á 2024/08/28 357

Ljósritarar, opto-couplers og opto-einangrar útskýrt

Í heimi rafeindatækni er mjög mikilvægt að ganga úr skugga um að merki geti hreyft sig vel og örugglega frá einni hringrás til annarrar, sérstaklega þegar þessar hringrásir vinna með mismunandi spennustig eða hafa áhrif á rafmagnshljóð.Ljósritarar, sem einnig eru kallaðir optocouplers eða opto-einangranir, hjálpa til við að láta þetta gerast.Þessi litlu tæki nota ljós til að senda merki milli hringrásar meðan þeir halda þeim aðskildum, sem hjálpar til við að vernda viðkvæma hluta gegn skemmdum.Í þessari grein munum við kanna hvernig ljósritarar virka, hvar þeir eru notaðir og hvers vegna þeir eru svo gagnlegir í rafeindatækni í dag.

Vörulisti

Mynd 1: Photocoupler hluti

Að skilja ljósritara

Ljósritarar, einnig kallaðir optókóplers eða optoisolators, eru tæki sem leyfa merkjum að fara frá einni rafrás til annarrar en halda þeim aðskildum hvort öðru.Aðalverk ljósritara er að ganga úr skugga um að merki frá einni hringrás truflar ekki aðra, sérstaklega þegar hringrásirnar hafa mismunandi spennustig eða þegar ein hringrás gæti verið með rafmagnshljóð.Þessi aðskilnaður er gerður með ljósi, svo hægt er að koma merkinu áfram án beinnar raftengingar.

Mynd 2: Þversniðssýn og tákn ljósritara

Hlutar af ljósritara

Ljósritari hefur tvo meginhluta:

Léttur díóða (LED): Fyrri hlutinn er LED, sem er á inntakshliðinni.Þetta LED tekur rafmagnsmerkið og breytir því í ljós, venjulega á innrauða sviðinu.Innrautt ljós er oft notað vegna þess að það virkar vel í þessum tilgangi og er auðvelt fyrir næsta hluta að greina.

Ljósmyndari: Seinni hlutinn er ljósneminn, sem er á framleiðsluhliðinni.Ljósmyndari fær ljósið frá LED og breytir því aftur í rafmagnsmerki.Ljósmyndari getur verið mismunandi gerðir af tækjum, eins og ljósnemar, ljósnemi eða Photodarlington.Gerð ljósnemans sem notuð er hefur áhrif á hversu hratt merkið er unnið, hversu viðkvæmt það er og hversu sterkt framleiðsla merki verður.

Bæði LED og ljósneminn eru inni í einum pakka, sem venjulega lítur út eins og lítill samþættur hringrás (IC).LED og ljósneminn eru aðgreindir líkamlega, sem er mjög mikilvægt vegna þess að það tryggir að inntak og úttaksrásir eru ekki beint tengdar.Þessi aðskilnaður heldur hringrásunum öruggum fyrir rafvandamálum eins og háspennu eða hávaða sem gæti skaðað viðkvæma hluta.

Hvernig ljósritarar virka?

Ljósritari er tæki sem lætur merki fara á milli tveggja aðskildra hringrásar en halda þeim rafknúnum frá hvor annarri.Þessi aðskilnaður er mjög gagnlegur til að vernda viðkvæma, lágspennuhluta gegn háspennu toppa og rafmagns truflun.Ferlið byrjar þegar spennu er beitt á inntakshringrásina, sem knýr LED (ljósdíóða) inni í ljósritara.Þetta LED logar upp, venjulega gefur frá sér innrautt ljós, sem er ólíklegra til að raskast vegna utanaðkomandi áhrifa.Ljósið fer síðan yfir einangrandi hindrun til að ná ljósnemanum á framleiðsluhliðinni.Ljósmyndarinn, sem gæti verið ljósnemi, ljósritari eða ljósritari, tekur þetta ljós og breytir því aftur í rafmagnsmerki.Þetta nýja rafmagnsmerki er síðan sent til framleiðslurásarinnar.

