Optocouplers, yang menghubungkan sirkuit menggunakan sinyal optik sebagai medium, adalah elemen yang aktif di area di mana presisi tinggi sangat diperlukan, seperti akustik, kedokteran dan industri, karena keserbagunaan dan keandalannya yang tinggi, seperti daya tahan dan insulasi.
Tetapi kapan dan dalam keadaan apa yang bekerja optocoupler, dan apa prinsip di baliknya? Atau ketika Anda benar -benar menggunakan fotocoupler dalam pekerjaan elektronik Anda sendiri, Anda mungkin tidak tahu cara memilih dan menggunakannya. Karena Optocoupler sering bingung dengan "phototransistor" dan "photodiode". Oleh karena itu, apa yang akan diperkenalkan oleh fotocoupler dalam artikel ini.
Apa itu Photocoupler?
Optocoupler adalah komponen elektronik yang etimologinya optik
coupler, yang berarti "menggabungkan dengan cahaya." Kadang -kadang juga dikenal sebagai optocoupler, isolator optik, isolasi optik, dll. Terdiri dari elemen pemancar cahaya dan elemen penerima cahaya, dan menghubungkan sirkuit samping input dan sirkuit samping output melalui sinyal optik. Tidak ada hubungan listrik antara sirkuit ini, dengan kata lain, dalam keadaan isolasi. Oleh karena itu, koneksi sirkuit antara input dan output terpisah dan hanya sinyal yang ditransmisikan. Sirkuit terhubung dengan aman dengan level tegangan input dan output yang berbeda secara signifikan, dengan isolasi tegangan tinggi antara input dan output.
Selain itu, dengan mentransmisikan atau memblokir sinyal cahaya ini, ia bertindak sebagai sakelar. Prinsip dan mekanisme terperinci akan dijelaskan nanti, tetapi elemen pemancar cahaya dari photocoupler adalah LED (dioda pemancar cahaya).
Dari tahun 1960 -an hingga 1970 -an, ketika LED diciptakan dan kemajuan teknologi mereka signifikan,Optoelektronikamenjadi ledakan. Pada saat itu, berbagaiperangkat optikdiciptakan, dan coupler fotoelektrik adalah salah satunya. Selanjutnya, optoelektronik dengan cepat menembus ke dalam kehidupan kita.
① Prinsip/Mekanisme
Prinsip optocoupler adalah bahwa elemen pemancar cahaya mengubah sinyal listrik input menjadi cahaya, dan elemen penerima cahaya mentransmisikan sinyal listrik kembali cahaya ke sirkuit sisi output. Elemen pemancar cahaya dan elemen penerima cahaya berada di bagian dalam blok cahaya eksternal, dan keduanya saling berlawanan untuk mengirimkan cahaya.
Semikonduktor yang digunakan dalam elemen pemancar cahaya adalah LED (dioda pemancar cahaya). Di sisi lain, ada banyak jenis semikonduktor yang digunakan dalam perangkat penerima cahaya, tergantung pada lingkungan penggunaan, ukuran eksternal, harga, dll., Tetapi secara umum, yang paling umum digunakan adalah fototransistor.
Ketika tidak berfungsi, fototransistor membawa sedikit arus yang dilakukan semikonduktor biasa. Ketika insiden cahaya di sana, fototransistor menghasilkan gaya fotoelektromotif pada permukaan semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-N, lubang dalam aliran semikonduktor tipe-N ke wilayah P, semikonduktor elektron bebas di wilayah P mengalir ke wilayah N, dan aliran arus akan.
Fototransistor tidak responsif seperti fotodioda, tetapi mereka juga memiliki efek memperkuat output hingga ratusan hingga 1.000 kali sinyal input (karena medan listrik internal). Oleh karena itu, mereka cukup sensitif untuk mengambil sinyal yang bahkan lemah, yang merupakan keuntungan.
Bahkan, "blocker cahaya" yang kita lihat adalah perangkat elektronik dengan prinsip dan mekanisme yang sama.
Namun, gangguan cahaya biasanya digunakan sebagai sensor dan melakukan peran mereka dengan melewati objek pemblokiran cahaya antara elemen pemancar cahaya dan elemen penerima cahaya. Misalnya, dapat digunakan untuk mendeteksi koin dan uang kertas di mesin penjual otomatis dan ATM.
② Fitur
Karena Optocoupler mengirimkan sinyal melalui cahaya, isolasi antara sisi input dan sisi output adalah fitur utama. Insulasi tinggi tidak mudah dipengaruhi oleh kebisingan, tetapi juga mencegah aliran arus yang tidak disengaja antara sirkuit yang berdekatan, yang sangat efektif dalam hal keamanan. Dan struktur itu sendiri relatif sederhana dan masuk akal.
Karena sejarahnya yang panjang, jajaran produk yang kaya dari berbagai produsen juga merupakan keuntungan unik dari optocouplers. Karena tidak ada kontak fisik, keausan di antara bagian -bagiannya kecil, dan hidupnya lebih lama. Di sisi lain, ada juga karakteristik bahwa efisiensi bercahaya mudah berfluktuasi, karena LED akan perlahan -lahan memburuk dengan berlalunya perubahan waktu dan suhu.
