Оптапары, якія злучаюць схемы з выкарыстаннем аптычных сігналаў у якасці носьбіта, з'яўляюцца элементам, які актыўна выкарыстоўваецца ў галінах, дзе высокая дакладнасць неабходная, такіх як акустыка, медыцына і прамысловасць, дзякуючы сваёй высокай універсальнасці і надзейнасці, такім як даўгавечнасць і ізаляцыя.
Але калі і пры якіх абставінах працуе оптрон, і які прынцып яго дзеяння? Або калі вы сапраўды выкарыстоўваеце оптрон у сваёй уласнай электроніцы, вы можаце не ведаць, як яго выбраць і выкарыстоўваць. Паколькі оптрон часта блытаюць з «фотатранзістарам» і «фотадыёдам». Такім чынам, што такое оптрон, будзе расказана ў гэтым артыкуле.
Што такое фотаэлектрычная пара?
Оптрон — гэта электронны кампанент, этымалогія якога — аптычны
злучнік, што азначае «сувязь са святлом». Часам яго таксама называюць оптапарай, аптычным ізалятарам, аптычнай ізаляцыяй і г.д. Ён складаецца з элемента, які выпраменьвае святло, і элемента, які прымае святло, і злучае ўваходную і выходную схемы праз аптычны сігнал. Паміж гэтымі ланцугамі няма электрычнай сувязі, іншымі словамі, яны знаходзяцца ў стане ізаляцыі. Такім чынам, злучэнне ланцуга паміж уваходам і выхадам асобнае, і перадаецца толькі сігнал. Надзейна злучайце ланцугі са значна рознымі ўзроўнямі ўваходнага і выходнага напружання, выкарыстоўваючы высокавольтную ізаляцыю паміж уваходам і выхадам.
Акрамя таго, перадаючы або блакуючы гэты светлавы сігнал, ён дзейнічае як перамыкач. Падрабязны прынцып і механізм будуць растлумачаны пазней, але святловыпрамяняльным элементам аптычнай пары з'яўляецца святлодыёд (LED).
З 1960-х па 1970-я гады, калі былі вынайдзены святлодыёды і іх тэхналагічны прагрэс быў значным,оптаэлектронікастаў бумам. У той час розныяаптычныя прыладыбылі вынайдзеныя, і фотаэлектрычны разветвитель быў адным з іх. Пасля гэтага оптаэлектроніка хутка пранікла ў наша жыццё.
① Прынцып/механізм
Прынцып працы оптапара заключаецца ў тым, што святловыпрамяняльны элемент пераўтварае ўваходны электрычны сігнал у святло, а святловыпрыёмны элемент перадае святло назад на выходную схему. Святловыпрамяняльны элемент і святловыпрыёмны элемент знаходзяцца ўнутры блока знешняга святла і размешчаны адзін насупраць аднаго для перадачы святла.
Паўправаднік, які выкарыстоўваецца ў святлодыёдах, — гэта святлодыёд. З іншага боку, існуе мноства відаў паўправаднікоў, якія выкарыстоўваюцца ў святлопрыёмных прыладах у залежнасці ад умоў выкарыстання, знешніх памераў, цаны і г.д., але ў цэлым найбольш распаўсюджаным з'яўляецца фотатранзістар.
Калі фотатранзістары не працуюць, яны праводзяць мала току ў параўнанні са звычайнымі паўправаднікамі. Калі на іх падае святло, фотатранзістар генеруе фотаэлектрарухальную сілу на паверхні паўправаднікоў P-тыпу і N-тыпу, дзіркі ў паўправадніку N-тыпу перацякаюць у вобласць p, свабодныя электроны паўправадніка ў вобласці p перацякаюць у вобласць n, і ток працякае.
Фотатранзістары не такія адчувальныя, як фотадыёды, але яны таксама ўзмацняюць выхадны сігнал у сотні-тысячу разоў у параўнанні з уваходным (дзякуючы ўнутранаму электрычнаму полю). Такім чынам, яны дастаткова адчувальныя, каб улоўліваць нават слабыя сігналы, што з'яўляецца перавагай.
Фактычна, «блакатар святла», які мы бачым, — гэта электронная прылада з такім жа прынцыпам і механізмам.
Аднак, святлоадбівальныя прыборы звычайна выкарыстоўваюцца ў якасці датчыкаў і выконваюць сваю ролю, прапускаючы прадмет, які блакуе святло, паміж святловыпрамяняльным элементам і святловыпрыёмным элементам. Напрыклад, іх можна выкарыстоўваць для выяўлення манет і банкнот у гандлёвых аўтаматах і банкаматах.
② Асаблівасці
Паколькі оптрон перадае сігналы праз святло, ізаляцыя паміж уваходным і выхадным бакамі з'яўляецца важнай асаблівасцю. Высокая ізаляцыя не схільная да ўздзеяння шуму, а таксама прадухіляе выпадковае праходжанне току паміж суседнімі ланцугамі, што надзвычай эфектыўна з пункту гледжання бяспекі. А сама канструкцыя адносна простая і разумная.
Дзякуючы сваёй доўгай гісторыі, багаты асартымент прадукцыі розных вытворцаў таксама з'яўляецца унікальнай перавагай оптапар. Паколькі няма фізічнага кантакту, знос паміж дэталямі невялікі, а тэрмін службы большы. З іншага боку, ёсць таксама характарыстыкі, за якія светлавая эфектыўнасць лёгка вагаецца, бо святлодыёд павольна пагаршаецца з цягам часу і зменамі тэмпературы.
