Los optocopladores, que conectan los circuitos utilizando señales ópticas como medio, son un elemento activo en áreas donde la alta precisión es indispensable, como la acústica, la medicina y la industria, debido a su alta versatilidad y confiabilidad, como la durabilidad y el aislamiento.
Pero, ¿cuándo y bajo qué circunstancias funciona el optoacoplero y cuál es el principio detrás de esto? O cuando realmente usa el fotocopler en su propio trabajo electrónico, es posible que no sepa cómo elegirlo y usarlo. Porque OptoCoupler a menudo se confunde con "fototransistor" y "fotodiodo". Por lo tanto, lo que es un fotocopler se introducirá en este artículo.
¿Qué es un fotocopler?
El optoacopler es un componente electrónico cuya etimología es óptica
acoplador, que significa "acoplamiento con luz". A veces, también conocido como optoacoplero, aislador óptico, aislamiento óptico, etc. Consiste en un elemento emisor de luz y un elemento receptor de luz, y conecta el circuito lateral de entrada y el circuito lateral de salida a través de la señal óptica. No existe una conexión eléctrica entre estos circuitos, en otras palabras, en un estado de aislamiento. Por lo tanto, la conexión del circuito entre la entrada y la salida está separada y solo se transmite la señal. Conecte de forma segura los circuitos con niveles de voltaje de entrada y salida significativamente diferentes, con aislamiento de alto voltaje entre entrada y salida.
Además, al transmitir o bloquear esta señal de luz, actúa como un interruptor. El principio y el mecanismo detallados se explicarán más adelante, pero el elemento emisor de luz del fotocopulador es un LED (diodo emisor de luz).
Desde la década de 1960 hasta la década de 1970, cuando se inventaron los LED y sus avances tecnológicos fueron significativos,optoelectrónicase convirtió en un boom. En ese momento, variosdispositivos ópticosfueron inventados, y el acoplador fotoeléctrico fue uno de ellos. Posteriormente, la optoelectrónica penetró rápidamente en nuestras vidas.
① Principio/mecanismo
El principio del optoacopler es que el elemento emisor de luz convierte la señal eléctrica de entrada en luz, y el elemento de recepción de luz transmite la señal eléctrica de la luz hacia atrás al circuito lateral de salida. El elemento emisor de luz y el elemento receptor de luz están en el interior del bloque de luz externa, y los dos están opuestos entre sí para transmitir la luz.
El semiconductor utilizado en elementos emisores de luz es el LED (diodo emisor de luz). Por otro lado, hay muchos tipos de semiconductores utilizados en dispositivos de recepción de luz, dependiendo del entorno de uso, tamaño externo, precio, etc., pero en general, el más utilizado es el fototransistor.
Cuando no funcionan, los fototransistores llevan poco de la corriente que hacen los semiconductores ordinarios. Cuando el incidente de la luz allí, el fototransistor genera una fuerza fotoelectromotora en la superficie del semiconductor de tipo P y el semiconductor de tipo N, los agujeros en el flujo de semiconductores de tipo N en la región P, el semiconductor de electrones libres en la región P fluye hacia la región N y el flujo actual.
Los fototransistores no son tan receptivos como los fotodiodos, pero también tienen el efecto de amplificar la salida a cientos a 1,000 veces la señal de entrada (debido al campo eléctrico interno). Por lo tanto, son lo suficientemente sensibles como para recoger incluso señales débiles, lo cual es una ventaja.
De hecho, el "bloqueador de luz" que vemos es un dispositivo electrónico con el mismo principio y mecanismo.
Sin embargo, los interruptores de luz generalmente se usan como sensores y realizan su papel al pasar un objeto de bloqueo de luz entre el elemento emisor de luz y el elemento de recepción de luz. Por ejemplo, se puede usar para detectar monedas y billetes en máquinas expendedoras y cajeros automáticos.
② Características
Dado que el optoacopler transmite señales a través de la luz, el aislamiento entre el lado de entrada y el lado de salida es una característica importante. El alto aislamiento no se ve fácilmente afectado por el ruido, pero también previene el flujo de corriente accidental entre los circuitos adyacentes, lo cual es extremadamente efectivo en términos de seguridad. Y la estructura en sí es relativamente simple y razonable.
Debido a su larga historia, la rica línea de productos de varios fabricantes también es una ventaja única de los optoacopladores. Debido a que no hay contacto físico, el desgaste entre las piezas es pequeño y la vida es más larga. Por otro lado, también hay características que la eficiencia luminosa es fácil de fluctuar, porque el LED se deteriorará lentamente con el paso del tiempo y los cambios de temperatura.
