28.08.2024 344

Selitettiin valopisteen, opto-ottelijat ja opto-isolaattorit

Elektroniikan maailmassa on todella tärkeää varmistaa, että signaalit voivat liikkua sujuvasti ja turvallisesti piiristä toiseen, varsinkin kun nämä piirit toimivat eri jännitetasoilla tai niihin vaikuttaa sähkömelu.Valokeettimet, joita kutsutaan myös optocoplers tai opto-eräaattoriksi, auttavat tekemään tämän tapahtumaan.Nämä pienet laitteet käyttävät valoa signaalien lähettämiseen piireiden välillä pitäen ne erillään, mikä auttaa suojaamaan arkaluontoisia osia vaurioilta.Tässä artikkelissa tutkimme, kuinka valokeoput toimivat, missä niitä käytetään ja miksi ne ovat niin hyödyllisiä elektroniikassa tänään.

Luettelo

Kuva 1: Valokepliterikomponentti

Ymmärtäminen Valovalokuoret

Valokepliterit, joita kutsutaan myös opticoplers tai optoisolaattorit, ovat laitteita, jotka sallivat signaalien siirtyä sähköpiiristä toiseen pitäen ne erillään toisistaan.Valovalon päätehtävänä on varmistaa, että yhden piirin signaalit eivät häiritse toista, varsinkin kun piireissä on erilaiset jännitetasot tai kun yhdellä piirillä voi olla sähkömelua.Tämä erotus tehdään valolla, joten signaali voidaan siirtää eteenpäin ilman suoraa sähköyhteyttä.

Kuva 2: Poikkileikkauskuva ja valokeilan symboli

Valokeplainosat

Valovalokeräyksellä on kaksi pääosaa:

Valopäästö diodi (LED): Ensimmäinen osa on LED, joka on tulopuolella.Tämä LED ottaa sähköisen signaalin ja muuttaa sen valoksi, yleensä infrapuna -alueella.Infrapunavaloa käytetään usein, koska se toimii hyvin tähän tarkoitukseen ja seuraavalle osalle on helppo havaita.

Valodetektori: Toinen osa on valodetektori, joka on lähtöpuolella.Valodetektori vastaanottaa valon LEDistä ja muuttaa sen takaisin sähköiseksi signaaliksi.Valodetektori voi olla erityyppisiä laitteita, kuten fototransistori, fotodiodi tai fotodarlington.Käytetyn valodetektorin tyyppi vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti signaali käsitellään, kuinka herkkä se on ja kuinka voimakas lähtösignaali on.

Sekä LED että valodetektori ovat yhden pakkauksen sisällä, joka näyttää yleensä pieneltä integroidulta piiriltä (IC).LED ja valodetektori on fyysisesti erotettu, mikä on erittäin tärkeää, koska se varmistaa, että tulo- ja lähtöpiirit eivät ole suoraan kytkettynä.Tämä erotus pitää piirit turvassa sähköongelmista, kuten korkeajännite tai melu, joka voi vahingoittaa herkkiä osia.

Kuinka valopäällysteet toimivat?

Valovalokerä on laite, jonka avulla signaalin siirto on kahden erillisen piirin välillä pitäen ne sähköisesti erillään toisistaan.Tämä erottelu on erittäin hyödyllinen herkän, pienjännitteen osien suojaamisessa korkeajännitteisiltä piikiltä ja sähköisiltä häiriöiltä.Prosessi alkaa, kun tulopiiriin kohdistetaan jännite, joka käyttää valokeilan sisällä LED (valoa emittilääkettä).Tämä LED syttyy ja antaa yleensä infrapunavaloa, jota ulkopuoliset vaikutteet häiritsevät vähemmän todennäköisesti.Valo kulkee sitten eristävän esteen yli päästäkseen valodetektoriin lähtöpuolella.Valodetektori, joka voi olla fotodiodi, fototransistori tai fototyristori, saa tämän valon ja muuttaa sen takaisin sähköiseen signaaliin.Tämä uusi sähkösignaali lähetetään sitten lähtöpiiriin.

