Viunganishi vya optocouplers, ambavyo huunganisha saketi kwa kutumia ishara za macho kama njia ya kati, ni kipengele kinachofanya kazi katika maeneo ambapo usahihi wa hali ya juu ni muhimu sana, kama vile acoustics, dawa na viwanda, kutokana na uhodari na uaminifu wao wa hali ya juu, kama vile uimara na insulation.
Lakini optocoupler hufanya kazi lini na chini ya hali gani, na kanuni yake ni ipi? Au unapotumia photocoupler katika kazi yako ya kielektroniki, huenda usijue jinsi ya kuichagua na kuitumia. Kwa sababu optocoupler mara nyingi huchanganyikiwa na "phototransistor" na "photodiode". Kwa hivyo, photocoupler ni nini itaelezwa katika makala haya.
Kiunganishi cha picha ni nini?
Optocoupler ni sehemu ya kielektroniki ambayo asili yake ni ya macho
kiunganishi, ambacho kinamaanisha "kuunganishwa na mwanga." Wakati mwingine pia hujulikana kama optocoupler, kitenganishi cha macho, kihamishi cha macho, n.k. Kinajumuisha kipengele kinachotoa mwanga na kipengele kinachopokea mwanga, na huunganisha saketi ya pembeni ya ingizo na saketi ya pembeni ya ingizo kupitia ishara ya macho. Hakuna muunganisho wa umeme kati ya saketi hizi, kwa maneno mengine, katika hali ya kuhami. Kwa hivyo, muunganisho wa saketi kati ya ingizo na matokeo ni tofauti na ni ishara pekee inayosambazwa. Unganisha saketi salama zenye viwango tofauti vya volteji ya ingizo na matokeo, na kihamishio cha volteji ya juu kati ya ingizo na matokeo.
Kwa kuongezea, kwa kusambaza au kuzuia ishara hii ya mwanga, hufanya kazi kama swichi. Kanuni na utaratibu wa kina utaelezewa baadaye, lakini kipengele kinachotoa mwanga cha fotokompakta ni LED (diode inayotoa mwanga).
Kuanzia miaka ya 1960 hadi miaka ya 1970, wakati taa za LED zilipovumbuliwa na maendeleo yao ya kiteknolojia yalikuwa muhimu,optoelectronicsikawa ukuaji. Wakati huo,vifaa vya machozilibuniwa, na kifaa cha kuunganisha umeme kilikuwa kimojawapo. Baadaye, vifaa vya elektroniki vya optoelectronics viliingia haraka katika maisha yetu.
① Kanuni/utaratibu
Kanuni ya optocoupler ni kwamba kipengele kinachotoa mwanga hubadilisha ishara ya umeme inayoingia kuwa mwanga, na kipengele kinachopokea mwanga hutuma ishara ya umeme inayorudisha mwanga kwenye saketi ya upande wa kutoa. Kipengele kinachotoa mwanga na kipengele kinachopokea mwanga viko ndani ya kizuizi cha mwanga wa nje, na vyote viwili viko kinyume ili kusambaza mwanga.
Semikondi inayotumika katika vipengele vinavyotoa mwanga ni LED (diode inayotoa mwanga). Kwa upande mwingine, kuna aina nyingi za semikondi zinazotumika katika vifaa vinavyopokea mwanga, kulingana na mazingira ya matumizi, ukubwa wa nje, bei, n.k., lakini kwa ujumla, inayotumika sana ni fototransistor.
Wakati hazifanyi kazi, fototransistors hubeba mkondo mdogo kama vile halvledare za kawaida hufanya. Wakati mwanga unapotokea hapo, fototransistors hutoa nguvu ya fotoelectromotive kwenye uso wa halvledare ya aina ya P na halvledare ya aina ya N, mashimo kwenye halvledare ya aina ya N huingia kwenye eneo la p, halvledare ya elektroni huru katika eneo la p huingia kwenye eneo la n, na mkondo utapita.
Fototransistors si sikivu kama fotodiodi, lakini pia zina athari ya kuongeza pato hadi mamia hadi mara 1,000 ya ishara ya ingizo (kutokana na uga wa ndani wa umeme). Kwa hivyo, zina nyeti vya kutosha kuchukua hata ishara dhaifu, ambayo ni faida.
Kwa kweli, "kizuizi cha mwanga" tunachokiona ni kifaa cha kielektroniki chenye kanuni na utaratibu sawa.
Hata hivyo, vikatiza mwanga kwa kawaida hutumika kama vitambuzi na hufanya kazi yao kwa kupitisha kitu kinachozuia mwanga kati ya kipengele kinachotoa mwanga na kipengele kinachopokea mwanga. Kwa mfano, kinaweza kutumika kugundua sarafu na noti katika mashine za kuuza bidhaa na ATM.
② Vipengele
Kwa kuwa optocoupler husambaza ishara kupitia mwanga, insulation kati ya upande wa pembejeo na upande wa kutoa ni sifa kuu. Insulation ya juu haiathiriwi kwa urahisi na kelele, lakini pia huzuia mtiririko wa mkondo wa ajali kati ya saketi zilizo karibu, ambayo ni bora sana katika suala la usalama. Na muundo wenyewe ni rahisi na wa busara.
Kutokana na historia yake ndefu, orodha kubwa ya bidhaa za wazalishaji mbalimbali pia ni faida ya kipekee ya optocouplers. Kwa sababu hakuna mguso wa kimwili, uchakavu kati ya sehemu hizo ni mdogo, na maisha yake ni marefu zaidi. Kwa upande mwingine, pia kuna sifa kwamba ufanisi wa mwangaza ni rahisi kubadilika, kwa sababu LED itapungua polepole kadri muda unavyopita na mabadiliko ya halijoto.
