sa 2024/08/28 361

Ipinaliwanag ng mga photocoupler, opto-coupler at opto-isolator

Sa mundo ng electronics, talagang mahalaga na tiyakin na ang mga signal ay maaaring gumalaw nang maayos at ligtas mula sa isang circuit patungo sa isa pa, lalo na kung ang mga circuit na ito ay gumagana na may iba't ibang mga antas ng boltahe o apektado ng ingay ng elektrikal.Ang mga Photocoupler, na tinatawag ding mga optocoupler o opto-isolator, ay tumutulong na mangyari ito.Ang mga maliliit na aparato ay gumagamit ng ilaw upang magpadala ng mga signal sa pagitan ng mga circuit habang pinapanatili ang mga ito na hiwalay, na tumutulong na maprotektahan ang mga sensitibong bahagi mula sa pinsala.Sa artikulong ito, galugarin namin kung paano gumagana ang mga photocoupler, kung saan ginagamit sila, at kung bakit kapaki -pakinabang ang mga ito sa electronics ngayon.

Catalog

Larawan 1: Photocoupler Component

Pag -unawa sa mga photocoupler

Ang mga photocoupler, na tinatawag ding optocoupler o Optoisolator, ang mga aparato na nagpapahintulot sa mga signal na maipasa mula sa isang de -koryenteng circuit patungo sa isa pa habang pinapanatili itong hiwalay sa bawat isa.Ang pangunahing trabaho ng isang photocoupler ay tiyakin na ang mga signal mula sa isang circuit ay hindi makagambala sa isa pa, lalo na kung ang mga circuit ay may iba't ibang mga antas ng boltahe o kapag ang isang circuit ay maaaring magkaroon ng ingay sa kuryente.Ang paghihiwalay na ito ay ginagawa gamit ang ilaw, kaya ang signal ay maaaring maipasa nang walang direktang koneksyon sa koryente.

Larawan 2: Cross-sectional view at simbolo ng isang photocoupler

Mga bahagi ng isang photocoupler

Ang isang photocoupler ay may dalawang pangunahing bahagi:

Light emitting diode (LED): Ang unang bahagi ay ang LED, na nasa panig ng input.Ang LED na ito ay tumatagal ng elektrikal na signal at lumiliko ito sa ilaw, karaniwang sa saklaw ng infrared.Ang infrared light ay madalas na ginagamit dahil gumagana ito nang maayos para sa hangaring ito at madali para sa susunod na bahagi upang makita.

Photodetector: Ang pangalawang bahagi ay ang photodetector, na nasa output side.Natatanggap ng photodetector ang ilaw mula sa LED at ibabalik ito sa isang de -koryenteng signal.Ang photodetector ay maaaring magkakaibang uri ng mga aparato, tulad ng isang phototransistor, photodiode, o photodarlington.Ang uri ng photodetector na ginamit ay nakakaapekto kung gaano kabilis ang pagproseso ng signal, kung gaano ito sensitibo, at kung gaano kalakas ang signal ng output.

Parehong ang LED at Photodetector ay nasa loob ng isang pakete, na karaniwang mukhang isang maliit na integrated circuit (IC).Ang LED at ang photodetector ay pisikal na pinaghiwalay, na napakahalaga dahil tinitiyak nito na ang mga input at output circuit ay hindi direktang konektado.Ang paghihiwalay na ito ay nagpapanatiling ligtas ang mga circuit mula sa mga problemang elektrikal tulad ng mataas na boltahe o ingay na maaaring makapinsala sa mga sensitibong bahagi.

Paano gumagana ang mga photocoupler?

