Optronid, mis ühendavad vooluahelaid, kasutades kandjana optilisi signaale, on oma suure mitmekülgsuse ja töökindluse, näiteks vastupidavuse ja isolatsiooni tõttu aktiivne element valdkondades, kus suur täpsus on hädavajalik, nagu akustika, meditsiin ja tööstus.
Kuid millal ja millistel asjaoludel optronid töötab ning milline on selle põhimõte? Või kui kasutate fotosidendit oma elektroonikatöös, ei pruugi te teada, kuidas seda valida ja kasutada. Kuna optronid aetakse sageli segi "fototransistori" ja "fotodioodiga". Seetõttu tutvustatakse selles artiklis, mis on fotosidur.
Mis on fotosidur?
Optronid on elektrooniline komponent, mille etümoloogia on optiline
sidur, mis tähendab "ühendamist valgusega". Mõnikord tuntud ka kui optronid, optiline isolaator, optiline isolatsioon jne. See koosneb valgust kiirgavast elemendist ja valgust vastuvõtvast elemendist ning ühendab optilise signaali kaudu sisend- ja väljundahela. Nende ahelate vahel puudub elektriühendus, teisisõnu isoleeritud olekus. Seetõttu on ahela ühendus sisendi ja väljundi vahel eraldi ja edastatakse ainult signaali. Ühendage turvaliselt oluliselt erineva sisend- ja väljundpingetasemega vooluringid, mille sisendi ja väljundi vahel on kõrgepinge isolatsioon.
Lisaks toimib see valgussignaali edastades või blokeerides lülitina. Täpsemat põhimõtet ja mehhanismi selgitame hiljem, kuid fotosidendi valgust kiirgav element on LED (valgusdiood).
Alates 1960. aastatest kuni 1970. aastateni, mil leiutati LEDid ja nende tehnoloogiline areng oli märkimisväärne,optoelektroonikakujunes buumiks. Tol ajal mitmesugusedoptilised seadmedleiutati ja fotoelektriline sidur oli üks neist. Seejärel tungis optoelektroonika kiiresti meie ellu.
① Põhimõte/mehhanism
Optosi põhimõte seisneb selles, et valgust kiirgav element muudab sisendelektrisignaali valguseks ja valgust vastuvõttev element edastab valguse tagasi elektrisignaali väljundipoolsesse ahelasse. Valgust kiirgav element ja valgust vastuvõttev element asuvad välisvalguse ploki siseküljel ning need kaks on valguse edastamiseks üksteise vastas.
Valgust kiirgavates elementides kasutatav pooljuht on LED (light-emitting diode). Teisest küljest on valgust vastuvõtvates seadmetes kasutusel palju erinevaid pooljuhte, olenevalt kasutuskeskkonnast, välismõõdust, hinnast jne, kuid üldiselt on enim kasutatav fototransistor.
Kui fototransistorid ei tööta, kannavad nad vähe voolu, kui tavalised pooljuhid. Sinna langeva valguse korral tekitab fototransistor P-tüüpi pooljuhi ja N-tüüpi pooljuhi pinnale fotoelektromootorjõu, N-tüüpi pooljuhi augud voolavad p-piirkonda, vaba elektroni pooljuht p-piirkonnas. n piirkonda ja vool hakkab voolama.
Fototransistorid ei reageeri nii hästi kui fotodioodid, kuid neil on ka mõju, mis võimendab väljundit sisendsignaalist sadu kuni 1000 korda (sisemise elektrivälja tõttu). Seetõttu on need piisavalt tundlikud, et tabada isegi nõrku signaale, mis on eelis.
Tegelikult on "valguse blokeerija" sama põhimõtte ja mehhanismiga elektrooniline seade.
Enamasti kasutatakse aga anduritena valguskatkestusi, mis täidavad oma rolli valgust kiirgava elemendi ja valgust vastuvõtva elemendi vahele valgust blokeeriva objekti laskmisega. Näiteks saab seda kasutada müntide ja pangatähtede tuvastamiseks müügiautomaatides ja sularahaautomaatides.
② Omadused
Kuna optronid edastab signaale läbi valguse, on sisend- ja väljundpoole vaheline isolatsioon peamine omadus. Kõrget isolatsiooni ei mõjuta kergesti müra, kuid see hoiab ära ka juhusliku voolu liikumise külgnevate ahelate vahel, mis on ohutuse seisukohalt äärmiselt tõhus. Ja struktuur ise on suhteliselt lihtne ja mõistlik.
