Optocouplers, que conectam circuitos usando sinais ópticos como meio, são um elemento ativo em áreas onde a alta precisão é indispensável, como acústica, medicina e indústria, devido à sua alta versatilidade e confiabilidade, como durabilidade e isolamento.
Mas quando e em que circunstâncias o optocuplário funciona e qual é o princípio por trás disso? Ou quando você realmente usa o fotocuplário em seu próprio trabalho eletrônico, talvez você não saiba como escolher e usá -lo. Porque o optocoupler é frequentemente confundido com "fototransistor" e "fotodiodo". Portanto, o que é um fotocupler será introduzido neste artigo.
O que é um fotocuplário?
O optocoupler é um componente eletrônico cuja etimologia é óptica
acoplador, que significa "acoplamento com a luz". Às vezes, também conhecido como optocuplário, isolador óptico, isolamento óptico etc. Consiste em elemento de emissão de luz e elemento de recebimento de luz e conecta o circuito do lado do lado da entrada e o circuito do lado de saída através do sinal óptico. Não há conexão elétrica entre esses circuitos, em outras palavras, em um estado de isolamento. Portanto, a conexão do circuito entre a entrada e a saída é separada e apenas o sinal é transmitido. Conecte com segurança os circuitos com níveis de tensão de entrada e saída significativamente diferentes, com isolamento de alta tensão entre entrada e saída.
Além disso, ao transmitir ou bloquear esse sinal de luz, ele atua como um interruptor. O princípio e o mecanismo detalhados serão explicados mais adiante, mas o elemento emissor de luz do fotocupler é um LED (diodo emissor de luz).
Das décadas de 1960 a 1970, quando os LEDs foram inventados e seus avanços tecnológicos foram significativos,Optoeletrônicatornou -se um boom. Naquela época, váriosdispositivos ópticosforam inventados e o acoplador fotoelétrico era um deles. Posteriormente, a optoeletrônica rapidamente penetrou em nossas vidas.
① Princípio/mecanismo
O princípio do optocuplário é que o elemento emissor de luz converte o sinal elétrico de entrada em luz e o elemento de recebimento de luz transmite o sinal elétrico de volta leve para o circuito do lado da saída. O elemento emissor de luz e o elemento de recebimento da luz estão no interior do bloco de luz externa, e os dois são opostos um ao outro para transmitir luz.
O semicondutor usado em elementos emissores de luz é o LED (diodo emissor de luz). Por outro lado, existem muitos tipos de semicondutores usados em dispositivos de recebimento de luz, dependendo do ambiente de uso, tamanho externo, preço etc., mas, em geral, o mais comumente usado é o fototransistor.
Quando não estão trabalhando, os fototransistores carregam pouco da corrente que os semicondutores comuns fazem. Quando a luz incidente lá, o fototransistor gera uma força fotoeletromotiva na superfície do semicondutor do tipo P e do semicondutor do tipo n, os orifícios no semicondutor do tipo n fluem para a região P, o semicultor de eletrônicos Free.
Os fototransistores não são tão responsivos quanto os fotodiodos, mas também têm o efeito de ampliar a saída para centenas a 1.000 vezes o sinal de entrada (devido ao campo elétrico interno). Portanto, eles são sensíveis o suficiente para captar sinais fracos, o que é uma vantagem.
De fato, o "bloqueador de luz" que vemos é um dispositivo eletrônico com o mesmo princípio e mecanismo.
No entanto, os interruptores de luz geralmente são usados como sensores e desempenham seu papel passando um objeto de bloqueio de luz entre o elemento emissor de luz e o elemento que recebe a luz. Por exemplo, ele pode ser usado para detectar moedas e notas em máquinas de venda automática e caixas eletrônicos.
② Recursos
Como o optocupler transmite sinais através da luz, o isolamento entre o lado da entrada e o lado da saída é um recurso importante. O alto isolamento não é facilmente afetado pelo ruído, mas também impede o fluxo de corrente acidental entre os circuitos adjacentes, o que é extremamente eficaz em termos de segurança. E a estrutura em si é relativamente simples e razoável.
Devido à sua longa história, a rica linha de produtos de vários fabricantes também é uma vantagem única dos optocuplores. Como não há contato físico, o desgaste entre as peças é pequeno e a vida é mais longa. Por outro lado, também existem características de que a eficiência luminosa é fácil de flutuar, porque o LED se deteriorará lentamente com a passagem das mudanças de tempo e temperatura.
