Optocouplers ซึ่งเชื่อมต่อวงจรโดยใช้สัญญาณออปติคัลเป็นตัวกลางเป็นองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ในพื้นที่ที่มีความแม่นยำสูงเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้เช่นอะคูสติกยาและอุตสาหกรรมเนื่องจากความหลากหลายและความน่าเชื่อถือสูงเช่นความทนทานและฉนวนกันความร้อน
แต่เมื่อใดและภายใต้สถานการณ์ใดที่ Optocoupler ทำงานและหลักการเบื้องหลังคืออะไร? หรือเมื่อคุณใช้ photocoupler ในงานอิเล็กทรอนิกส์ของคุณเองคุณอาจไม่รู้วิธีการเลือกและใช้งาน เพราะ Optocoupler มักจะสับสนกับ "phototransistor" และ "photodiode" ดังนั้น photocoupler จะถูกนำเสนอในบทความนี้คืออะไร
photocoupler คืออะไร?
Optocoupler เป็นองค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีนิรุกติศาสตร์เป็นออพติคอล
Coupler ซึ่งหมายถึง“ การมีเพศสัมพันธ์กับแสง” บางครั้งยังเป็นที่รู้จักกันในชื่อ Optocoupler, Optical Issolator, Eptical Empical ฯลฯ มันประกอบด้วยองค์ประกอบการเปล่งแสงและองค์ประกอบที่ได้รับแสงและเชื่อมต่อวงจรด้านอินพุตและวงจรด้านข้างออกผ่านสัญญาณออพติคอล ไม่มีการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างวงจรเหล่านี้กล่าวอีกนัยหนึ่งในสถานะของฉนวน ดังนั้นการเชื่อมต่อวงจรระหว่างอินพุตและเอาต์พุตจะแยกจากกันและส่งสัญญาณเท่านั้น เชื่อมต่อวงจรอย่างปลอดภัยกับระดับอินพุตและแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญโดยมีฉนวนกันความร้อนแรงดันสูงระหว่างอินพุตและเอาต์พุต
นอกจากนี้โดยการส่งหรือปิดกั้นสัญญาณแสงนี้มันทำหน้าที่เป็นสวิตช์ หลักการและกลไกโดยละเอียดจะได้รับการอธิบายในภายหลัง แต่องค์ประกอบการเปล่งแสงของ photocoupler คือ LED (ไดโอดเปล่งแสง)
จากทศวรรษ 1960 ถึงปี 1970 เมื่อ LED ถูกประดิษฐ์ขึ้นและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของพวกเขามีความสำคัญOptoelectronicsกลายเป็นบูม ในเวลานั้นต่างๆอุปกรณ์ออพติคอลถูกคิดค้นขึ้นมาและโฟโตอิเล็กทริกคัปเตอร์เป็นหนึ่งในนั้น ต่อจากนั้นออปโตอิเล็กทรอนิกส์ก็แทรกซึมเข้าไปในชีวิตของเราอย่างรวดเร็ว
①หลักการ/กลไก
หลักการของ optocoupler คือองค์ประกอบที่เปล่งแสงแสงแปลงสัญญาณไฟฟ้าอินพุตเป็นแสงและองค์ประกอบที่รับแสงจะส่งสัญญาณไฟฟ้าด้านหลังแสงไปยังวงจรด้านข้างเอาท์พุท องค์ประกอบการเปล่งแสงและองค์ประกอบที่ได้รับแสงอยู่ด้านในของบล็อกของแสงภายนอกและทั้งสองอยู่ตรงข้ามกันเพื่อส่งแสง
เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในองค์ประกอบการเปล่งแสงคือ LED (ไดโอดเปล่งแสง) ในทางกลับกันมีเซมิคอนดักเตอร์หลายชนิดที่ใช้ในอุปกรณ์ที่รับแสงขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมการใช้ขนาดภายนอกราคา ฯลฯ แต่โดยทั่วไปแล้วที่ใช้กันมากที่สุดคือ phototransistor
เมื่อไม่ทำงาน photoTransistors จะมีกระแสเพียงเล็กน้อยที่เซมิคอนดักเตอร์ธรรมดาทำ เมื่อเหตุการณ์แสงที่เกิดขึ้นที่นั่น photoTransistor จะสร้างแรงโฟโตอิเล็กโตรมิเตอร์บนพื้นผิวของเซมิคอนดักเตอร์ p-type และเซมิคอนดักเตอร์ N-type, หลุมในการไหลของเซมิคอนดักเตอร์ N-type
