Optik signallardan foydalanib, kontaktlarning zanjirlarini bog'laydigan optokupllar, chidamlilik va izolyatsiya kabi yuqori ko'p qirrali va ishonchliligi tufayli akustika, tibbiyot va sanoat kabi yuqori aniqlik zarur bo'lgan sohalarda faol element hisoblanadi.
Lekin optokupl qachon va qanday sharoitlarda ishlaydi va uning ortidagi printsip nima? Yoki siz o'zingizning elektronika ishingizda fotokupldan foydalanganda, uni qanday tanlash va undan foydalanishni bilmasligingiz mumkin. Chunki optokupl ko'pincha "fototransistor" va "fotodiod" bilan adashtiriladi. Shuning uchun, ushbu maqolada fotokupl nima ekanligi haqida ma'lumot beriladi.
Fotokupalagich nima?
Optokupl - bu etimologiyasi optik bo'lgan elektron komponent
ulagich, ya'ni "yorug'lik bilan ulash" degan ma'noni anglatadi. Ba'zan optokupl, optik izolyator, optik izolyatsiya va boshqalar deb ham ataladi. U yorug'lik chiqaradigan element va yorug'lik qabul qiluvchi elementdan iborat bo'lib, kirish tomonidagi zanjir va chiqish tomonidagi zanjirni optik signal orqali bog'laydi. Bu zanjirlar o'rtasida elektr aloqasi yo'q, boshqacha qilib aytganda, izolyatsiya holatida. Shuning uchun kirish va chiqish o'rtasidagi zanjir aloqasi alohida bo'ladi va faqat signal uzatiladi. Kirish va chiqish kuchlanish darajalari sezilarli darajada farq qiladigan zanjirlarni xavfsiz ulang, kirish va chiqish o'rtasida yuqori kuchlanishli izolyatsiya mavjud.
Bundan tashqari, bu yorug'lik signalini uzatish yoki blokirovka qilish orqali u kalit vazifasini bajaradi. Batafsil printsip va mexanizm keyinroq tushuntiriladi, ammo fotokuplerning yorug'lik chiqaradigan elementi LED (yorug'lik chiqaradigan diod) hisoblanadi.
1960-yillardan 1970-yillarga qadar, LEDlar ixtiro qilingan va ularning texnologik yutuqlari sezilarli bo'lgan paytda,optoelektronikagullab-yashnash davriga aylandi. O'sha paytda turli xiloptik qurilmalarixtiro qilindi va fotoelektrik ulagich ulardan biri edi. Keyinchalik, optoelektronika tezda hayotimizga kirib keldi.
① Printsip/mexanizm
Optokuplning printsipi shundaki, yorug'lik chiqaruvchi element kirish elektr signalini yorug'likka aylantiradi va yorug'lik qabul qiluvchi element yorug'likning orqa elektr signalini chiqish yon zanjiriga uzatadi. Yorug'lik chiqaruvchi element va yorug'lik qabul qiluvchi element tashqi yorug'lik blokining ichki qismida joylashgan va ikkalasi yorug'likni uzatish uchun bir-biriga qarama-qarshi joylashgan.
Yorug'lik chiqaradigan elementlarda ishlatiladigan yarimo'tkazgich LED (yorug'lik chiqaradigan diod) hisoblanadi. Boshqa tomondan, yorug'lik qabul qiluvchi qurilmalarda foydalanish muhiti, tashqi o'lcham, narx va boshqalarga qarab ko'plab yarimo'tkazgichlar qo'llaniladi, ammo umuman olganda, eng ko'p ishlatiladigani fototranzistordir.
Ishlamayotgan paytda fototransistorlar oddiy yarimo'tkazgichlarga qaraganda kamroq tok o'tkazadi. Yorug'lik u yerga tushganda, fototransistor P-tipli yarimo'tkazgich va N-tipli yarimo'tkazgich yuzasida fotoelektromotor kuchini hosil qiladi, N-tipli yarimo'tkazgichdagi teshiklar p sohasiga, p sohasidagi erkin elektron yarimo'tkazgich n sohasiga oqib o'tadi va tok oqadi.