Terutama ketika komponen internal plastik transparan untuk waktu yang lama, menjadi keruh, itu tidak bisa menjadi cahaya yang sangat baik. Namun, dalam hal apa pun, kehidupan terlalu lama dibandingkan dengan kontak kontak kontak mekanis.
Fototransistor umumnya lebih lambat dari fotodioda, sehingga tidak digunakan untuk komunikasi berkecepatan tinggi. Namun, ini bukan kerugian, karena beberapa komponen memiliki sirkuit amplifikasi pada sisi output untuk meningkatkan kecepatan. Bahkan, tidak semua sirkuit elektronik perlu meningkatkan kecepatan.
③ Penggunaan
Soupler fotoelektrikterutama digunakan untuk operasi switching. Sirkuit akan diberi energi dengan menyalakan sakelar, tetapi dari sudut pandang karakteristik di atas, terutama isolasi dan umur panjang, itu sangat cocok untuk skenario yang membutuhkan keandalan tinggi. Misalnya, kebisingan adalah musuh elektronik medis dan peralatan audio/peralatan komunikasi.
Ini juga digunakan dalam sistem penggerak motor. Alasan motor adalah bahwa kecepatan dikendalikan oleh inverter saat digerakkan, tetapi menghasilkan kebisingan karena output tinggi. Kebisingan ini tidak hanya akan menyebabkan motor itu sendiri gagal, tetapi juga mengalir melalui "tanah" yang mempengaruhi periferal. Secara khusus, peralatan dengan kabel panjang mudah untuk mengambil kebisingan output tinggi ini, jadi jika itu terjadi di pabrik, itu akan menyebabkan kerugian besar dan kadang -kadang menyebabkan kecelakaan serius. Dengan menggunakan optocouplers yang sangat terisolasi untuk beralih, dampak pada sirkuit dan perangkat lain dapat diminimalkan.
Kedua, cara memilih dan menggunakan optocouplers
Bagaimana cara menggunakan optocoupler yang tepat untuk aplikasi dalam desain produk? Insinyur pengembangan mikrokontroler berikut akan menjelaskan cara memilih dan menggunakan optocouplers.
① Selalu buka dan selalu dekat
Ada dua jenis fotokopel: jenis di mana sakelar dimatikan (mati) ketika tidak ada tegangan yang diterapkan, jenis di mana sakelar dihidupkan (mati) ketika tegangan diterapkan, dan jenis di mana sakelar dihidupkan ketika tidak ada tegangan. Terapkan dan matikan saat tegangan diterapkan.
Yang pertama disebut biasanya terbuka, dan yang terakhir disebut biasanya ditutup. Cara Memilih, Pertama -tama tergantung pada jenis sirkuit yang Anda butuhkan.
② Periksa arus output dan tegangan yang diterapkan
Photocouplers memiliki sifat memperkuat sinyal, tetapi tidak selalu melewati tegangan dan arus sesuka hati. Tentu saja, dinilai, tetapi tegangan perlu diterapkan dari sisi input sesuai dengan arus output yang diinginkan.
Jika kita melihat lembar data produk, kita dapat melihat grafik di mana sumbu vertikal adalah arus output (arus kolektor) dan sumbu horizontal adalah tegangan input (tegangan kolektor-emitor). Arus kolektor bervariasi sesuai dengan intensitas lampu LED, jadi terapkan tegangan sesuai dengan arus output yang diinginkan.
Namun, Anda mungkin berpikir bahwa arus output yang dihitung di sini secara mengejutkan kecil. Ini adalah nilai saat ini yang masih dapat diandalkan output setelah memperhitungkan kerusakan LED dari waktu ke waktu, sehingga kurang dari peringkat maksimum.
Sebaliknya, ada kasus di mana arus output tidak besar. Oleh karena itu, saat memilih optocoupler, pastikan untuk memeriksa dengan cermat "output arus" dan memilih produk yang cocok dengan itu.
③ Arus maksimum
Arus konduksi maksimum adalah nilai arus maksimum yang dapat ditahan oleh Optocoupler saat melakukan. Sekali lagi, kita perlu memastikan kita tahu berapa banyak output yang dibutuhkan proyek dan apa tegangan input sebelum kita membeli. Pastikan bahwa nilai maksimum dan arus yang digunakan bukan batas, tetapi ada beberapa margin.
④ Atur photocoupler dengan benar
Setelah memilih optocoupler yang tepat, mari kita gunakan dalam proyek nyata. Instalasi itu sendiri mudah, cukup hubungkan terminal yang terhubung ke setiap sirkuit samping input dan sirkuit samping output. Namun, perawatan harus diambil untuk tidak orientasi sisi input dan sisi output. Oleh karena itu, Anda juga harus memeriksa simbol dalam tabel data, sehingga Anda tidak akan menemukan bahwa kaki coupler fotoelektrik salah setelah menggambar papan PCB.
Waktu posting: Jul-29-2023