PhotoTransistors ไม่ตอบสนองเหมือนโฟโตไดโอด แต่พวกเขายังมีผลของการขยายเอาต์พุตเป็นร้อยถึง 1,000 เท่าของสัญญาณอินพุต (เนื่องจากสนามไฟฟ้าภายใน) ดังนั้นพวกเขาจึงมีความอ่อนไหวพอที่จะรับสัญญาณที่อ่อนแอซึ่งเป็นข้อได้เปรียบ
ในความเป็นจริง "ตัวบล็อกแสง" ที่เราเห็นเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีหลักการและกลไกเดียวกัน
อย่างไรก็ตามการขัดจังหวะแสงมักจะใช้เป็นเซ็นเซอร์และดำเนินการตามบทบาทของพวกเขาโดยส่งผ่านวัตถุที่ปิดกั้นแสงระหว่างองค์ประกอบการเปล่งแสงและองค์ประกอบการปล่อยแสง ตัวอย่างเช่นสามารถใช้ในการตรวจจับเหรียญและธนบัตรในตู้จำหน่ายเครื่องจำหน่ายและตู้เอทีเอ็ม
②คุณสมบัติ
เนื่องจาก Optocoupler ส่งสัญญาณผ่านแสงฉนวนกันความร้อนระหว่างด้านอินพุตและด้านเอาต์พุตเป็นคุณสมบัติที่สำคัญ ฉนวนกันความร้อนสูงไม่ได้รับผลกระทบอย่างง่ายดายจากเสียงรบกวน แต่ยังป้องกันการไหลของกระแสไฟฟ้าโดยบังเอิญระหว่างวงจรที่อยู่ติดกันซึ่งมีประสิทธิภาพอย่างมากในแง่ของความปลอดภัย และโครงสร้างนั้นค่อนข้างง่ายและสมเหตุสมผล
เนื่องจากประวัติศาสตร์อันยาวนานผู้เล่นตัวจริงของผู้ผลิตหลายรายก็เป็นข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ของ Optocouplers เนื่องจากไม่มีการสัมผัสทางกายภาพการสึกหรอระหว่างชิ้นส่วนมีขนาดเล็กและชีวิตก็ยาวนานขึ้น ในทางกลับกันยังมีคุณสมบัติที่ว่าประสิทธิภาพการส่องสว่างนั้นง่ายต่อการผันผวนเนื่องจาก LED จะลดลงอย่างช้าๆเมื่อผ่านเวลาและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อส่วนประกอบภายในของพลาสติกโปร่งใสเป็นเวลานานกลายเป็นเมฆมากมันไม่สามารถเป็นแสงที่ดีได้ อย่างไรก็ตามไม่ว่าในกรณีใดชีวิตจะยาวเกินไปเมื่อเทียบกับการติดต่อกับผู้ติดต่อของผู้ติดต่อทางกล
Phototransistors มักจะช้ากว่าโฟโตไดโอดดังนั้นจึงไม่ได้ใช้สำหรับการสื่อสารความเร็วสูง อย่างไรก็ตามนี่ไม่ใช่ข้อเสียเนื่องจากส่วนประกอบบางส่วนมีวงจรการขยายด้านที่ด้านเอาท์พุทเพื่อเพิ่มความเร็ว อันที่จริงแล้ววงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดไม่จำเป็นต้องเพิ่มความเร็ว
③การใช้งาน
คู่ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการสลับการทำงาน วงจรจะได้รับพลังงานโดยการเปิดสวิตช์ แต่จากมุมมองของลักษณะข้างต้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งฉนวนและชีวิตที่ยาวนานมันเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง ตัวอย่างเช่นเสียงเป็นศัตรูของอุปกรณ์การแพทย์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์เสียง/อุปกรณ์การสื่อสาร
นอกจากนี้ยังใช้ในระบบมอเตอร์ไดรฟ์ เหตุผลสำหรับมอเตอร์คือความเร็วถูกควบคุมโดยอินเวอร์เตอร์เมื่อขับเคลื่อน แต่มันสร้างเสียงรบกวนเนื่องจากเอาต์พุตสูง เสียงนี้จะไม่เพียง แต่ทำให้มอเตอร์ตัวเองล้มเหลว แต่ยังไหลผ่าน "พื้นดิน" ที่มีผลต่ออุปกรณ์ต่อพ่วง โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์ที่มีสายไฟยาวเป็นเรื่องง่ายที่จะรับสัญญาณรบกวนที่สูงนี้ดังนั้นหากเกิดขึ้นในโรงงานมันจะทำให้เกิดการสูญเสียครั้งใหญ่และบางครั้งทำให้เกิดอุบัติเหตุร้ายแรง ด้วยการใช้ optocouplers ฉนวนที่มีฉนวนสำหรับการสลับผลกระทบต่อวงจรและอุปกรณ์อื่น ๆ สามารถลดลงได้
