Optokouplè yo, ki konekte sikui lè l sèvi avèk siyal optik kòm mwayen, se yon eleman aktif nan domèn kote gwo presizyon endispansab, tankou akoustik, medikaman ak endistri, akòz gwo adaptabilite ak fyab yo, tankou rezistans ak izolasyon.
Men, ki lè e nan ki sikonstans optokouplè a fonksyone, e ki prensip ki dèyè li? Oubyen lè w ap aktyèlman itilize fotokouplè a nan pwòp travay elektwonik ou, ou ka pa konnen kijan pou w chwazi li epi itilize li. Paske yo souvan konfonn optokouplè ak "fototranzistò" ak "fotodyòd". Se poutèt sa, nou pral prezante nan atik sa a kisa yon fotokouplè ye.
Ki sa ki yon fotokouplè?
Optokouplè a se yon konpozan elektwonik ki gen etimoloji optik.
kouplè, ki vle di "kouplaj ak limyè." Pafwa li rele tou optokouplè, izolatè optik, izolasyon optik, elatriye. Li konsiste de yon eleman ki emèt limyè ak yon eleman ki reseptè limyè, epi li konekte sikwi bò antre a ak sikwi bò sòti a atravè yon siyal optik. Pa gen okenn koneksyon elektrik ant sikwi sa yo, nan lòt mo, yo nan yon eta izolasyon. Se poutèt sa, koneksyon sikwi ant antre a ak sòti a separe epi se sèlman siyal la ki transmèt. Konekte sikwi ki gen nivo vòltaj antre ak sòti ki siyifikativman diferan, ak yon izolasyon vòltaj ki wo ant antre ak sòti a.
Anplis, lè li transmèt oswa bloke siyal limyè sa a, li aji kòm yon switch. Prensip detaye a ak mekanis lan pral eksplike pita, men eleman ki emèt limyè nan fotokouplè a se yon LED (dyòd ki emèt limyè).
Soti nan ane 1960 yo rive nan ane 1970 yo, lè yo te envante LED yo epi pwogrè teknolojik yo te siyifikatif,optoelektwonikte vin tounen yon boom. Nan moman sa a, divèsaparèy optikyo te envante, epi kouplè fotoelektrik la te youn nan yo. Apre sa, optoelektwonik te byen vit antre nan lavi nou.
① Prensip/mekanis
Prensip optokouplè a se eleman ki emèt limyè a konvèti siyal elektrik antre a an limyè, epi eleman ki reseptè limyè a transmèt siyal elektrik limyè a tounen nan sikwi bò sòti a. Eleman ki emèt limyè a ak eleman ki reseptè limyè a sitiye anndan blòk limyè ekstèn lan, epi yo opoze youn ak lòt pou yo ka transmèt limyè.
Semi-kondiktè yo itilize nan eleman ki emèt limyè yo se LED (dyòd ki emèt limyè). Yon lòt bò, gen anpil kalite semi-kondiktè yo itilize nan aparèy ki resevwa limyè, sa depann de anviwònman itilizasyon an, gwosè ekstèn lan, pri a, elatriye, men an jeneral, fototranzistò a se pi souvan itilize a.
Lè fototranzistò yo pa ap fonksyone, yo pote yon ti kras kouran tankou semi-kondiktè òdinè yo. Lè limyè a frape la, fototranzistò a jenere yon fòs fotoelektwomotè sou sifas semi-kondiktè tip P a ak semi-kondiktè tip N a, twou ki nan semi-kondiktè tip N a ap koule nan rejyon p a, semi-kondiktè elektwon lib ki nan rejyon p a ap koule nan rejyon n a, epi kouran an ap koule.
Fototranzistò yo pa reyaktif tankou fotodyòd yo, men yo genyen tou efè anplifikasyon siyal pwodiksyon an jiska plizyè santèn rive 1000 fwa siyal antre a (akòz chan elektrik entèn lan). Se poutèt sa, yo ase sansib pou detekte menm siyal fèb, sa ki se yon avantaj.
Anfèt, "bloke limyè" nou wè a se yon aparèy elektwonik ki gen menm prensip ak mekanis lan.
Sepandan, yo anjeneral itilize entèriptè limyè kòm detèktè epi yo fè wòl yo lè yo pase yon objè ki bloke limyè ant eleman ki emèt limyè a ak eleman ki resevwa limyè a. Pa egzanp, yo ka itilize li pou detekte pyès monnen ak biye nan machin distribitè ak ATM.
② Karakteristik
Piske optokoupleur la transmèt siyal atravè limyè, izolasyon ant bò antre a ak bò sòti a se yon karakteristik enpòtan. Izolasyon ki wo a pa fasil pou afekte pa bri, men tou li anpeche sikilasyon kouran aksidan ant sikui adjasan yo, sa ki trè efikas an tèm de sekirite. Epi estrikti a li menm relativman senp epi rezonab.
Akòz long istwa li, richès pwodwi divès manifaktirè yo se yon avantaj inik pou optokouplè yo tou. Paske pa gen kontak fizik, mete ant pati yo piti, epi lavi a pi long. Yon lòt bò, genyen tou karakteristik ki fè efikasite limineuz la fasil pou varye, paske LED la ap deteryore dousman avèk tan ak chanjman tanperati.