Se eristävä kerros LEDin ja valodetektorin välillä on se, mikä pitää tulo- ja lähtöpiirit erillään.Tämä erotus auttaa suojaamaan matalan jännitteen osia korkeajännitepiikkien tai sähkömelun vahingoittumiselta.Eristyskerroksen läpi kulkeva valo antaa signaalin liikkua toiselta toiselle ilman fyysistä tai sähköistä kosketusta, mikä tekee piirien turvallisesta kommunikoinnista keskenään.

Kun valodetektori vastaanottaa valon LEDistä, se muuntaa valon takaisin sähköiseen signaaliin.Tämä lähtösignaali on sähköisesti sama kuin tulosignaali, mutta se voidaan vahvistaa tai säätää riippuen siitä, mitä sitä tarvitaan.Lähtöpiiri käyttää sitten signaalia tarvittavan tehtävän suorittamiseen.

Valovalon sovellukset

Valovalvontalaitteita käytetään laajasti erilaisissa elektronisissa laitteissa, koska ne tarjoavat sekä eristyksen että kirkkaan signaalin lähetyksen.

Turvallisuussuojauksessa valokeilat toimivat esteenä korkeajännite- ja matalajännitepiirien välillä.Tämä eristäminen estää korkeajännitettä herkkien osien vahingoittamista, mikä on erittäin hyödyllistä asetuksissa, joissa voimapiikit ovat yleisiä.

Kun kyse on melun vähentämisestä, valokeilat ovat uskomattoman hyödyllisiä.Ne auttavat minimoimaan sähköisten häiriöiden vaikutukset varmistaen, että lähetetty signaali pysyy selkeänä ja tasaisena.

Rajauspiireissä valokeilat mahdollistavat järjestelmän eri osille, jotka toimivat eri jännitetasoilla kommunikoidakseen turvallisesti.Käyttämällä valokeopea, voit kytkeä piirit ilman jänniteerojen vaurioiden riskiä.

Valovalokeräimet ovat myös keskeinen osa virtalähteiden vaihtamista.Näissä sovelluksissa ne pitävät ohjausosat erillään korkeajännitesäyttöistä varmistaen, että ohjaussignaalit pysyvät vakaina ja luotettavina jopa vaikeissa sähköolosuhteissa.

Opto-lippu- ja opto-isolaattoripaketit

Kuva 3: Opto-yhdistäjä- ja opto-isolaattoripaketit

Valovalokeräimet, jotka tunnetaan myös nimellä opto-ottelijat tai opto-isolaattorit, ovat elektronisia osia, jotka käyttävät valoa sähkösignaalien lähettämiseen kahden piirin välillä, jotka on pidettävä erillään.Tämä erottelu auttaa estämään suuria jännitteitä vahingoittamasta signaalin vastaanottavaa piiriä.Näiden osien suunnittelu ja pakkaus muuttuvat riippuen siitä, käytetäänkö niitä pienjännite- tai korkeajännitetilanteissa.

Pienjännitesovellukset: Pienjännitteisissä asennuksissa opto-otteita löytyy yleensä paketeista, jotka näyttävät tavallisilta kaksoislinjalta (DIL) integroiduilta piiriltä (IC) tai pieniltä ääriviivat integroidut piirilevit (SOIC).Näitä muotoja käytetään yleisesti pinta -asennustekniikassa (SMT), mikä tekee niistä helppoa sopeutua moderneihin, kompakteihin elektronisiin malleihin.Pakkauksen avulla osa sisällyttää helposti tulostettuihin piirilevyihin (PCB) pitäen samalla piirin eri osia erillään.

Korkeajännitesovellukset: Korkeajännitetilanteissa opto-isolaattorit on usein suunniteltu voimakkaammilla pakkauksilla korkeampien eristysjännitteiden käsittelemiseksi.Nämä paketit saattavat olla suorakaiteen muotoisia tai lieriömäisiä ja ne on valmistettu tarjoamaan enemmän suojaa kuin tavalliset IC -paketit.Tämä ominaisuus on hyödyllinen sähköjärjestelmissä tai muissa asetuksissa, joissa jänniteaine piirejen välillä voi olla suuri, mikä vaatii ylimääräisiä turvallisuustoimenpiteitä.