ประการที่สองวิธีการเลือกและใช้ optocouplers
วิธีใช้ Optocoupler ที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันในการออกแบบผลิตภัณฑ์ วิศวกรการพัฒนาไมโครคอนโทรลเลอร์ต่อไปนี้จะอธิบายวิธีการเลือกและใช้ optocouplers
①เปิดเสมอและปิดเสมอ
มี photocouplers สองประเภท: ประเภทที่สวิตช์ถูกปิด (ปิด) เมื่อไม่มีแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้ประเภทที่สวิตช์เปิด (ปิด) เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าและประเภทที่สวิตช์เปิดอยู่เมื่อไม่มีแรงดันไฟฟ้า ใช้และปิดเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า
อดีตเรียกว่าปกติเปิดและหลังเรียกว่าปกติปิด วิธีเลือกก่อนขึ้นอยู่กับว่าคุณต้องการวงจรชนิดใด
②ตรวจสอบกระแสไฟฟ้าขาออกและแรงดันไฟฟ้าที่ใช้
PhotoCouplers มีคุณสมบัติในการขยายสัญญาณ แต่ไม่ผ่านแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าตามต้องการเสมอไป แน่นอนว่ามีการจัดอันดับ แต่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าจากด้านอินพุตตามกระแสเอาต์พุตที่ต้องการ
หากเราดูที่แผ่นข้อมูลผลิตภัณฑ์เราสามารถเห็นแผนภูมิที่แกนแนวตั้งคือกระแสเอาต์พุต (กระแสสะสม) และแกนแนวนอนคือแรงดันไฟฟ้าอินพุต กระแสสะสมแตกต่างกันไปตามความเข้มของแสง LED ดังนั้นใช้แรงดันไฟฟ้าตามกระแสเอาต์พุตที่ต้องการ
อย่างไรก็ตามคุณอาจคิดว่ากระแสเอาต์พุตที่คำนวณได้ที่นี่มีขนาดเล็กอย่างน่าประหลาดใจ นี่คือค่าปัจจุบันที่ยังสามารถส่งออกได้อย่างน่าเชื่อถือหลังจากคำนึงถึงการเสื่อมสภาพของ LED เมื่อเวลาผ่านไปดังนั้นจึงน้อยกว่าคะแนนสูงสุด
ในทางตรงกันข้ามมีหลายกรณีที่กระแสไฟฟ้าส่งออกไม่ใหญ่ ดังนั้นเมื่อเลือก optocoupler ให้แน่ใจว่าได้ตรวจสอบ "กระแสไฟ" อย่างระมัดระวังและเลือกผลิตภัณฑ์ที่ตรงกับมัน
③กระแสสูงสุด
กระแสการนำไฟฟ้าสูงสุดคือค่าปัจจุบันสูงสุดที่ Optocoupler สามารถทนได้เมื่อดำเนินการ อีกครั้งเราต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าเรารู้ว่าต้องการความต้องการของโครงการเท่าใดและแรงดันไฟฟ้าอินพุตคืออะไรก่อนที่เราจะซื้อ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าค่าสูงสุดและปัจจุบันที่ใช้ไม่ใช่ขีด จำกัด แต่มีอัตรากำไรขั้นต้นอยู่บ้าง
④ตั้งค่า photocoupler อย่างถูกต้อง
เมื่อเลือก Optocoupler ที่เหมาะสมมาใช้ในโครงการจริง การติดตั้งนั้นง่ายเพียงเชื่อมต่อเทอร์มินัลที่เชื่อมต่อกับแต่ละวงจรอินพุตและวงจรด้านข้างเอาต์พุต อย่างไรก็ตามควรใช้ความระมัดระวังเพื่อไม่ให้ misorient ด้านอินพุตและด้านเอาต์พุต ดังนั้นคุณต้องตรวจสอบสัญลักษณ์ในตารางข้อมูลเพื่อที่คุณจะไม่พบว่าเท้าของโฟโตอิเล็กทริกคัปปลินนั้นผิดหลังจากวาดบอร์ด PCB
เวลาโพสต์: ก.ค. -29-2023