Асабліва калі ўнутраны кампанент празрыстага пластыка на працягу доўгага часу памутнеў, ён не можа добра асвятляць. Аднак у любым выпадку тэрмін службы кантакту занадта доўгі ў параўнанні з механічным кантактам.
Фотатранзістары звычайна павольнейшыя за фотадыёды, таму яны не выкарыстоўваюцца для хуткаснай сувязі. Аднак гэта не з'яўляецца недахопам, бо некаторыя кампаненты маюць схемы ўзмацнення на выхадзе для павелічэння хуткасці. Насамрэч, не ўсім электронным схемам неабходна павялічваць хуткасць.
③ Выкарыстанне
Фотаэлектрычныя злучальнікіу асноўным выкарыстоўваюцца для пераключэння. Схема будзе ўключана пры ўключэнні перамыкача, але з пункту гледжання вышэйзгаданых характарыстык, асабліва ізаляцыі і доўгага тэрміну службы, яна добра падыходзіць для сцэнарыяў, якія патрабуюць высокай надзейнасці. Напрыклад, шум - вораг медыцынскай электронікі і аўдыёабсталявання/камунікацыйнага абсталявання.
Ён таксама выкарыстоўваецца ў сістэмах прывада рухавікоў. Прычына выкарыстання рухавіка ў тым, што хуткасць яго кручэння рэгулюецца інвертарам падчас яго кіравання, але ён генеруе шум з-за высокай выходнай магутнасці. Гэты шум не толькі прывядзе да паломкі самога рухавіка, але і да праходжання праз «зямлю», уплываючы на перыферыйныя прылады. У прыватнасці, абсталяванне з доўгай праводкай лёгка ўлоўлівае гэты высокі выхадны шум, таму, калі гэта адбываецца на заводзе, гэта прывядзе да вялікіх страт і часам да сур'ёзных аварый. Выкарыстоўваючы высокаізаляваныя аптопары для камутацыі, можна мінімізаваць уздзеянне на іншыя схемы і прылады.
Па-другое, як выбраць і выкарыстоўваць оптапары
Як выкарыстоўваць правільную оптапару для прымянення ў распрацоўцы прадуктаў? Наступныя інжынеры-распрацоўшчыкі мікракантролераў растлумачаць, як выбраць і выкарыстоўваць оптапары.
① Заўсёды адкрываць і заўсёды закрываць
Існуе два тыпы аптычных пар: тып, у якім перамыкач выключаецца (выключаецца), калі не падаецца напружанне, тып, у якім перамыкач уключаецца (выключаецца) пры падачы напружання, і тып, у якім перамыкач уключаецца, калі напружанне адсутнічае. Падаюцца і выключаюцца пры падачы напружання.
Першы называецца нармальна адкрытым, а другі — нармальна закрытым. Як выбраць, спачатку залежыць ад таго, які тып ланцуга вам патрэбны.
② Праверце выходны ток і прыкладзенае напружанне
Аптычныя пары маюць уласцівасць узмацняць сігнал, але не заўсёды прапускаюць напружанне і ток па жаданні. Вядома, гэта намінальнае напружанне, але з уваходнага боку неабходна падаваць напружанне ў адпаведнасці з патрэбным выходным токам.
Калі мы паглядзім на тэхнічныя характарыстыкі прадукту, мы ўбачым дыяграму, дзе вертыкальная вось — гэта выходны ток (ток калектара), а гарызантальная вось — уваходнае напружанне (напружанне калектар-эмітар). Ток калектара змяняецца ў залежнасці ад інтэнсіўнасці святлодыёда, таму прыкладвайце напружанне ў адпаведнасці з патрэбным выходным токам.
Аднак, вы можаце падумаць, што разлічаны тут выходны ток дзіўна малы. Гэта значэнне току, якое ўсё яшчэ можна надзейна выдаваць з улікам пагаршэння якасці святлодыёда з цягам часу, таму яно меншае за максімальны намінальны ток.
Наадварот, бываюць выпадкі, калі выходны ток не вялікі. Таму пры выбары оптапара абавязкова ўважліва праверце «выхадны ток» і выберыце выраб, які яму адпавядае.
③ Максімальны ток
Максімальны ток праводнасці — гэта максімальнае значэнне току, якое оптрон можа вытрымаць падчас праводнасці. Зноў жа, перад купляй нам трэба пераканацца, што мы ведаем, які выхадны ток патрэбны праекту і якое ўваходнае напружанне. Пераканайцеся, што максімальнае значэнне і выкарыстоўваны ток не з'яўляюцца абмежаваннямі, але ёсць некаторы запас.
④ Правільна ўсталюйце аптрон
Выбраўшы правільную оптапару, давайце выкарыстаем яе ў рэальным праекце. Сама ўстаноўка простая, проста падключыце клемы, падлучаныя да кожнага ўваходнага і выхаднога ланцугоў. Аднак варта быць асцярожным, каб не пераблытаць уваходны і выхадны бок. Таму неабходна таксама праверыць сімвалы ў табліцы дадзеных, каб пасля малявання друкаванай платы не выявілі, што ножка фотаэлектрычнай развязкі няправільная.
Час публікацыі: 29 ліпеня 2023 г.