Especialmente quando o componente interno do plástico transparente por um longo tempo fica nublado, não pode ser uma luz muito boa. No entanto, em qualquer caso, a vida é muito longa em comparação com o contato do contato do contato mecânico.
Os fototransistores são geralmente mais lentos que os fotodiodos, portanto não são usados para comunicações de alta velocidade. No entanto, isso não é uma desvantagem, pois alguns componentes têm circuitos de amplificação no lado da saída para aumentar a velocidade. De fato, nem todos os circuitos eletrônicos precisam aumentar a velocidade.
③ Uso
Acopladores fotoelétricossão usados principalmente para operação de comutação. O circuito será energizado ligando o interruptor, mas do ponto de vista das características acima, especialmente o isolamento e a vida longa, é adequado para cenários que requerem alta confiabilidade. Por exemplo, o ruído é o inimigo de eletrônicos médicos e equipamentos de áudio/equipamento de comunicação.
Também é usado em sistemas de acionamento de motor. O motivo do motor é que a velocidade é controlada pelo inversor quando é acionada, mas gera ruído devido à alta saída. Esse ruído não apenas fará com que o próprio motor falhe, mas também flui pelo "solo" que afeta os periféricos. Em particular, o equipamento com fiação longa é fácil de captar esse ruído de alta saída; portanto, se acontecer na fábrica, causará grandes perdas e às vezes causará acidentes graves. Ao usar optocuplores altamente isolados para trocar, o impacto em outros circuitos e dispositivos pode ser minimizado.
Segundo, como escolher e usar optocuplores
Como usar o optocoupler correto para aplicação no design do produto? Os seguintes engenheiros de desenvolvimento de microcontroladores explicarão como selecionar e usar optocuplores.
① Sempre abra e sempre feche
Existem dois tipos de fotocuplores: um tipo em que o interruptor é desligado (desligado) quando nenhuma tensão é aplicada, um tipo em que o interruptor é ligado (desligado) quando uma tensão é aplicada e um tipo em que o interruptor é ligado quando não há tensão. Aplique e desligue quando a tensão for aplicada.
O primeiro é chamado normalmente aberto, e o último é chamado normalmente fechado. Como escolher, primeiro depende de que tipo de circuito você precisa.
② Verifique a corrente de saída e a tensão aplicada
Os fotocuplores têm a propriedade de amplificar o sinal, mas nem sempre passam por tensão e corrente à vontade. Obviamente, é classificado, mas uma tensão precisa ser aplicada do lado da entrada de acordo com a corrente de saída desejada.
Se olharmos para a folha de dados do produto, podemos ver um gráfico em que o eixo vertical é a corrente de saída (corrente do coletor) e o eixo horizontal é a tensão de entrada (tensão do coletor-emissor). A corrente do coletor varia de acordo com a intensidade da luz LED; portanto, aplique a tensão de acordo com a corrente de saída desejada.
No entanto, você pode pensar que a corrente de saída calculada aqui é surpreendentemente pequena. Esse é o valor atual que ainda pode ser produzido de maneira confiável após levar em consideração a deterioração do LED ao longo do tempo, por isso é menor que a classificação máxima.
Pelo contrário, há casos em que a corrente de saída não é grande. Portanto, ao escolher o optocoupler, verifique cuidadosamente a “corrente de saída” e escolha o produto que o corresponde.
③ Corrente máxima
A corrente de condução máxima é o valor de corrente máxima que o optocupler pode suportar ao conduzir. Novamente, precisamos ter certeza de que sabemos quanta saída o projeto precisa e qual é a tensão de entrada antes de comprarmos. Certifique -se de que o valor máximo e a corrente usados não sejam limites, mas que haja alguma margem.
④ Defina o fotocupler corretamente
Tendo escolhido o optocuplário certo, vamos usá -lo em um projeto real. A instalação em si é fácil, basta conectar os terminais conectados a cada circuito lateral de entrada e circuito do lado de saída. No entanto, deve -se tomar cuidado para não serem mal o lado da entrada e o lado da saída. Portanto, você também deve verificar os símbolos na tabela de dados, para não descobrir que o pé do acoplador fotoelétrico está errado após desenhar a placa PCB.
Hora de postagem: Jul-29-2023