Ortam olarak optik sinyalleri kullanarak devreleri birbirine bağlayan optokuplörler, dayanıklılık ve yalıtım gibi yüksek çok yönlülük ve güvenilirlikleri nedeniyle akustik, tıp ve endüstri gibi yüksek hassasiyetin vazgeçilmez olduğu alanlarda faaliyet gösteren bir elemandır.
Peki optokuplör ne zaman ve hangi koşullar altında çalışır ve bunun arkasındaki prensip nedir?Ya da aslında fotocoupler'ı kendi elektronik işlerinizde kullandığınızda, onu nasıl seçip kullanacağınızı bilemeyebilirsiniz.Çünkü optokuplör çoğu zaman “fototransistör” ve “fotodiyot” ile karıştırılmaktadır.Bu nedenle bu yazımızda fotocoupler nedir tanıtılacaktır.
Fotokuplör nedir?
Optocoupler, etimolojisi optik olan elektronik bir bileşendir
"ışıkla bağlantı" anlamına gelen bağlayıcı.Bazen optokuplör, optik izolatör, optik yalıtım vb. olarak da bilinir. Işık yayan eleman ve ışık alıcı elemandan oluşur ve giriş tarafı devresini ve çıkış tarafı devresini optik sinyal yoluyla bağlar.Bu devreler arasında elektriksel bir bağlantı yoktur, yani yalıtım halindedir.Bu nedenle giriş ve çıkış arasındaki devre bağlantısı ayrıdır ve yalnızca sinyal iletilir.Önemli ölçüde farklı giriş ve çıkış voltajı seviyelerine sahip devreleri, giriş ve çıkış arasında yüksek voltaj yalıtımıyla güvenli bir şekilde bağlayın.
Ayrıca bu ışık sinyalini ileterek veya engelleyerek anahtar görevi görür.Ayrıntılı prensip ve mekanizma daha sonra açıklanacaktır, ancak fotokuplörün ışık yayan elemanı bir LED'dir (ışık yayan diyot).
LED'lerin icat edildiği ve teknolojik gelişmelerin önemli olduğu 1960'lı yıllardan 1970'lere kadar,optoelektronikbir patlama haline geldi.O zamanlar çeşitlioptik cihazlaricat edildi ve fotoelektrik bağlaştırıcı da bunlardan biriydi.Daha sonra optoelektronik hızla hayatımıza girdi.
① Prensip/mekanizma
Optocoupler'ın prensibi, ışık yayan elemanın giriş elektrik sinyalini ışığa dönüştürmesi ve ışık alıcı elemanın ışık geri elektrik sinyalini çıkış tarafı devresine iletmesidir.Işık yayan eleman ve ışık alıcı eleman, dış ışık bloğunun iç tarafındadır ve ikisi, ışığı iletmek için birbirinin karşısındadır.
Işık yayan elemanlarda kullanılan yarı iletken LED'dir (ışık yayan diyot).Öte yandan, ışık alıcı cihazlarda kullanılan, kullanım ortamına, dış boyuta, fiyata vb. bağlı olarak birçok türde yarı iletken vardır ancak genel olarak en yaygın kullanılanı fototransistördür.
Fototransistörler çalışmadıklarında sıradan yarı iletkenlerin taşıdığı akımın çok azını taşırlar.Işık oraya düştüğünde, fototransistör, P tipi yarı iletken ve N tipi yarı iletkenin yüzeyinde bir fotoelektromotor kuvvet oluşturur, N tipi yarı iletkendeki delikler p bölgesine akar, p bölgesindeki serbest elektron yarı iletkeni akar. n bölgesine doğru akım akacaktır.
Fototransistörler, fotodiyotlar kadar duyarlı değildir, ancak aynı zamanda çıkışı, giriş sinyalinin yüzlerce ila 1000 katına kadar yükseltme etkisine de sahiptirler (dahili elektrik alanı nedeniyle).Bu nedenle zayıf sinyalleri bile alabilecek kadar hassastırlar, bu da bir avantajdır.
Aslında gördüğümüz “ışık engelleyici” de aynı prensip ve mekanizmaya sahip elektronik bir cihazdır.
Bununla birlikte, ışık kesiciler genellikle sensör olarak kullanılır ve ışık yayan eleman ile ışık alan eleman arasından ışığı engelleyen bir nesneyi geçirerek görevlerini yerine getirir.Örneğin otomatlarda ve ATM'lerde madeni para ve banknotların tespit edilmesi için kullanılabilir.
② Özellikler
Optokuplör sinyalleri ışık yoluyla ilettiği için giriş tarafı ile çıkış tarafı arasındaki yalıtım önemli bir özelliktir.Yüksek yalıtım, gürültüden kolayca etkilenmez, aynı zamanda bitişik devreler arasında kazara akım akışını da önler, bu da güvenlik açısından son derece etkilidir.Ve yapının kendisi nispeten basit ve makul.
Uzun geçmişi nedeniyle, çeşitli üreticilerin zengin ürün yelpazesi de optokuplörlerin benzersiz bir avantajıdır.Fiziksel temas olmadığından parçalar arasındaki aşınma azdır ve ömrü daha uzundur.Öte yandan, LED'in zaman geçtikçe ve sıcaklık değişimlerine bağlı olarak yavaş yavaş bozulması nedeniyle ışık veriminin kolayca dalgalanabileceği özellikler de vardır.