Valokannan terminologia ja symbolit

Kuva 4: Piirikaavion symboli valokokeilusta

Vaikka "Opto-lippulaajaa" ja "opto-isolaattoria" käytetään usein tarkoittamaan samaa asiaa, niiden välillä on pieniä eroja sen perusteella, miten niitä käytetään:

Opto-coultle Yleensä viittaa osiin, joita käytetään järjestelmissä, joissa piireiden välinen jänniteero ei ole yli 5000 volttia.Näitä osia käytetään usein analogisten tai digitaalisten signaalien lähettämiseen erillisissä piireissä eri elektronisissa asetuksissa.

Opto-isolaattorit tehdään erityisesti käytettäväksi suuritehoisissa järjestelmissä, joissa jänniteero voi olla yli 5000 volttia.Päätyö on samanlainen - signaalien lähettäminen sähköerottelun säilyttämiseksi -, mutta nämä osat on valmistettu käsittelemään vaadittavia sähköasetuksia, joita löytyy virranjakelusta ja teollisuusjärjestelmistä.

Piirikaavioissa opto-ottelun symboli näyttää tyypillisesti LED (joka toimii lähettimenä) toisella puolella ja toisella fototransistorilla tai PhotoDarlingtonilla (joka toimii vastaanottimena).Tämä symboli osoittaa, kuinka osa toimii sisäpuolella, osoittaen, kuinka valoa käytetään sähköisen linkin luomiseen erillisten piirien välillä.LED antaa valon, kun virta virtaa sen läpi, jonka fototransistori sitten poimii, mikä antaa signaalin kulkea pitäen piirit sähköisesti erillään.

Valokeplittimien keskeiset tekniset tiedot

Kuva 5: Valokuvannon tulo-lähtö-ajoitus ja kollektori-emitterin jänniteominaisuudet

Kun valitset valopisteen, on hyödyllistä ymmärtää sen tärkeimmät ominaisuudet varmistaaksesi, että se sopii tarpeisiisi.

Virransiirtosuhde (CTR): Tämä on lähtövirran suhde tulovirtaan.Yksinkertaisemmin sanottuna se osoittaa, kuinka paljon tulon puolella olevaa virtaa siirretään lähtöpuolelle.CTR -arvot voivat vaihdella suuresti 10%: sta yli 5000%: iin valon tyypistä riippuen.Korkeampi CTR tarkoittaa, että laite on tehokkaampi siirtämään signaalin syöttöstä ulostulosta, mikä on tärkeää sovelluksille, joissa tarvitaan tarkkaa signaalinhallintaa.

Kaistanleveys: Tämä ominaisuus kertoo suurimman nopeuden, jolla valokeitto pystyy käsittelemään tietoja.Fototransistoripohjaisten valopisteen kaistanleveys on yleensä noin 250 kHz, mikä tekee niistä sopivia moniin yleisiin käyttötarkoituksiin.Jos tarvitset kuitenkin jotain nopeampaa, huomaa, että PhotoDarlington-pohjaiset valokeilat saattavat olla hitaampia heidän suunnittelunsa vuoksi, mikä vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti he reagoivat.

Syöttövirta: Tämä viittaa virran määrään, jota tarvitaan valokeilan syöttöpuolella LED: n virtaamiseksi.Syöttövirta on tärkeä tekijä, koska se vaikuttaa siihen, kuinka paljon virtaa laitetta käyttää ja kuinka hyvin se toimii piirisi muiden osien kanssa.

Lähtölaitteen enimmäisjännite: Transistoripohjaisten valokeinojen osalta tämä on suurin jännite, jota lähtötransistori pystyy käsittelemään.On tärkeää varmistaa, että tämä jännitteen luokitus on korkeampi kuin sovelluksen enimmäisjännite laitteen vahingoittamisen välttämiseksi.

Erot valokeiliöiden ja kiinteän tilan releiden välillä

Kuva 6: Valokeoper- ja kiinteän tilan rele

Valopisarat ja solid-state-releet (SSRS) Molemmat käyttävät valoa signaalien eristämiseen, mutta niitä käytetään eri tavoin niiden suunnittelun perusteella.

Valovalvontalaitteita käytetään yleensä pienitehoisissa tilanteissa, joissa päätavoite on lähettää ja eristää signaalit.Ne ovat ihanteellisia arkaluontoisten elektronisten osien suojaamiseksi korkeajännitteisiltä piikiltä tai melulta varmistaen, että signaali ohitetaan puhtaasti piirin yhdestä osasta toiseen.