Ang isang photocoupler ay isang aparato na nagbibigay -daan sa isang paglipat ng signal sa pagitan ng dalawang magkahiwalay na circuit habang pinapanatili ang mga ito nang electrically bukod sa bawat isa.Ang paghihiwalay na ito ay lubos na kapaki-pakinabang sa pagprotekta ng maselan, mababang mga boltahe na bahagi mula sa mga spike ng high-boltahe at pagkagambala sa kuryente.Ang proseso ay nagsisimula kapag ang isang boltahe ay inilalapat sa input circuit, na pinipilit ang isang LED (light emitting diode) sa loob ng photocoupler.Ang LED na ito ay nag -iilaw, karaniwang nagbibigay ng ilaw ng infrared, na mas malamang na maistorbo ng mga impluwensya sa labas.Ang ilaw pagkatapos ay naglalakbay sa isang insulating hadlang upang maabot ang photodetector sa output side.Ang photodetector, na maaaring maging isang photodiode, phototransistor, o photothyristor, ay nakakakuha ng ilaw na ito at binabago ito pabalik sa isang signal ng elektrikal.Ang bagong elektrikal na signal na ito ay pagkatapos ay ipinadala sa output circuit.

Ang Insulating layer Sa pagitan ng LED at ang photodetector ay kung ano ang nagpapanatili ng mga input at output circuit na magkahiwalay.Ang paghihiwalay na ito ay tumutulong na maprotektahan ang mga bahagi ng mababang boltahe mula sa nasaktan ng mga spike ng high-boltahe o ingay ng elektrikal.Ang ilaw na dumadaan sa insulating layer ay nagbibigay -daan sa signal na lumipat mula sa isang tabi patungo sa iba pa nang walang anumang pisikal o elektrikal na pakikipag -ugnay, na ginagawang ligtas para sa mga circuit na makipag -usap sa bawat isa.

Kapag natatanggap ng photodetector ang ilaw mula sa LED, na -convert nito ang ilaw pabalik sa isang elektrikal na signal.Ang signal ng output na ito ay elektroniko pareho ng signal ng pag -input, ngunit maaaring mapalakas o maiayos ito, depende sa kung ano ang kinakailangan nito.Ang signal ay pagkatapos ay ginagamit ng output circuit upang maisagawa ang kinakailangang gawain.

Mga aplikasyon ng mga photocoupler

Ang mga photocoupler ay malawakang ginagamit sa iba't ibang mga elektronikong aparato dahil nagbibigay sila ng parehong paghihiwalay at malinaw na paghahatid ng signal.

Sa proteksyon ng kaligtasan, ang mga photocoupler ay nagsisilbing hadlang sa pagitan ng mga high-boltahe at mababang boltahe na mga circuit.Ang paghihiwalay na ito ay humihinto sa mga high-boltahe na surge mula sa nakakapinsalang mga sensitibong bahagi, na kung saan ay kapaki-pakinabang sa mga setting kung saan karaniwan ang mga spike ng kuryente.

Pagdating sa pagbabawas ng ingay, ang mga photocoupler ay hindi kapani -paniwalang kapaki -pakinabang.Tumutulong sila na mabawasan ang mga epekto ng panghihimasok sa kuryente, tinitiyak na ang signal na ipinadala ay nananatiling malinaw at matatag.

Sa mga interface ng mga circuit, ginagawang posible ang mga photocoupler para sa iba't ibang bahagi ng isang sistema na gumagana sa iba't ibang mga antas ng boltahe upang ligtas na makipag -usap.Sa pamamagitan ng paggamit ng isang photocoupler, maaari mong ikonekta ang mga circuit nang walang panganib ng pinsala mula sa mga pagkakaiba sa boltahe.

Ang mga photocoupler ay isa ring pangunahing bahagi ng paglipat ng mga supply ng kuryente.Sa mga application na ito, pinapanatili nila ang mga bahagi ng control na hiwalay mula sa mga output na may mataas na boltahe, tinitiyak na ang mga signal ng control ay manatiling matatag at maaasahan kahit sa matigas na mga kondisyon ng kuryente.

Opto-Coupler at opto-isolator packages

Larawan 3: Opto-Coupler at opto-isolator packages

Ang mga photocoupler, na kilala rin bilang mga opto-coupler o opto-isolator, ay mga elektronikong bahagi na gumagamit ng ilaw upang magpadala ng mga de-koryenteng signal sa pagitan ng dalawang circuit na kailangang panatilihing hiwalay.Ang paghihiwalay na ito ay tumutulong upang maiwasan ang mataas na boltahe mula sa pagsira sa circuit na tumatanggap ng signal.Ang disenyo at packaging ng mga bahaging ito ay nagbabago depende sa kung ginagamit ang mga ito sa mga mababang boltahe o high-boltahe na sitwasyon.

