Optronid, mis ühendavad vooluringe optiliste signaalide abil, on oma suure mitmekülgsuse ja töökindluse, näiteks vastupidavuse ja isolatsiooni tõttu aktiivsed elemendid valdkondades, kus suur täpsus on hädavajalik, näiteks akustikas, meditsiinis ja tööstuses.
Aga millal ja millistel asjaoludel optroni töötab ning milline on selle põhimõte? Või kui te tegelikult oma elektroonikas fotoronit kasutate, ei pruugi te teada, kuidas seda valida ja kasutada. Sest optroni aetakse sageli segi "fototransistori" ja "fotodioodiga". Seetõttu tutvustatakse selles artiklis, mis on fotoroni.
Mis on fotolüliti?
Optron on elektrooniline komponent, mille etümoloogia on optiline
Ühenduslüli, mis tähendab „valgusega ühendamist“. Mõnikord tuntud ka kui optronist, optiline isolaator, optiline isolatsioon jne. See koosneb valgust kiirgavast elemendist ja valgust vastuvõtvast elemendist ning ühendab sisend- ja väljundpoolte vooluringi optilise signaali kaudu. Nende vooluringide vahel puudub elektriline ühendus, teisisõnu, nad on isoleeritud olekus. Seetõttu on sisendi ja väljundi vaheline vooluringiühendus eraldi ja edastatakse ainult signaali. Ühendage oluliselt erineva sisend- ja väljundpinge tasemega vooluringid kindlalt, kasutades sisendi ja väljundi vahel kõrgepingeisolatsiooni.
Lisaks toimib see valgussignaali edastades või blokeerides lülitina. Üksikasjalikku põhimõtet ja mehhanismi selgitatakse hiljem, kuid fotolüliti valgust kiirgav element on LED (valgusdiood).
1960. aastatest kuni 1970. aastateni, kui LED-id leiutati ja nende tehnoloogiline areng oli märkimisväärne,optoelektroonikakujunes buumiks. Sel ajal toimusid mitmesugusedoptilised seadmedleiutati ja fotoelektriline sidur oli üks neist. Seejärel imbus optoelektroonika kiiresti meie ellu.
① Põhimõte/mehhanism
Optroni põhimõte on selles, et valgust kiirgav element muundab sisendsignaali valguseks ja valgust vastuvõttev element edastab valguse tagasi väljundvooluahelale. Valgust kiirgav element ja valgust vastuvõttev element asuvad välise valgusploki sees ja on valguse edastamiseks teineteise vastas.
Valgust kiirgavates elementides kasutatav pooljuht on LED (valgusdiood). Teisest küljest on valgust vastuvõtvates seadmetes kasutusel mitut tüüpi pooljuhte, olenevalt kasutuskeskkonnast, välisest suurusest, hinnast jne, kuid üldiselt on kõige sagedamini kasutatav fototransistor.
Kui fototransistorid ei tööta, läbivad nad tavaliste pooljuhtidega võrreldes vähem voolu. Kui valgus langeb neile, tekitab fototransistor P-tüüpi pooljuhi ja N-tüüpi pooljuhi pinnale fotoelektromotoorse jõu, N-tüüpi pooljuhi augud voolavad p-piirkonda, p-piirkonnas olevad vabad elektronid voolavad n-piirkonda ja vool hakkab voolama.
Fototransistorid ei ole nii tundlikud kui fotodioodid, kuid neil on ka efekt, mis võimendab väljundsignaali sadade kuni 1000-kordselt sisendsignaalist (sisemise elektrivälja tõttu). Seetõttu on nad piisavalt tundlikud, et tuvastada isegi nõrku signaale, mis on eelis.
Tegelikult on see „valguse blokeerija“, mida me näeme, sama põhimõtte ja mehhanismiga elektrooniline seade.
Valguskatkestit kasutatakse tavaliselt anduritena ja see täidab oma rolli valgust blokeeriva objekti liigutamisega valgust kiirgava ja valgust vastuvõtva elemendi vahele. Näiteks saab seda kasutada müntide ja rahatähtede tuvastamiseks müügiautomaatides ja sularahaautomaatides.
② Omadused
Kuna optroni edastab signaale valguse kaudu, on sisend- ja väljundpoolte vaheline isolatsioon oluline omadus. Kõrge isolatsioon ei ole müra poolt kergesti mõjutatav ja hoiab ära ka juhusliku voolu naaberahelate vahel, mis on ohutuse seisukohast äärmiselt tõhus. Ja konstruktsioon ise on suhteliselt lihtne ja mõistlik.
Tänu pikale ajaloole ja erinevate tootjate rikkalikule tootevalikule on optroni ainulaadne eelis. Kuna puudub füüsiline kontakt, on osade vaheline kulumine väike ja eluiga pikem. Teisest küljest on neil ka omadusi, mille kohaselt valgusviljakus kõigub kergesti, kuna LED-i väärtus aja möödudes ja temperatuurimuutustega aeglaselt halveneb.