Hasa wakati sehemu ya ndani ya plastiki inayong'aa kwa muda mrefu, inakuwa na mawingu, haiwezi kuwa na mwanga mzuri sana. Hata hivyo, kwa vyovyote vile, muda wa matumizi ni mrefu sana ikilinganishwa na mguso wa mguso wa mguso wa mitambo.
Kwa ujumla, fototransistors ni polepole kuliko fotodiodi, kwa hivyo hazitumiki kwa mawasiliano ya kasi ya juu. Hata hivyo, hii sio hasara, kwani baadhi ya vipengele vina saketi za ukuzaji kwenye upande wa kutoa ili kuongeza kasi. Kwa kweli, si saketi zote za kielektroniki zinazohitaji kuongeza kasi.
③ Matumizi
Viunganishi vya pichahutumika zaidi kwa uendeshaji wa kubadili. Saketi itawezeshwa kwa kuwasha swichi, lakini kutokana na mtazamo wa sifa zilizo hapo juu, hasa insulation na maisha marefu, inafaa vyema kwa hali zinazohitaji kutegemewa kwa hali ya juu. Kwa mfano, kelele ni adui wa vifaa vya elektroniki vya matibabu na vifaa vya sauti/mawasiliano.
Pia hutumika katika mifumo ya kuendesha injini. Sababu ya injini ni kwamba kasi hudhibitiwa na kibadilishaji umeme kinapoendeshwa, lakini hutoa kelele kutokana na utoaji wa juu wa umeme. Kelele hii haitasababisha tu injini yenyewe kushindwa kufanya kazi, lakini pia itapita kupitia "ardhi" inayoathiri vifaa vya pembeni. Hasa, vifaa vyenye nyaya ndefu ni rahisi kupokea kelele hii ya utoaji wa juu wa umeme, kwa hivyo ikitokea kiwandani, itasababisha hasara kubwa na wakati mwingine kusababisha ajali kubwa. Kwa kutumia optocouplers zenye insulation nyingi kwa ajili ya kubadili, athari kwenye saketi na vifaa vingine inaweza kupunguzwa.
Pili, jinsi ya kuchagua na kutumia optocouplers
Jinsi ya kutumia optocoupler inayofaa kwa matumizi katika muundo wa bidhaa? Wahandisi wafuatao wa ukuzaji wa vidhibiti vidogo wataelezea jinsi ya kuchagua na kutumia optocoupler.
① Fungua na funga kila wakati
Kuna aina mbili za viunganishi vya picha: aina ambayo swichi huzimwa (huzimwa) wakati hakuna volteji inayotumika, aina ambayo swichi huwashwa (huzimwa) wakati volteji inatumika, na aina ambayo swichi huwashwa wakati hakuna volteji. Weka na uzime wakati volteji inatumika.
Ya kwanza huitwa wazi kwa kawaida, na ya pili huitwa imefungwa kwa kawaida. Jinsi ya kuchagua, kwanza inategemea aina ya saketi unayohitaji.
② Angalia mkondo wa kutoa na volteji inayotumika
Viunganishi vya picha vina sifa ya kukuza ishara, lakini si mara zote hupita kwenye volteji na mkondo kwa hiari. Bila shaka, imekadiriwa, lakini volteji inahitaji kutumika kutoka upande wa kuingiza kulingana na mkondo wa kutoa unaohitajika.
Tukiangalia karatasi ya data ya bidhaa, tunaweza kuona chati ambapo mhimili wima ni mkondo wa kutoa (mkondo wa kukusanya) na mhimili mlalo ni volteji ya kuingiza (volteji ya kukusanya-kutoa). Mkondo wa kukusanya hutofautiana kulingana na kiwango cha mwanga wa LED, kwa hivyo tumia volteji kulingana na mkondo wa kutoa unaohitajika.
Hata hivyo, unaweza kudhani kwamba mkondo wa pato uliohesabiwa hapa ni mdogo kwa kushangaza. Hii ni thamani ya sasa ambayo bado inaweza kutolewa kwa uhakika baada ya kuzingatia kuzorota kwa LED baada ya muda, kwa hivyo ni chini ya ukadiriaji wa juu zaidi.
Kinyume chake, kuna matukio ambapo mkondo wa kutoa si mkubwa. Kwa hivyo, unapochagua optocoupler, hakikisha umeangalia kwa makini "mkondo wa kutoa" na uchague bidhaa inayolingana nayo.
③ Kiwango cha juu cha mkondo
Mkondo wa juu zaidi wa upitishaji ni thamani ya juu zaidi ya mkondo ambayo optocoupler inaweza kuhimili wakati wa upitishaji. Tena, tunahitaji kuhakikisha tunajua ni kiasi gani cha pato ambacho mradi unahitaji na ni volteji gani ya kuingiza kabla ya kununua. Hakikisha kwamba thamani ya juu zaidi na mkondo unaotumika si mipaka, bali kwamba kuna kiasi fulani cha pembejeo.
④ Weka kiunganishi cha picha kwa usahihi
Baada ya kuchagua optocoupler sahihi, hebu tuitumie katika mradi halisi. Usakinishaji wenyewe ni rahisi, unganisha tu vituo vilivyounganishwa na kila saketi ya pembeni ya ingizo na saketi ya pembeni ya ingizo. Hata hivyo, uangalifu unapaswa kuchukuliwa ili usielekeze vibaya upande wa pembejeo na upande wa matokeo. Kwa hivyo, lazima pia uangalie alama kwenye jedwali la data, ili usigundue kwamba mguu wa kiunganishi cha fotoelectric hauko sawa baada ya kuchora ubao wa PCB.
Muda wa chapisho: Julai-29-2023