Optospojnici, koji spajaju sklopove koristeći optičke signale kao medij, aktivni su element u područjima gdje je visoka preciznost neophodna, poput akustike, medicine i industrije, zbog svoje velike svestranosti i pouzdanosti, poput trajnosti i izolacije.
Ali kada i pod kojim okolnostima optospojnik radi i koji je princip iza njega? Ili kada zapravo koristite optospojnik u vlastitom elektroničkom radu, možda ne znate kako ga odabrati i koristiti. Budući da se optospojnik često brka s "fototranzistorom" i "fotodiodom". Stoga će u ovom članku biti predstavljeno što je optospojnik.
Što je fotospojnik?
Optospojnik je elektronička komponenta čija je etimologija optička
spojnica, što znači „spajanje sa svjetlošću“. Ponekad poznat i kao optospojnik, optički izolator, optička izolacija itd. Sastoji se od elementa koji emitira svjetlost i elementa koji prima svjetlost te spaja ulazni i izlazni strujni krug putem optičkog signala. Između ovih krugova nema električne veze, drugim riječima, u stanju su izolacije. Stoga je veza kruga između ulaza i izlaza odvojena i prenosi se samo signal. Sigurno spojite krugove sa značajno različitim razinama ulaznog i izlaznog napona, s visokonaponskom izolacijom između ulaza i izlaza.
Osim toga, odašiljanjem ili blokiranjem ovog svjetlosnog signala, djeluje kao prekidač. Detaljan princip i mehanizam bit će objašnjeni kasnije, ali element fotospojnika koji emitira svjetlost je LED (svjetleća dioda).
Od 1960-ih do 1970-ih, kada su LED diode izumljene i njihov tehnološki napredak bio je značajan,optoelektronikapostao je procvat. U to vrijeme, raznioptički uređajisu izumljeni, a fotoelektrični spojnik bio je jedan od njih. Nakon toga, optoelektronika je brzo prodrla u naše živote.
① Princip/mehanizam
Princip optospojnika je da element koji emitira svjetlost pretvara ulazni električni signal u svjetlost, a element za priimanje svjetlosti prenosi električni signal natrag na izlazni strujni krug. Element koji emitira svjetlost i element za priimanje svjetlosti nalaze se unutar bloka vanjskog svjetla i nalaze se jedan nasuprot drugome kako bi prenosili svjetlost.
Poluvodič koji se koristi u elementima koji emitiraju svjetlost je LED (svjetleća dioda). S druge strane, postoje mnoge vrste poluvodiča koji se koriste u uređajima za priimanje svjetlosti, ovisno o okruženju upotrebe, vanjskoj veličini, cijeni itd., ali općenito se najčešće koristi fototranzistor.
Kada ne rade, fototranzistori provode malo struje koju provode obični poluvodiči. Kada svjetlost padne na njih, fototranzistor generira fotoelektromotornu silu na površini poluvodiča P-tipa i poluvodiča N-tipa, rupe u poluvodiču N-tipa teku u p područje, slobodni elektroni poluvodiča u p području teku u n područje i struja će teći.
Fototranzistori nisu toliko osjetljivi kao fotodiode, ali također imaju učinak pojačavanja izlaznog signala stotinama do 1000 puta više od ulaznog signala (zbog unutarnjeg električnog polja). Stoga su dovoljno osjetljivi da detektiraju čak i slabe signale, što je prednost.
Zapravo, "blokator svjetla" koji vidimo je elektronički uređaj s istim principom i mehanizmom.
Međutim, prekidači svjetlosti obično se koriste kao senzori i obavljaju svoju ulogu propuštanjem predmeta koji blokira svjetlost između elementa koji emitira svjetlost i elementa koji prima svjetlost. Na primjer, mogu se koristiti za detekciju kovanica i novčanica u automatima i bankomatima.
② Značajke
Budući da optospojnik prenosi signale putem svjetlosti, izolacija između ulazne i izlazne strane je glavna značajka. Visoka izolacija nije lako pod utjecajem šuma, ali također sprječava slučajni protok struje između susjednih krugova, što je izuzetno učinkovito u smislu sigurnosti. Sama struktura je relativno jednostavna i razumna.
Zbog svoje duge povijesti, bogata ponuda proizvoda raznih proizvođača također je jedinstvena prednost optospojnika. Budući da nema fizičkog kontakta, trošenje između dijelova je malo, a vijek trajanja dulji. S druge strane, postoje i karakteristike da svjetlosna učinkovitost lako fluktuira, jer će se LED polako pogoršavati s protokom vremena i promjenama temperature.