Kiinteän tilan releet (SSRS) puolestaan ​​on suunniteltu vaihtamaan korkeampia tehitasoja.Toisin kuin valopöytäjät, SSR: llä on usein ylimääräisiä osia, kuten ylijännityssuojaus ja nolla ylittävä kytkentä (vaihtovirtasignaaleille), mikä auttaa vähentämään sähkömelua ja tekee releestä kestämään pidempään.SSR: t ovat yleensä suurempia, ja koska ne käsittelevät korkeampia virtauksia, ne tarvitsevat usein jäähdytyselementtejä lämmön ja ruuvipäätteiden hallitsemiseksi turvallisten liitäntöjen saavuttamiseksi.

Johtopäätös

Valovalokeräimet auttavat pitämään piirejä turvallisina ja toimimaan hyvin antamalla signaalit kulkea pitäen piirit erillään.Ne suojaavat matalajännitepiirejä korkeajännitteisiltä piikiltä ja vähentävät sähkömelua, mikä tekee niistä erittäin hyödyllisiä monissa elektronisissa laitteissa.Olipa niitä tottunut yksinkertaisesti ohittamaan signaaleja piirejen välillä tai monimutkaisemmissa voimajärjestelmissä, oikean valokeilan valitseminen-olipa kyse sitten tavanomaisesta opto-yhdistämisestä vai vahvemmasta opto-isolatorista-voi tehdä suuren muutoksen elektronisen järjestelmän toimintaan.Teknologian etenemisen myötä nämä laitteet ovat edelleen erittäin hyödyllisiä, jotka toimivat elektronisten laitteidemme suojelijoina.

Usein kysyttyjä kysymyksiä [UKK]

1. Mikä on opto-isolaattorin soveltaminen?

Opto-isolaattorin levitys on pitää piirin eri osat erillään ja antaa signaalit kulkea niiden välillä.Tämä auttaa suojaamaan piirin herkkiä osia korkeajännitteisiltä piikiltä tai sähkömelulta.Opto-isolaattoreita käytetään usein virtalähteissä, mikrokontrollerin rajapinnoissa ja teollisuusohjausjärjestelmissä, jotta estävät pienijänneskomponenttien vaurioita.

2. Milloin sinun pitäisi käyttää opto-isolaattoria?

Sinun tulisi käyttää opto-isolaattoria, kun joudut suojaamaan piirin matalajännitteisiä osia korkeajännitteisiltä nousuilta tai sähkömeliltä.Se on hyödyllistä myös, kun järjestelmän eri osien on työskenneltävä yhdessä ilman suoraan kytkettyä.Tämä on hyödyllistä, kun piireissä on erilainen maataso tai kun heidän on pysyttävä sähköisesti erillään turvallisuussyistä.

3. Mikä on OptoCoppelerin ensisijainen tarkoitus?

OptoCoppelerin ensisijainen tarkoitus on antaa signaalien kulkea kahden erillisen piirin välillä valolla pitäen samalla piirejä sähköisesti erillään.Tämä estää korkeajännitepiirejä vaikuttamasta matalajännitepiireihin, mikä auttaa suojaamaan herkkiä osia vaurioitumiselta.

4. Miksi käyttäisit optocopeceria releen sijasta?

Käytät optio -releen sijasta, kun tarvitset nopeampaa vaihtoa, pidemmän käyttöiän ja hiljaisemman toiminnan.Toisin kuin releet, optikokoisilla ei ole liikkuvia osia, joten ne voivat vaihtaa nopeammin ja kestää pidempään.Ne vievät myös vähemmän tilaa ja tarjoavat paremman sähköisen eristyksen.

5. Mitkä ovat optocuplersin haitat?

Opticopplers -haitat sisältävät niiden rajoitetun kykynsä käsitellä suurta virtaa ja jännitettä releisiin verrattuna.Jotkut optocoplerit, etenkin fototransistorit, voivat olla hitaampia reagoida.Ne voivat myös kulua ajan myötä, koska sisällä oleva LED hajoaa.Opticopects ei ehkä ole paras valinta erittäin suuren tehon hallitsemiseksi, missä releet tai kiinteiden tilanreleet toimisivat paremmin.