Tänu oma pikale ajaloole on optronide ainulaadseks eeliseks ka erinevate tootjate rikkalik tootevalik. Kuna puudub füüsiline kontakt, on osade vaheline kulumine väike ja eluiga pikem. Teisest küljest on ka omadusi, et valgusefektiivsust on kerge kõikuda, kuna LED halveneb aeglaselt aja ja temperatuuri muutustega.
Eriti kui läbipaistva plasti sisemine osa on pikka aega hägune, ei saa see olla väga hea valgus. Kuid igal juhul on eluiga võrreldes mehaanilise kontakti kontaktkontaktiga liiga pikk.
Fototransistorid on üldiselt aeglasemad kui fotodioodid, mistõttu neid kiireks sideks ei kasutata. See pole aga miinus, kuna mõnel komponendil on kiiruse suurendamiseks väljundi poolel võimendusahelad. Tegelikult ei pea kõik elektroonilised vooluringid kiirust suurendama.
③ Kasutamine
Fotoelektrilised siduridkasutatakse peamiselt lülitusoperatsioonideks. Ahel pingestatakse lüliti sisselülitamisega, kuid ülaltoodud omaduste, eriti isolatsiooni ja pika eluea seisukohalt sobib see hästi kõrget töökindlust nõudvate stsenaariumide jaoks. Näiteks müra on meditsiinielektroonika ja heliseadmete/sideseadmete vaenlane.
Seda kasutatakse ka mootoriajamisüsteemides. Mootori põhjus seisneb selles, et pöörlemiskiirust juhib inverter, kui see töötab, kuid see tekitab suure võimsuse tõttu müra. See müra ei põhjusta mitte ainult mootori enda rikkeid, vaid voolab läbi ka välisseadmeid mõjutava maapinna. Eelkõige suudavad pika juhtmestikuga seadmed seda kõrget väljundmüra kergesti tabada, nii et kui see juhtub tehases, põhjustab see suuri kahjusid ja mõnikord tõsiseid õnnetusi. Kasutades lülitamiseks kõrge isolatsiooniga optroneid, saab mõju teistele vooluahelatele ja seadmetele minimeerida.
Teiseks, kuidas optroneid valida ja kasutada
Kuidas kasutada õiget optronit tootekujunduses? Järgmised mikrokontrollerite arendusinsenerid selgitavad, kuidas optroneid valida ja kasutada.
① Alati avatud ja alati suletud
Fotosidiseid on kahte tüüpi: tüüp, mille puhul lüliti lülitatakse välja (väljas), kui pinget ei rakendata, tüüp, mille puhul lüliti lülitatakse sisse (välja), kui pinge on rakendatud, ja tüüp, mille puhul lüliti lülitatakse sisse, kui pinget pole. Rakendage ja lülitage välja, kui pinge on rakendatud.
Esimest nimetatakse normaalselt avatuks ja teist normaalselt suletud. Kuidas valida, sõltub kõigepealt sellest, millist vooluringi vajate.
② Kontrollige väljundvoolu ja rakendatud pinget
Fotosidenditel on omadus signaali võimendada, kuid need ei lase pinget ja voolu alati suvaliselt läbi. Loomulikult on see nimiväärtus, kuid vastavalt soovitud väljundvoolule tuleb sisendi poolelt rakendada pinget.
Kui vaatame toote andmelehte, siis 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.
Võib aga arvata, et siin arvutatud väljundvool on üllatavalt väike. See on praegune väärtus, mida saab pärast LED-i aja jooksul halvenemist siiski usaldusväärselt väljastada, seega on see maksimaalsest reitingust väiksem.
Vastupidi, on juhtumeid, kus väljundvool ei ole suur. Seetõttu kontrollige optroni valimisel hoolikalt "väljundvoolu" ja valige sellele sobiv toode.
③ Maksimaalne vool
Maksimaalne juhtivusvool on maksimaalne voolu väärtus, mida optroni juht suudab vastu pidada. Jällegi peame enne ostmist veenduma, et teame, kui palju väljundit projekt vajab ja milline on sisendpinge. Veenduge, et maksimaalne väärtus ja kasutatav vool ei oleks piirangud, vaid mingi varu.
④ Seadistage fotosidi õigesti
Olles valinud õige optroni, kasutame seda reaalses projektis. Paigaldamine ise on lihtne, lihtsalt ühendage iga sisendi ja väljundi külgahelaga ühendatud klemmid. Siiski tuleks jälgida, et sisend- ja väljundpoolt ei suunataks valesti. Seetõttu peate kontrollima ka andmetabelis olevaid sümboleid, et pärast trükkplaadi joonistamist ei leiaks, et fotoelektrilise siduri jalg on vale.
Postitusaeg: 29. juuli 2023