Mga aplikasyon ng mababang boltahe: Sa mga pag-setup ng mababang boltahe, ang mga opto-coupler ay karaniwang matatagpuan sa mga pakete na mukhang karaniwang dual-in-line (DIL) Integrated Circuits (ICS) o maliit na balangkas na pinagsama-samang circuit (SOIC) na mga pakete.Ang mga format na ito ay karaniwang ginagamit sa Surface Mount Technology (SMT), na ginagawang madali ang mga ito upang magkasya sa moderno, compact na mga elektronikong disenyo.Pinapayagan ng packaging ang bahagi na madaling isama sa mga nakalimbag na circuit board (PCB) habang pinapanatili pa rin ang iba't ibang mga seksyon ng isang circuit na hiwalay.

Mga application na may mataas na boltahe: Para sa mga sitwasyon na may mataas na boltahe, ang mga opto-isolator ay madalas na idinisenyo na may mas malakas na packaging upang mahawakan ang mas mataas na mga boltahe ng paghihiwalay.Ang mga pakete na ito ay maaaring hugis -parihaba o cylindrical at ginawa upang magbigay ng higit na proteksyon kaysa sa karaniwang mga pakete ng IC.Ang tampok na ito ay kapaki -pakinabang sa mga sistema ng kuryente o iba pang mga pag -setup kung saan ang pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng mga circuit ay maaaring malaki, na nangangailangan ng labis na mga hakbang sa kaligtasan.

Photocoupler terminology at mga simbolo

Larawan 4: simbolo ng diagram ng circuit ng isang photocoupler

Habang ang "Opto-Coupler" at "Opto-Isolator" ay madalas na ginagamit upang mangahulugan ng parehong bagay, may maliit na pagkakaiba sa pagitan nila batay sa kung paano ito ginagamit:

Opto-couple Karaniwan ay tumutukoy sa mga bahagi na ginagamit sa mga system kung saan ang pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng mga circuit ay hindi lumalampas sa 5,000 volts.Ang mga bahaging ito ay madalas na ginagamit para sa pagpapadala ng mga analog o digital signal sa magkahiwalay na mga circuit sa iba't ibang mga elektronikong pag -setup.

Opto-Isolator ay espesyal na ginawa para magamit sa mga high-power system kung saan ang pagkakaiba ng boltahe ay maaaring higit sa 5,000 volts.Ang pangunahing trabaho ay magkatulad - upang magpadala ng mga signal habang pinapanatili ang paghihiwalay ng elektrikal - ngunit ang mga bahaging ito ay ginawa upang mahawakan ang mas hinihingi na mga de -koryenteng pag -setup na matatagpuan sa pamamahagi ng kuryente at mga sistemang pang -industriya.

Sa mga diagram ng circuit, ang simbolo para sa isang opto-coupler ay karaniwang nagpapakita ng isang LED (na kumikilos bilang transmiter) sa isang tabi at isang phototransistor o photodarlington (na kumikilos bilang tatanggap) sa kabilang.Ang simbolo na ito ay nagpapakita kung paano gumagana ang bahagi sa loob, na nagpapakita kung paano ginagamit ang ilaw upang lumikha ng isang de -koryenteng link sa pagitan ng magkahiwalay na mga circuit.Ang LED ay nagbibigay ng ilaw kapag ang kasalukuyang dumadaloy dito, na kung saan ay kinuha ng phototransistor, na pinapayagan ang signal na dumaan habang pinapanatili ang mga circuit na electrically na hiwalay.

Mga pangunahing pagtutukoy ng mga photocoupler

Larawan 5: Ang oras ng pag-input-output ng pag-input at mga katangian ng boltahe ng kolektor-emitter

Kapag pumipili ng isang photocoupler, kapaki -pakinabang na maunawaan ang mga pangunahing tampok nito upang matiyak na umaangkop ito sa iyong mga pangangailangan.