Fototransistorlar fotodiodlar kabi sezgir emas, lekin ular chiqish signalini kirish signalidan yuzlab 1000 baravargacha kuchaytirish effektiga ham ega (ichki elektr maydoni tufayli). Shuning uchun ular hatto kuchsiz signallarni ham qabul qila oladigan darajada sezgir, bu esa afzallikdir.
Aslida, biz ko'rib turgan "yorug'lik blokeri" xuddi shu printsip va mexanizmga ega elektron qurilma.
Biroq, yorug'lik to'xtatuvchilari odatda sensorlar sifatida ishlatiladi va yorug'lik chiqaradigan element va yorug'lik qabul qiluvchi element o'rtasida yorug'likni to'suvchi obyektni o'tkazish orqali o'z rolini bajaradi. Masalan, undan savdo avtomatlari va bankomatlardagi tangalar va banknotalarni aniqlash uchun foydalanish mumkin.
② Xususiyatlar
Optokupl signallarni yorug'lik orqali uzatganligi sababli, kirish va chiqish tomonlari orasidagi izolyatsiya asosiy xususiyatdir. Yuqori izolyatsiya shovqindan osonlikcha ta'sirlanmaydi, lekin qo'shni zanjirlar orasidagi tasodifiy tok oqimining oldini oladi, bu esa xavfsizlik nuqtai nazaridan juda samarali. Va strukturaning o'zi nisbatan sodda va oqilona.
Uzoq tarixi tufayli, turli ishlab chiqaruvchilarning boy mahsulot qatori ham optokupllarning o'ziga xos afzalligi hisoblanadi. Jismoniy aloqa yo'qligi sababli, qismlar orasidagi aşınma kichik va umri uzoqroq. Boshqa tomondan, yorug'lik samaradorligini o'zgartirish oson bo'lgan xususiyatlar ham mavjud, chunki LED vaqt o'tishi va harorat o'zgarishi bilan asta-sekin yomonlashadi.
Ayniqsa, shaffof plastmassaning ichki qismi uzoq vaqt davomida bulutli bo'lib qolsa, yorug'lik juda yaxshi bo'lmaydi. Biroq, har qanday holatda ham, mexanik kontaktning ishlash muddati kontaktga nisbatan juda uzoq.
Fototransistorlar odatda fotodiodlarga qaraganda sekinroq, shuning uchun ular yuqori tezlikdagi aloqa uchun ishlatilmaydi. Biroq, bu kamchilik emas, chunki ba'zi komponentlar tezlikni oshirish uchun chiqish tomonida kuchaytirish sxemalariga ega. Aslida, barcha elektron sxemalar tezlikni oshirishi shart emas.
③ Foydalanish
Fotoelektrik ulagichlarasosan kommutatsiya ishlashi uchun ishlatiladi. Sxema kommutatorni yoqish orqali quvvatlanadi, ammo yuqoridagi xususiyatlar, ayniqsa izolyatsiya va uzoq umr nuqtai nazaridan, u yuqori ishonchlilikni talab qiladigan stsenariylarga juda mos keladi. Masalan, shovqin tibbiy elektronika va audio uskunalari/aloqa uskunalarining dushmanidir.
Bundan tashqari, u motorli haydovchi tizimlarida ham qo'llaniladi. Motorning sababi shundaki, u harakatlanayotganda tezlik inverter tomonidan boshqariladi, lekin u yuqori chiqish quvvati tufayli shovqin chiqaradi. Bu shovqin nafaqat motorning o'zi ishdan chiqishiga olib keladi, balki "yer" orqali oqib o'tib, periferik qurilmalarga ta'sir qiladi. Xususan, uzun simli uskunalarda bu yuqori chiqish shovqinini qabul qilish oson, shuning uchun agar bu zavodda sodir bo'lsa, katta yo'qotishlarga olib keladi va ba'zan jiddiy baxtsiz hodisalarga olib keladi. Kommutatsiya uchun yuqori izolyatsiyalangan optokupllardan foydalanish orqali boshqa sxemalar va qurilmalarga ta'sirini minimallashtirish mumkin.
