.

① همیشه باز و همیشه نزدیک است

دو نوع فوتوکولر وجود دارد: نوعی که سوئیچ خاموش می شود (خاموش) در صورت عدم استفاده از ولتاژ ، نوعی که سوئیچ روشن می شود (خاموش) هنگام استفاده از ولتاژ ، و نوعی که سوئیچ در صورت عدم وجود ولتاژ روشن می شود. هنگام اعمال ولتاژ ، اعمال و خاموش کنید.

اولی به طور معمول باز خوانده می شود و دومی به طور معمول بسته می نامند. نحوه انتخاب ، اول بستگی به این دارد که به چه نوع مدار نیاز دارید.

② جریان خروجی و ولتاژ کاربردی را بررسی کنید

فتوکولرها خاصیت تقویت سیگنال را دارند ، اما همیشه از ولتاژ و جریان عبور نمی کنند. البته رتبه بندی شده است ، اما با توجه به جریان خروجی مورد نظر ، یک ولتاژ باید از سمت ورودی اعمال شود.

اگر به برگه داده محصول نگاه کنیم ، می توانیم نمودار را مشاهده کنیم که محور عمودی جریان خروجی (جریان جمع کننده) است و محور افقی ولتاژ ورودی (ولتاژ جمع کننده-امیتر) است. جریان جمع کننده با توجه به شدت نور LED متفاوت است ، بنابراین ولتاژ را با توجه به جریان خروجی مورد نظر اعمال کنید.

با این حال ، شما ممکن است فکر کنید که جریان خروجی محاسبه شده در اینجا به طرز شگفت آور کمی است. این مقدار فعلی است که پس از در نظر گرفتن وخامت LED در طول زمان ، هنوز هم می تواند با اطمینان حاصل شود ، بنابراین کمتر از حداکثر امتیاز است.

در مقابل ، مواردی وجود دارد که جریان خروجی زیاد نیست. بنابراین ، هنگام انتخاب Optocoupler ، حتماً "جریان خروجی" را با دقت بررسی کرده و محصولی را که مطابق با آن است انتخاب کنید.

③ حداکثر جریان

حداکثر جریان هدایت حداکثر مقدار جریان است که Optocoupler می تواند در هنگام انجام مقاومت کند. باز هم ، ما باید اطمینان حاصل کنیم که می دانیم پروژه به چه مقدار خروجی نیاز دارد و چه ولتاژ ورودی قبل از خرید است. اطمینان حاصل کنید که حداکثر مقدار و جریان استفاده شده محدودیت نیست ، اما حاشیه ای وجود دارد.

photocoupler را به درستی تنظیم کنید

با انتخاب Optocoupler مناسب ، بیایید از آن در یک پروژه واقعی استفاده کنیم. نصب خود آسان است ، کافی است پایانه های متصل به هر مدار جانبی ورودی و مدار جانبی خروجی را وصل کنید. با این حال ، باید مراقب باشید که از سمت ورودی و سمت خروجی سوء استفاده نکنید. بنابراین ، شما همچنین باید نمادهای موجود در جدول داده ها را بررسی کنید ، به طوری که متوجه نخواهید شد که پای کوپلر فوتوالکتریک پس از ترسیم صفحه PCB اشتباه است.