Özellikle şeffaf plastiğin iç bileşeni uzun süre bulanıklaştığında çok iyi ışık sağlayamaz.Ancak her durumda mekanik kontağın kontak kontağına göre ömrü çok uzundur.
Fototransistörler genellikle fotodiyotlardan daha yavaştır, bu nedenle yüksek hızlı iletişim için kullanılmazlar.Ancak bazı bileşenlerin çıkış tarafında hızı artırmak için yükseltme devreleri bulunduğundan bu bir dezavantaj değildir.Aslında tüm elektronik devrelerin hızı artırması gerekmiyor.
③ Kullanım
Fotoelektrik kuplörleresas olarak anahtarlama işlemi için kullanılır.Devre, anahtar açıldığında enerjilendirilecektir ancak yukarıdaki özellikler, özellikle yalıtım ve uzun ömür açısından bakıldığında, yüksek güvenilirlik gerektiren senaryolar için çok uygundur.Örneğin gürültü, tıbbi elektroniklerin ve ses ekipmanlarının/iletişim ekipmanlarının düşmanıdır.
Motor tahrik sistemlerinde de kullanılır.Motorun çalıştırılmasının nedeni, tahrik edildiğinde hızın invertör tarafından kontrol edilmesi, ancak yüksek çıkış nedeniyle gürültü üretmesidir.Bu gürültü yalnızca motorun arızalanmasına neden olmakla kalmayacak, aynı zamanda çevre birimleri etkileyerek "toprak" üzerinden akıp gidecektir.Özellikle uzun kablolu ekipmanların bu yüksek çıkış gürültüsünü alması kolaydır, dolayısıyla fabrikada meydana gelmesi durumunda büyük kayıplara neden olur ve bazen ciddi kazalara neden olur.Anahtarlama için yüksek düzeyde yalıtımlı optokuplörler kullanılarak diğer devreler ve cihazlar üzerindeki etki en aza indirilebilir.
İkincisi, optokuplörlerin nasıl seçileceği ve kullanılacağı
Ürün tasarımında uygulama için doğru optokuplör nasıl kullanılır?Aşağıdaki mikrodenetleyici geliştirme mühendisleri optokuplörlerin nasıl seçileceğini ve kullanılacağını açıklayacaktır.
① Daima açık ve daima kapalı
İki tip fotokuplör vardır: gerilim uygulanmadığında anahtarın kapatıldığı (kapalı) tip, voltaj uygulandığında anahtarın açıldığı (kapalı) tip ve anahtarın kapatıldığı tip gerilim olmadığında açılır.Gerilim uygulandığında uygulayın ve kapatın.
Birincisine normalde açık, ikincisine normalde kapalı denir.Nasıl seçileceği öncelikle ne tür bir devreye ihtiyacınız olduğuna bağlıdır.
② Çıkış akımını ve uygulanan voltajı kontrol edin
Fotokuplörler sinyali yükseltme özelliğine sahiptir, ancak gerilim ve akımı her zaman istenildiği gibi geçirmezler.Elbette nominaldir ancak istenilen çıkış akımına göre giriş tarafından bir gerilim uygulanması gerekir.
Ürün veri sayfasına baktığımızda dikey eksenin çıkış akımı (kollektör akımı), yatay eksenin giriş voltajı (kollektör-emitör voltajı) olduğu bir grafik görebiliriz.Kolektör akımı LED ışık yoğunluğuna göre değişir, bu nedenle voltajı istenen çıkış akımına göre uygulayın.
Ancak burada hesaplanan çıkış akımının şaşırtıcı derecede küçük olduğunu düşünebilirsiniz.Bu, LED'in zaman içindeki bozulması dikkate alındıktan sonra hala güvenilir bir şekilde çıkış olarak alınabilen mevcut değerdir, dolayısıyla maksimum değerden düşüktür.
Aksine çıkış akımının büyük olmadığı durumlar da vardır.Bu nedenle optokuplör seçerken mutlaka “çıkış akımını” dikkatlice kontrol edin ve ona uygun ürünü seçin.
③ Maksimum akım
Maksimum iletim akımı, optokuplörün iletim sırasında dayanabileceği maksimum akım değeridir.Yine satın almadan önce projenin ne kadar çıkışa ihtiyacı olduğunu ve giriş voltajının ne olduğunu bildiğimizden emin olmalıyız.Maksimum değerin ve kullanılan akımın sınır olmadığından, ancak bir miktar marj olduğundan emin olun.
④ Fotokuplörü doğru şekilde ayarlayın
Doğru optokuplörü seçtikten sonra onu gerçek bir projede kullanalım.Kurulumun kendisi kolaydır; yalnızca her bir giriş tarafı devresine ve çıkış tarafı devresine bağlı terminalleri bağlayın.Ancak giriş tarafı ile çıkış tarafının yanlış yönlendirilmemesine dikkat edilmelidir.Bu nedenle, PCB kartını çizdikten sonra fotoelektrik kuplör ayağının yanlış olduğunu görmemeniz için veri tablosundaki sembolleri de kontrol etmelisiniz.
Gönderim zamanı: Temmuz-29-2023