Optocoupler - ciri, peranti, aplikasi

Apa itu optocoupler

Optocoupler ialah peranti optoelektronik, bahagian fungsi utamanya ialah sumber cahaya dan pengesan foto, yang tidak disambungkan secara galvani antara satu sama lain, tetapi terletak di perumahan tertutup biasa. Prinsip operasi optocoupler adalah berdasarkan fakta bahawa isyarat elektrik yang digunakan padanya menyebabkan cahaya pada bahagian pemancar, dan sudah dalam bentuk cahaya, isyarat diterima oleh pengesan foto, memulakan isyarat elektrik pada penerima. sebelah. Iaitu, isyarat dihantar dan diterima melalui komunikasi optik dalam komponen elektronik.

Optocoupler ialah jenis optocoupler yang paling mudah. Ia hanya terdiri daripada bahagian pemancar dan penerima. Jenis optocoupler yang lebih kompleks ialah cip optoelektronik yang mengandungi beberapa optocoupler yang disambungkan kepada satu atau lebih peranti padanan atau penguat.

Oleh itu, optocoupler ialah komponen elektronik yang menyediakan penghantaran isyarat optik dalam litar tanpa gandingan galvanik antara sumber isyarat dan penerimanya, kerana foton diketahui neutral secara elektrik.

Struktur dan ciri-ciri optocoupler

Optocoupler menggunakan pengesan foto yang sensitif di kawasan inframerah dekat dan boleh dilihat, kerana bahagian spektrum ini dicirikan oleh sumber sinaran sengit yang boleh berfungsi sebagai pengesan foto tanpa penyejukan. Pengesan foto dengan persimpangan pn (diod dan transistor) berdasarkan silikon adalah universal, kawasan kepekaan spektrum maksimumnya adalah hampir 0.8 μm.

Optocoupler terutamanya dicirikan oleh nisbah penghantaran semasa CTR, iaitu nisbah arus input dan output. Parameter seterusnya ialah kadar penghantaran isyarat, sebenarnya kekerapan cutoff fc operasi optocoupler, berkaitan dengan masa kenaikan tr dan cutoff tf untuk denyutan yang dihantar. Akhir sekali, parameter yang mencirikan optocoupler dari sudut pandangan pengasingan galvanik: rintangan penebat Riso, voltan maksimum Viso dan daya tampung Cf.

Peranti input, yang merupakan sebahagian daripada struktur optocoupler, direka bentuk untuk mewujudkan keadaan operasi optimum bagi pemancar (LED) untuk mengalihkan titik operasi ke kawasan linear ciri I — V.

Peranti input mempunyai kelajuan yang mencukupi dan pelbagai arus input, memastikan kebolehpercayaan penghantaran maklumat walaupun pada arus rendah (ambang). Medium optik terletak di dalam perumahan di mana cahaya dihantar dari pemancar ke pengesan foto.

Dalam optocoupler dengan saluran optik terkawal, terdapat peranti kawalan tambahan, yang melaluinya adalah mungkin untuk mempengaruhi sifat-sifat medium optik menggunakan cara elektrik atau magnetik.Pada bahagian pengesan foto, isyarat dipulihkan pada kadar penukaran optik-ke-elektrik yang tinggi.

Peranti output di sisi pengesan foto (contohnya, fototransistor yang disertakan dalam litar) direka bentuk untuk menukar isyarat ke dalam bentuk elektrik standard, mudah untuk pemprosesan selanjutnya dalam blok berikutan optocoupler. Optocoupler selalunya tidak mengandungi peranti input dan output, jadi ia memerlukan litar luaran untuk mewujudkan operasi normal dalam litar peranti tertentu.

Penggunaan optocoupler

Penyambung optik digunakan secara meluas dalam litar untuk pengasingan galvanik blok pelbagai peralatan, di mana terdapat litar untuk voltan rendah dan tinggi, litar kawalan dipisahkan daripada litar kuasa: kawalan triac dan thyristor berkuasa, litar geganti, dsb.

Optocoupler diod, transistor dan perintang digunakan dalam modulasi kejuruteraan radio dan litar kawalan perolehan automatik. Dengan mendedahkan saluran optik, litar dikawal tanpa sentuhan dan dibawa ke mod operasi optimum.

Penyambung optik sangat serba boleh sehingga ia digunakan dalam pelbagai industri dan dalam banyak fungsi unik, walaupun hanya sebagai pengasingan galvanik dan elemen kawalan tanpa sentuhan, sehingga mustahil untuk menyenaraikan semuanya.

Berikut adalah beberapa daripadanya: komputer, teknologi komunikasi, automasi, peralatan radio, sistem kawalan automatik, alat pengukur, sistem kawalan dan peraturan, teknologi perubatan, peranti paparan visual dan banyak lagi.

Kelebihan Optocoupler

Penggunaan optocoupler pada papan litar bercetak membolehkan anda mencapai pengasingan galvanik yang ideal apabila keperluan untuk pengasingan voltan tinggi dan voltan rendah, litar input dan output dari segi rintangan adalah sangat tinggi. Voltan antara litar hantar dan terima optocoupler PC817 yang popular ialah, sebagai contoh, 5000 V. Di samping itu, lebar jalur yang sangat rendah kira-kira 1 pF dicapai melalui pengasingan optik.

Menggunakan optocoupler, kawalan tanpa sentuh sangat mudah untuk dilaksanakan, sambil meninggalkan ruang untuk penyelesaian reka bentuk yang unik dari segi litar kawalan langsung. Ia juga penting di sini bahawa sama sekali tidak ada tindak balas penerima kepada sumber, iaitu, maklumat dihantar sehala.

Jalur lebar terluas optocoupler menghapuskan batasan yang dikenakan oleh frekuensi rendah: dengan bantuan cahaya, anda boleh menghantar sekurang-kurangnya isyarat malar, walaupun nadi, dan dengan tepi yang sangat curam, yang pada asasnya mustahil untuk dilaksanakan menggunakan pengubah denyut. Saluran komunikasi di dalam optocoupler benar-benar kebal terhadap kesan medan elektromagnet, jadi isyarat dilindungi daripada gangguan dan tangkapan. Akhirnya, optocoupler serasi sepenuhnya dengan komponen elektronik lain.