Kasalukuyang Ratio ng Paglilipat (CTR): Ito ang ratio ng output kasalukuyang sa pag -input ng kasalukuyang.Sa mas simpleng mga termino, ipinapakita nito kung magkano ang kasalukuyang sa bahagi ng pag -input ay inilipat sa output side.Ang mga halaga ng CTR ay maaaring magkakaiba -iba, mula sa 10% hanggang sa higit sa 5,000%, depende sa uri ng photocoupler.Ang isang mas mataas na CTR ay nangangahulugang ang aparato ay mas epektibo sa pagpasa ng signal mula sa pag -input hanggang sa output, na mahalaga para sa mga aplikasyon kung saan kinakailangan ang tumpak na control ng signal.

Bandwidth: Sinasabi sa iyo ng tampok na ito ang maximum na bilis kung saan maaaring hawakan ng photocoupler ang data.Ang mga photocoupler na batay sa Phototransistor ay karaniwang may bandwidth na nasa paligid ng 250 kHz, na ginagawang angkop para sa maraming mga karaniwang gamit.Gayunpaman, kung kailangan mo ng isang bagay nang mas mabilis, magkaroon ng kamalayan na ang mga photocoupler na batay sa Photodarlington ay maaaring mas mabagal dahil sa kanilang disenyo, na nakakaapekto kung gaano kabilis ang pagtugon nila.

Kasalukuyang input: Tumutukoy ito sa dami ng kasalukuyang kinakailangan upang mabigyan ng kapangyarihan ang LED sa input side ng photocoupler.Ang input kasalukuyang ay isang mahalagang kadahilanan sapagkat nakakaapekto ito kung magkano ang lakas na ginagamit ng aparato at kung gaano kahusay ito gumagana sa iba pang mga bahagi ng iyong circuit.

Maximum na boltahe ng aparato ng output: Para sa mga photocoupler na batay sa transistor, ito ang pinakamataas na boltahe na maaaring hawakan ng output transistor.Mahalagang tiyakin na ang rating ng boltahe na ito ay mas mataas kaysa sa maximum na boltahe na gagamitin ng iyong aplikasyon, upang maiwasan ang pagsira sa aparato.

Mga pagkakaiba sa pagitan ng mga photocoupler at solid-state relay

Larawan 6: Photocoupler at solid-state relay

Photocoupler at Solid-State Relays (SSRS) Parehong gumagamit ng ilaw upang ibukod ang mga signal, ngunit ginagamit ang mga ito sa iba't ibang paraan batay sa kanilang disenyo.

Ang mga photocoupler ay karaniwang ginagamit sa mga sitwasyon na may mababang lakas kung saan ang pangunahing layunin ay upang maipadala at ibukod ang mga signal.Ang mga ito ay mainam para sa pagprotekta sa mga sensitibong elektronikong bahagi mula sa mataas na boltahe na mga spike o ingay, tinitiyak na ang signal ay naipasa nang malinis mula sa isang bahagi ng circuit patungo sa isa pa.

Ang mga solid-state relay (SSRS), sa kabilang banda, ay idinisenyo upang lumipat ng mas mataas na antas ng kuryente.Hindi tulad ng mga photocoupler, ang mga SSR ay madalas na may mga labis na bahagi tulad ng proteksyon ng pag-surge at paglipat ng zero-crossing (para sa mga signal ng AC), na tumutulong na mabawasan ang ingay ng kuryente at mas matagal na ang relay.Ang mga SSR ay karaniwang mas malaki, at dahil pinangangasiwaan nila ang mas mataas na mga alon, madalas silang nangangailangan ng mga paglubog ng init upang pamahalaan ang mga terminal ng init at tornilyo para sa mga ligtas na koneksyon.