Sitou lè konpozan entèn plastik transparan an vin twoub pandan yon bon bout tan, li ka pa resevwa bon limyè. Sepandan, nan nenpòt ka, lavi li twò long konpare ak kontak mekanik la.
Fototranzistò yo jeneralman pi dousman pase fotodyòd yo, kidonk yo pa itilize pou kominikasyon gwo vitès. Sepandan, sa pa yon dezavantaj, paske gen kèk konpozan ki gen sikui anplifikasyon sou bò pwodiksyon an pou ogmante vitès. Anfèt, se pa tout sikui elektwonik ki bezwen ogmante vitès.
③ Itilizasyon
Koupleur fotoelektrikYo sitou itilize pou operasyon komitasyon. Sikwi a pral resevwa enèji lè w vire switch la, men nan pwen de vi karakteristik ki anwo yo, espesyalman izolasyon ak lavi ki long, li byen adapte pou senaryo ki mande gwo fyab. Pa egzanp, bri se lènmi elektwonik medikal ak ekipman odyo/ekipman kominikasyon.
Li itilize tou nan sistèm kondwi motè. Rezon ki fè motè a se paske vitès la kontwole pa envèstisè a lè l ap kondwi, men li jenere bri akòz gwo pwodiksyon an. Bri sa a pa sèlman pral lakòz motè a li menm kraze, men tou koule nan "tè a" afekte periferik yo. An patikilye, ekipman ki gen fil elektrik long fasil pou yo pran gwo bri pwodiksyon sa a, kidonk si sa rive nan faktori a, li pral lakòz gwo pèt epi pafwa lakòz aksidan grav. Lè w itilize optokouplè ki trè izole pou komitasyon, ou ka minimize enpak la sou lòt sikui ak aparèy.
Dezyèmman, kijan pou chwazi epi itilize optokouplè yo
Kijan pou itilize bon optokouplè a pou aplikasyon nan konsepsyon pwodwi? Enjenyè devlopman mikrokontwolè sa yo pral eksplike kijan pou chwazi epi itilize optokouplè yo.
① Toujou ouvri epi toujou fèmen
Gen de kalite fotokouplè: yon kalite kote switch la etenn (off) lè pa gen vòltaj aplike, yon kalite kote switch la limen (off) lè yon vòltaj aplike, ak yon kalite kote switch la limen lè pa gen vòltaj. Aplike epi etenn lè vòltaj aplike.
Premye a rele nòmalman ouvè, epi dezyèm lan rele nòmalman fèmen. Kijan pou chwazi, an premye depann de ki kalite sikwi ou bezwen.
② Tcheke kouran pwodiksyon an ak vòltaj aplike a
Fotokouplè yo gen pwopriyete pou anplifye siyal la, men yo pa toujou pase vòltaj ak kouran jan yo vle. Natirèlman, li gen yon nominal, men li nesesè pou aplike yon vòltaj soti nan bò antre a selon kouran sòti a vle a.
Si nou gade fich done pwodwi a, nou ka wè yon tablo kote aks vètikal la se kouran pwodiksyon an (kouran kolektè) epi aks orizontal la se vòltaj antre a (vòltaj kolektè-emetè). Kouran kolektè a varye selon entansite limyè LED la, kidonk aplike vòltaj la selon kouran pwodiksyon ou vle a.
Sepandan, ou ta ka panse ke kouran pwodiksyon ki kalkile la a piti anpil. Sa a se valè kouran ki ka toujou bay yon fason fyab apre yo fin pran an kont deteryorasyon LED la sou tan, kidonk li pi ba pase maksimòm evalyasyon an.
Okontrè, gen ka kote kouran pwodiksyon an pa gwo. Se poutèt sa, lè w ap chwazi optokouplè a, asire w ou byen tcheke "kouran pwodiksyon an" epi chwazi pwodwi ki koresponn ak li.
③ Kouran maksimòm
Kouran kondiksyon maksimòm lan se valè kouran maksimòm optokouplè a ka sipòte lè l ap kondui. Ankò, nou bezwen asire nou ke nou konnen konbyen pwodiksyon pwojè a bezwen ak ki vòltaj antre a anvan nou achte. Asire nou ke valè maksimòm lan ak kouran ki itilize a pa limit, men ke gen yon sèten maj.
④ Mete fotokouplè a kòrèkteman
Apre nou fin chwazi bon optokouplè a, an nou itilize li nan yon pwojè reyèl. Enstalasyon an li menm fasil, jis konekte tèminal yo ki konekte ak chak sikwi bò antre ak sikwi bò sòti. Sepandan, ou dwe fè atansyon pou ou pa mal oryante bò antre a ak bò sòti a. Se poutèt sa, ou dwe tcheke senbòl yo nan tablo done yo tou, pou ou pa wè ke pye kouplè fotoelektrik la pa kòrèk apre ou fin trase tablo PCB a.
Dat piblikasyon: 29 Jiyè 2023