Pogotovo kada unutarnja komponenta prozirne plastike dugo vremena postane mutna, ne može biti jako dobra. Međutim, u svakom slučaju, vijek trajanja je predug u usporedbi s kontaktom mehaničkog kontakta.
Fototranzistori su općenito sporiji od fotodioda, pa se ne koriste za brzu komunikaciju. Međutim, to nije nedostatak, jer neke komponente imaju pojačala na izlaznoj strani za povećanje brzine. Zapravo, ne moraju svi elektronički sklopovi povećavati brzinu.
③ Upotreba
Fotoelektrični spojniciuglavnom se koriste za preklopne operacije. Strujni krug će se napajati uključivanjem prekidača, ali s gledišta gore navedenih karakteristika, posebno izolacije i dugog vijeka trajanja, dobro je prilagođen scenarijima koji zahtijevaju visoku pouzdanost. Na primjer, buka je neprijatelj medicinske elektronike i audio opreme/komunikacijske opreme.
Također se koristi u sustavima motornog pogona. Razlog za motor je taj što brzinu kontrolira pretvarač kada se pokreće, ali on generira buku zbog visokog izlaza. Ova buka ne samo da će uzrokovati kvar samog motora, već i protok kroz "uzemljenje" utječući na periferne uređaje. Posebno oprema s dugim ožičenjem lako može uhvatiti ovu buku visokog izlaza, pa ako se to dogodi u tvornici, uzrokovat će velike gubitke, a ponekad i ozbiljne nesreće. Korištenjem visoko izoliranih optospojnika za prebacivanje, utjecaj na druge krugove i uređaje može se smanjiti.
Drugo, kako odabrati i koristiti optospojnike
Kako koristiti pravi optospojnik za primjenu u dizajnu proizvoda? Sljedeći inženjeri za razvoj mikrokontrolera objasnit će kako odabrati i koristiti optospojnike.
① Uvijek otvoreno i uvijek zatvoreno
Postoje dvije vrste optospojnika: tip kod kojeg se sklopka isključuje kada se ne primijeni napon, tip kod kojeg se sklopka uključuje kada se primijeni napon i tip kod kojeg se sklopka uključuje kada nema napona. Primjenjuju se i isključuju kada se primijeni napon.
Prvi se naziva normalno otvoren, a drugi normalno zatvoren. Kako odabrati, prvo ovisi o tome kakav vam je krug potreban.
② Provjerite izlaznu struju i primijenjeni napon
Optospojnici imaju svojstvo pojačavanja signala, ali ne propuštaju uvijek napon i struju po volji. Naravno, to je nazivno, ali napon s ulazne strane treba primijeniti prema željenoj izlaznoj struji.
Ako pogledamo podatkovni list proizvoda, možemo vidjeti grafikon gdje je vertikalna os izlazna struja (struja kolektora), a horizontalna os ulazni napon (napon kolektor-emiter). Struja kolektora varira ovisno o intenzitetu svjetla LED diode, stoga primijenite napon prema željenoj izlaznoj struji.
Međutim, mogli biste pomisliti da je ovdje izračunata izlazna struja iznenađujuće mala. To je vrijednost struje koja se još uvijek može pouzdano proizvesti nakon što se uzme u obzir propadanje LED diode tijekom vremena, pa je manja od maksimalne nazivne snage.
Naprotiv, postoje slučajevi kada izlazna struja nije velika. Stoga, pri odabiru optospojnika, obavezno pažljivo provjerite „izlaznu struju“ i odaberite proizvod koji joj odgovara.
③ Maksimalna struja
Maksimalna struja provođenja je maksimalna vrijednost struje koju optospojnik može podnijeti prilikom provođenja. Ponovno, moramo se uvjeriti da znamo koliki je izlaz potreban projektu i koji je ulazni napon prije kupnje. Pazite da maksimalna vrijednost i korištena struja nisu ograničenja, ali da postoji određena margina.
④ Ispravno postavite fotospojnik
Nakon što smo odabrali pravi optoelektrični spojnik, upotrijebimo ga u stvarnom projektu. Sama instalacija je jednostavna, samo spojite terminale spojene na svaki ulazni i izlazni strujni krug. Međutim, treba paziti da se ne pogrešno orijentiraju ulazna i izlazna strana. Stoga morate provjeriti i simbole u tablici podataka kako ne biste otkrili da je podnožje fotoelektričnog spojnika pogrešno nakon crtanja PCB ploče.
Vrijeme objave: 29. srpnja 2023.