Especialmente cuando el componente interno del plástico transparente durante mucho tiempo, se vuelve nublado, no puede ser muy buena luz. Sin embargo, en cualquier caso, la vida es demasiado larga en comparación con el contacto de contacto del contacto mecánico.
Los fototransistores son generalmente más lentos que los fotodiodos, por lo que no se usan para comunicaciones de alta velocidad. Sin embargo, esto no es una desventaja, ya que algunos componentes tienen circuitos de amplificación en el lado de salida para aumentar la velocidad. De hecho, no todos los circuitos electrónicos deben aumentar la velocidad.
③ Uso
Acopladores fotoeléctricosse utilizan principalmente para la operación de conmutación. El circuito se energizará encendiendo el interruptor, pero desde el punto de vista de las características anteriores, especialmente el aislamiento y la larga vida, es adecuado para escenarios que requieren alta confiabilidad. Por ejemplo, el ruido es el enemigo de la electrónica médica y el equipo de audio/equipo de comunicación.
También se usa en los sistemas de accionamiento de motor. La razón del motor es que la velocidad es controlada por el inversor cuando se conduce, pero genera ruido debido a la alta salida. Este ruido no solo hará que el motor mismo falle, sino que también fluya a través del "terreno" que afecta a los periféricos. En particular, el equipo con cableado largo es fácil de recoger este ruido de alto rendimiento, por lo que si ocurre en la fábrica, causará grandes pérdidas y, a veces, causará accidentes graves. Al usar optoacopladores altamente aislados para el cambio, se puede minimizar el impacto en otros circuitos y dispositivos.
Segundo, cómo elegir y usar optocouplers
¿Cómo usar el optoacopler adecuado para la aplicación en el diseño del producto? Los siguientes ingenieros de desarrollo de microcontroladores explicarán cómo seleccionar y usar optocouplers.
① Siempre abierto y siempre cierre
Hay dos tipos de fotocopuladores: un tipo en el que el interruptor se apaga (apagado) cuando no se aplica ningún voltaje, un tipo en el que el interruptor se enciende (apagado) cuando se aplica un voltaje y un tipo en el que el interruptor se enciende cuando no hay voltaje. Aplicar y apagar cuando se aplique el voltaje.
El primero se llama normalmente abierto, y el segundo se llama normalmente cerrado. Cómo elegir, primero depende del tipo de circuito que necesite.
② Verifique la corriente de salida y el voltaje aplicado
Los fotocopuladores tienen la propiedad de amplificar la señal, pero no siempre pasan a través del voltaje y la corriente a voluntad. Por supuesto, está clasificado, pero se debe aplicar un voltaje desde el lado de entrada de acuerdo con la corriente de salida deseada.
Si observamos la hoja de datos del producto, podemos ver un gráfico donde el eje vertical es la corriente de salida (corriente del colector) y el eje horizontal es el voltaje de entrada (voltaje del emisor de colector). La corriente del colector varía según la intensidad de la luz LED, por lo que aplica el voltaje de acuerdo con la corriente de salida deseada.
Sin embargo, podría pensar que la corriente de salida calculada aquí es sorprendentemente pequeña. Este es el valor actual que aún se puede obtener de manera confiable después de tener en cuenta el deterioro del LED con el tiempo, por lo que es menor que la calificación máxima.
Por el contrario, hay casos en los que la corriente de salida no es grande. Por lo tanto, al elegir el optoCoupler, asegúrese de verificar cuidadosamente la "corriente de salida" y elegir el producto que lo coincida.
③ Corriente máxima
La corriente de conducción máxima es el valor de corriente máximo que el optoacopler puede soportar al realizar. Nuevamente, debemos asegurarnos de saber cuánta salida necesita el proyecto y cuál es el voltaje de entrada antes de comprar. Asegúrese de que el valor máximo y la corriente utilizado no sean límites, sino que haya algún margen.
④ Establezca el fotocopler correctamente
Habiendo elegido el optoacopler correcto, usémoslo en un proyecto real. La instalación en sí es fácil, solo conecte los terminales conectados a cada circuito lateral de entrada y circuito lateral de salida. Sin embargo, se debe tener cuidado de no orientar el lado de entrada y el lado de salida. Por lo tanto, también debe verificar los símbolos en la tabla de datos, para que no encuentre que el pie de acoplador fotoeléctrico esté mal después de dibujar la placa PCB.
Tiempo de publicación: julio-29-2023