Optocoupler - mga katangian, aparato, aplikasyon

Ano ang isang optocoupler

Ang optocoupler ay isang optoelectronic device, ang mga pangunahing functional na bahagi nito ay isang light source at isang photodetector, na hindi galvanically konektado sa isa't isa, ngunit matatagpuan sa isang karaniwang selyadong pabahay. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang optocoupler ay batay sa katotohanan na ang isang de-koryenteng signal na inilapat dito ay nagiging sanhi ng isang glow sa gilid ng pagpapadala, at nasa anyo na ng liwanag, ang signal ay natanggap ng photodetector, na nagpapasimula ng isang de-koryenteng signal sa pagtanggap. gilid. Iyon ay, ang isang signal ay ipinadala at natatanggap sa pamamagitan ng optical na komunikasyon sa loob ng elektronikong bahagi.

Ang isang optocoupler ay ang pinakasimpleng uri ng optocoupler. Binubuo lamang ito ng mga bahagi ng pagpapadala at pagtanggap. Ang isang mas kumplikadong uri ng optocoupler ay isang optoelectronic chip na naglalaman ng ilang optocoupler na konektado sa isa o higit pang tumutugma o nagpapalakas ng mga device.

Kaya, ang isang optocoupler ay isang electronic component na nagbibigay ng transmission ng optical signal sa isang circuit na walang galvanic coupling sa pagitan ng signal source at nito receiver, dahil ang mga photon ay kilala na electrically neutral.

Ang istraktura at katangian ng mga optocoupler

Gumagamit ang mga optocoupler ng mga photodetector na sensitibo sa malapit-infrared at nakikitang mga rehiyon, dahil ang bahaging ito ng spectrum ay nailalarawan ng matinding pinagmumulan ng radiation na maaaring gumana bilang mga photodetector nang walang paglamig. Ang mga photodetector na may pn junctions (diodes at transistors) batay sa silikon ay unibersal, ang rehiyon ng kanilang maximum na spectral sensitivity ay malapit sa 0.8 μm.

Ang optocoupler ay pangunahing nailalarawan sa pamamagitan ng kasalukuyang transmission ratio CTR, iyon ay, ang ratio ng input at output na mga alon. Ang susunod na parameter ay ang rate ng paghahatid ng signal, aktwal na ang cutoff frequency fc ng operasyon ng optocoupler, na nauugnay sa pagtaas ng oras tr at ang cutoff tf para sa ipinadala na mga pulso. Sa wakas, ang mga parameter na nagpapakilala sa optocoupler mula sa punto ng view ng galvanic isolation: ang insulation resistance Riso, ang maximum na boltahe Viso at ang throughput Cf.

Ang input device, na bahagi ng istraktura ng optocoupler, ay idinisenyo upang lumikha ng pinakamainam na mga kondisyon sa pagpapatakbo para sa emitter (LED) upang ilipat ang operating point sa linear na rehiyon ng katangiang I — V.

Ang input device ay may sapat na bilis at isang malawak na hanay ng input currents, na tinitiyak ang pagiging maaasahan ng paghahatid ng impormasyon kahit na sa mababang (threshold) na kasalukuyang. Ang optical medium ay matatagpuan sa loob ng housing kung saan ang ilaw ay ipinapadala mula sa emitter patungo sa photodetector.

Sa mga optocoupler na may kinokontrol na optical channel, mayroong isang karagdagang control device, kung saan posible na maimpluwensyahan ang mga katangian ng optical medium gamit ang electrical o magnetic na paraan.Sa bahagi ng photodetector, ang signal ay mababawi sa isang mataas na optical-to-electrical conversion rate.

Ang output device sa gilid ng photodetector (halimbawa, isang phototransistor na kasama sa circuit) ay idinisenyo upang i-convert ang signal sa isang karaniwang electrical form, na maginhawa para sa karagdagang pagproseso sa mga bloke kasunod ng optocoupler. Ang isang optocoupler ay kadalasang hindi naglalaman ng mga input at output device, kaya nangangailangan ito ng mga panlabas na circuit upang magtatag ng normal na operasyon sa circuit ng isang partikular na device.

Paglalapat ng mga optocoupler

Ang mga optical connector ay malawakang ginagamit sa mga circuit para sa galvanic isolation mga bloke ng iba't ibang kagamitan, kung saan may mga circuit para sa mababa at mataas na boltahe, ang mga control circuit ay pinaghihiwalay mula sa mga circuit ng kuryente: kontrol ng mga makapangyarihang triac at thyristor, mga relay circuit, atbp.

Ang diode, transistor at resistor optocoupler ay ginagamit sa radio engineering modulation at automatic gain control circuits. Sa pamamagitan ng paglalantad sa optical channel, ang circuit ay kinokontrol nang walang contact at dinadala sa pinakamainam na mode ng operasyon.

Ang mga optical connector ay napakaraming gamit na ginagamit ang mga ito sa iba't ibang industriya at sa napakaraming natatanging function, kahit na bilang galvanic isolation at contactless control elements, na imposibleng ilista ang lahat ng ito.

Narito ang ilan lamang sa mga ito: mga computer, teknolohiya ng komunikasyon, automation, kagamitan sa radyo, mga awtomatikong sistema ng kontrol, mga instrumento sa pagsukat, mga sistema ng kontrol at regulasyon, teknolohiyang medikal, mga visual display device at marami pang iba.

Mga Bentahe ng Optocoupler

Ang paggamit ng mga optocoupler sa mga naka-print na circuit board ay nagbibigay-daan sa iyo upang makamit ang perpektong galvanic isolation kapag ang mga kinakailangan para sa paghihiwalay ng mataas na boltahe at mababang boltahe, input at output circuit sa mga tuntunin ng paglaban ay napakataas. Ang boltahe sa pagitan ng transmit at receive na mga circuit ng sikat na PC817 optocoupler ay, halimbawa, 5000 V. Bilang karagdagan, ang isang napakababang bandwidth na humigit-kumulang 1 pF ay nakakamit sa pamamagitan ng optical isolation.

Gamit ang mga optocoupler, ang contactless na kontrol ay napakadaling ipatupad, habang nag-iiwan ng puwang para sa mga natatanging solusyon sa disenyo sa mga tuntunin ng mga direktang control circuit. Mahalaga rin dito na walang ganap na reaksyon ng receiver sa pinagmulan, iyon ay, ang impormasyon ay ipinadala sa isang paraan.

Ang pinakamalawak na bandwidth ng optocoupler ay nag-aalis ng mga limitasyon na ipinataw ng mga mababang frequency: sa tulong ng liwanag, maaari kang magpadala ng hindi bababa sa isang pare-parehong signal, kahit isang pulso, at may napakatarik na mga gilid, na sa panimula ay imposibleng ipatupad gamit ang mga pulse transformer. Ang channel ng komunikasyon sa loob ng optocoupler ay ganap na immune sa mga epekto ng mga electromagnetic field, kaya ang signal ay protektado mula sa pagkagambala at pagkuha. Sa wakas, ang mga optocoupler ay ganap na katugma sa iba pang mga elektronikong bahagi.