Ikkinchidan, optokupllarni qanday tanlash va ulardan foydalanish
Mahsulot dizaynida qo'llash uchun to'g'ri optokupldan qanday foydalanish kerak? Quyidagi mikrokontrollerlarni ishlab chiqish muhandislari optokupllarni qanday tanlash va ulardan foydalanishni tushuntirib berishadi.
① Har doim ochiq va har doim yopiq
Fotokuplerlarning ikki turi mavjud: biri kuchlanish qo'llanilmaganda kalit o'chiriladi (o'chiriladi), biri kuchlanish qo'llanilganda kalit yoqiladi (o'chiriladi) va biri kuchlanish bo'lmaganda kalit yoqiladi. Kuchlanish qo'llanilganda qo'llaniladi va o'chiriladi.
Birinchisi normal ochiq, ikkinchisi esa normal yopiq deb ataladi. Qanday tanlash kerak, avvalo, sizga qanday sxema kerakligiga bog'liq.
② Chiqish oqimini va qo'llaniladigan kuchlanishni tekshiring
Fotokuplerlar signalni kuchaytirish xususiyatiga ega, lekin har doim ham kuchlanish va tokni o'z xohishiga ko'ra o'tkazavermaydi. Albatta, u nominal, lekin kirish tomonidan kerakli chiqish oqimiga muvofiq kuchlanish qo'llanilishi kerak.
Agar mahsulot ma'lumotlar varag'iga qarasak, vertikal o'q chiqish oqimi (kollektor oqimi) va gorizontal o'q kirish kuchlanishi (kollektor-emitter kuchlanishi) bo'lgan jadvalni ko'rishimiz mumkin. Kollektor oqimi LED yorug'lik intensivligiga qarab o'zgaradi, shuning uchun kerakli chiqish oqimiga muvofiq kuchlanishni qo'llang.
Biroq, siz bu yerda hisoblangan chiqish oqimi hayratlanarli darajada kichik deb o'ylashingiz mumkin. Bu LEDning vaqt o'tishi bilan yomonlashishini hisobga olgan holda ishonchli tarzda chiqarilishi mumkin bo'lgan oqim qiymati, shuning uchun u maksimal reytingdan past.
Aksincha, chiqish oqimi katta bo'lmagan holatlar mavjud. Shuning uchun, optokuplni tanlashda "chiqish oqimi" ni diqqat bilan tekshiring va unga mos keladigan mahsulotni tanlang.
③ Maksimal oqim
Maksimal o'tkazuvchanlik oqimi - bu optokupl o'tkazuvchanlik paytida bardosh bera oladigan maksimal oqim qiymati. Yana bir bor, sotib olishdan oldin loyiha qancha chiqish kerakligini va kirish kuchlanishi qanday ekanligini bilishimiz kerak. Maksimal qiymat va ishlatilgan tok chegara emasligiga, balki ma'lum bir chegara borligiga ishonch hosil qiling.
④ Fotokuplatorni to'g'ri sozlang
To'g'ri optokuplni tanlaganimizdan so'ng, uni haqiqiy loyihada ishlataylik. O'rnatishning o'zi oson, shunchaki har bir kirish tomoni sxemasiga va chiqish tomoni sxemasiga ulangan terminallarni ulang. Biroq, kirish tomoni va chiqish tomonini noto'g'ri yo'naltirmaslikka ehtiyot bo'lish kerak. Shuning uchun, siz ma'lumotlar jadvalidagi belgilarni ham tekshirishingiz kerak, shunda siz PCB platasini chizgandan keyin fotoelektrik ulagich oyog'i noto'g'ri ekanligini aniqlamaysiz.
Nashr vaqti: 2023-yil 29-iyul