Konklusyon

Ang mga photocoupler ay tumutulong na panatilihing ligtas ang mga circuit at gumagana nang maayos sa pamamagitan ng pagpapaalam sa mga signal na dumaan habang pinapanatili ang paghihiwalay ng mga circuit.Pinoprotektahan nila ang mga low-boltahe na circuit mula sa mga spike ng high-boltahe at binabawasan ang ingay ng elektrikal, na ginagawang kapaki-pakinabang sa kanila sa maraming mga elektronikong aparato.Nasanay man sila upang maipasa lamang ang mga signal sa pagitan ng mga circuit o sa mas kumplikadong mga sistema ng kuryente, pagpili ng tamang photocoupler-kung ito ay isang pamantayang opto-coupler o isang mas malakas na opto-isolator-ay maaaring gumawa ng malaking pagkakaiba sa kung gaano kahusay ang gumagana ng isang elektronikong sistema.Habang patuloy na sumusulong ang teknolohiya, ang mga aparatong ito ay magpapatuloy na maging kapaki -pakinabang, na kumikilos bilang mga tagapagtanggol ng aming mga elektronikong aparato.

Madalas na Itinanong [FAQ]

1. Ano ang aplikasyon ng isang opto-isolator?

Ang application ng isang opto-isolator ay upang mapanatili ang iba't ibang mga bahagi ng isang circuit na hiwalay habang pinapayagan ang mga signal na pumasa sa pagitan nila.Makakatulong ito na maprotektahan ang mga sensitibong bahagi ng isang circuit mula sa mga high-boltahe na spike o ingay ng elektrikal.Ang mga opto-isolator ay madalas na ginagamit sa mga suplay ng kuryente, mga interface ng microcontroller, at mga sistema ng kontrol sa industriya upang maiwasan ang pinsala sa mga sangkap na may mababang boltahe.

2. Kailan ka dapat gumamit ng isang opto-isolator?

Dapat kang gumamit ng isang opto-isolator kapag kailangan mong protektahan ang mga mababang bahagi ng boltahe ng isang circuit mula sa mga high-boltahe na surge o ingay ng elektrikal.Kapaki -pakinabang din ito kapag ang iba't ibang mga bahagi ng iyong system ay kailangang magtulungan nang hindi direktang konektado.Ito ay kapaki -pakinabang kapag ang mga circuit ay may iba't ibang mga antas ng lupa o kung kailangan nilang manatiling elektrikal na hiwalay para sa mga kadahilanang pangkaligtasan.

3. Ano ang pangunahing layunin ng isang Optocoupler?

Ang pangunahing layunin ng isang optocoupler ay hayaan ang mga signal na pumasa sa pagitan ng dalawang magkahiwalay na circuit gamit ang ilaw, habang pinapanatili ang mga circuit na electrically magkahiwalay.Pinipigilan nito ang mga high-voltage circuit mula sa nakakaapekto sa mga mababang boltahe na circuit, na tumutulong upang maprotektahan ang mga maselan na bahagi mula sa nasira.

4. Bakit mo gagamitin ang isang Optocoupler sa halip na isang relay?

Gumagamit ka ng isang Optocoupler sa halip na isang relay kapag kailangan mo ng mas mabilis na paglipat, isang mas mahabang habang -buhay, at mas tahimik na operasyon.Hindi tulad ng mga relay, ang mga optocoupler ay walang mga gumagalaw na bahagi, kaya maaari silang lumipat nang mas mabilis at mas mahaba.Tumatagal din sila ng mas kaunting puwang at nagbibigay ng mas mahusay na paghihiwalay ng elektrikal.

5. Ano ang mga kawalan ng mga optocoupler?

Ang mga kawalan ng mga optocoupler ay kasama ang kanilang limitadong kakayahang hawakan ang mataas na kasalukuyang at boltahe kumpara sa mga relay.Ang ilang mga optocoupler, lalo na sa mga may phototransistors, ay maaaring mas mabagal upang tumugon.Maaari rin silang magsuot sa paglipas ng panahon dahil ang LED sa loob ng mga degrade.Ang mga Optocoupler ay maaaring hindi ang pinakamahusay na pagpipilian para sa pagkontrol ng napakataas na kapangyarihan, kung saan ang mga relay o solid-state relay ay mas mahusay na gagana.