Eriti kui läbipaistva plasti sisemine komponent on pikka aega hägune, ei pruugi see valgust hästi valgustada. Kuid igal juhul on selle eluiga mehaanilise kontaktiga võrreldes liiga pikk.
Fototransistorid on üldiselt aeglasemad kui fotodioodid, seega neid ei kasutata kiire side jaoks. See pole aga puudus, kuna mõnel komponendil on väljundpoolel kiiruse suurendamiseks võimendusahelad. Tegelikult ei pea kõik elektroonikaahelad kiirust suurendama.
③ Kasutamine
Fotoelektrilised siduridkasutatakse peamiselt lülitusoperatsioonide jaoks. Lüliti sisselülitamine annab vooluringile energiat, kuid ülaltoodud omaduste, eriti isolatsiooni ja pika eluea seisukohast sobib see hästi olukordadesse, kus on vaja suurt töökindlust. Näiteks on müra meditsiinielektroonika ja heli-/sideseadmete vaenlane.
Seda kasutatakse ka mootori ajamisüsteemides. Mootori põhjuseks on see, et inverter kontrollib selle kiirust töötamise ajal, kuid suure väljundvõimsuse tõttu tekitab see müra. See müra mitte ainult ei põhjusta mootori enda riket, vaid voolab ka läbi "maa", mõjutades välisseadmeid. Eelkõige pikkade juhtmetega seadmed võtavad seda suurt väljundmüra kergesti vastu, seega kui see tehases juhtub, põhjustab see suuri kadusid ja mõnikord tõsiseid õnnetusi. Kasutades lülitamiseks hästi isoleeritud optronisidureid, saab minimeerida mõju teistele vooluringidele ja seadmetele.
Teiseks, kuidas valida ja kasutada optronikuid
Kuidas kasutada tootekujunduses õiget optroni? Järgmised mikrokontrollerite arendusinsenerid selgitavad, kuidas optrone valida ja kasutada.
① Alati avatud ja alati suletud
Fotolülitid jagunevad kahte tüüpi: ühed lülitavad lüliti välja (välja), kui pinget ei rakendata; teised lülitavad lüliti sisse (välja), kui pinget rakendatakse, ja teised lülitavad lüliti sisse, kui pinget ei ole. Rakendub ja lülitub välja, kui pinget rakendatakse.
Esimest nimetatakse tavaliselt avatud ja teist tavaliselt suletud. Valiku tegemine sõltub esiteks sellest, millist vooluringi vajate.
② Kontrollige väljundvoolu ja rakendatud pinget
Fotolülititel on omadus signaali võimendada, kuid need ei lase pinget ja voolu alati suvaliselt läbi. Muidugi on need nimivooluga, kuid sisendpoolelt tuleb rakendada soovitud väljundvoolule vastavat pinget.
Kui vaatame toote andmelehte, näeme diagrammi, kus vertikaalteljel on väljundvool (kollektori vool) ja horisontaalteljel sisendpinge (kollektori-emitteri pinge). Kollektori vool varieerub vastavalt LED-valguse intensiivsusele, seega rakendage pinget vastavalt soovitud väljundvoolule.
Siiski võite arvata, et siin arvutatud väljundvool on üllatavalt väike. See on vooluväärtus, mida saab LED-i aja jooksul halvenemise arvessevõtmise järel ikka veel usaldusväärselt väljastada, seega on see väiksem kui maksimaalne nimivool.
Vastupidi, on juhtumeid, kus väljundvool ei ole suur. Seetõttu optroni valimisel kontrollige hoolikalt "väljundvoolu" ja valige sellele sobiv toode.
③ Maksimaalne voolutugevus
Maksimaalne juhtivusvool on maksimaalne vooluväärtus, mida optroni juhtivuses talub. Jällegi peame enne ostmist veenduma, et teame, kui palju väljundit projekt vajab ja milline on sisendpinge. Veenduge, et maksimaalne väärtus ja kasutatav vool ei ole piirangud, vaid et on olemas teatav varu.
④ Seadke fotolüliti õigesti
Kui õige optroni on valitud, kasutame seda reaalses projektis. Paigaldamine ise on lihtne, ühendage lihtsalt iga sisend- ja väljundpoole vooluahelaga ühendatud klemmid. Siiski tuleb olla ettevaatlik, et sisend- ja väljundpool ei oleks valesti orienteeritud. Seetõttu peate kontrollima ka andmetabelis olevaid sümboleid, et te ei avastaks pärast trükkplaadi joonistamist, et fotoelektrilise siduri jalg on vale.
Postituse aeg: 29. juuli 2023