The einangrunarlag Milli LED og ljósnemans er það sem heldur inntak og úttaksrásum í sundur.Þessi aðskilnaður hjálpar til við að vernda lágspennuhlutana gegn því að verða fyrir skaða af háspennu toppa eða rafmagns hávaða.Ljósið sem fer í gegnum einangrunarlagið gerir merkinu kleift að fara frá annarri hliðinni til hinnar án þess að líkamleg eða rafmagns snertingu sé, sem gerir það öruggt fyrir hringrásina að eiga samskipti sín á milli.

Þegar ljósneminn fær ljósið frá LED breytir hann ljósinu aftur í rafmagnsmerki.Þetta framleiðsla merki er rafrænt það sama og inntaksmerkið, en það gæti verið magnað eða aðlagað, allt eftir því hvað það þarf.Merkið er síðan notað af framleiðslurásinni til að framkvæma nauðsynlegt verkefni.

Forrit ljósritara

Ljósritarar eru mikið notaðir í ýmsum rafeindatækjum vegna þess að þeir veita bæði einangrun og skýr merki.

Í öryggisvernd þjóna ljósritarar sem hindrun milli háspennu og lágspennurásir.Þessi einangrun stöðvar háspennu bylgja í að skaða viðkvæma hluta, sem er mjög gagnlegt í stillingum þar sem aflstoppar eru algengir.

Þegar kemur að því að draga úr hávaða eru ljósritarar ótrúlega gagnlegir.Þeir hjálpa til við að lágmarka áhrif rafmagns truflana og tryggja að merkið sem sent er sé áfram skýrt og stöðugt.

Í tengibrautum gera ljósritunaraðilar mögulegt fyrir mismunandi hluta kerfisins sem vinna á mismunandi spennustigum til að eiga samskipti á öruggan hátt.Með því að nota ljósritara geturðu tengt hringrás án þess að hætta sé á skemmdum vegna spennu.

Ljósritarar eru einnig lykilatriði í því að skipta um aflgjafa.Í þessum forritum halda þeir stjórnhlutunum aðskildum frá háspennuframleiðslunni og tryggja að stjórnmerki haldist stöðug og áreiðanleg jafnvel við erfiðar rafmagnsaðstæður.

Opto-coupler og Opto-Isolator pakkar

Mynd 3: Opto-coupler og opto-einangrunarpakkar

Ljósritarar, einnig þekktir sem opto-couplers eða opto-einangranir, eru rafrænir hlutar sem nota ljós til að senda rafmerki milli tveggja hringrásar sem þarf að halda aðskildum.Þessi aðskilnaður hjálpar til við að koma í veg fyrir að háspennur skemmist hringrásinni sem fær merkið.Hönnun og umbúðir þessara hluta breytast eftir því hvort þeir eru notaðir við lágspennu eða háspennuaðstæður.

Lágspennuforrit: Í lágspennuuppsetningum finnast opto-couplers venjulega í pakka sem líta út eins og venjulegir tvískiptar línur (DIL) samþættar hringrásir (ICS) eða litlir útlínur samþættir hringrás (SOIC) pakkar.Þessi snið eru oft notuð í Surface Mount Technology (SMT), sem gerir þeim auðvelt að passa inn í nútíma, samningur rafræna hönnun.Umbúðirnar gera kleift að vera með hlutann sem er auðveldlega með í prentuðum hringrásum (PCB) en halda áfram mismunandi hlutum af hringrásinni aðskildum.

Háspennuforrit: Fyrir háspennuaðstæður eru optó-einangrunar oft hannaðar með sterkari umbúðum til að takast á við hærri einangrunarspennu.Þessir pakkar gætu verið rétthyrndir eða sívalir og eru gerðir til að veita meiri vernd en venjulegir IC pakkar.Þessi eiginleiki er gagnlegur í raforkukerfum eða öðrum uppsetningum þar sem spennumunurinn á hringrásum getur verið mikill, sem þarfnast auka öryggisráðstafana.

Ljósritunar hugtök og tákn

Mynd 4: Hringrásarmynd tákn ljósritara

Þó að „Opto-coupler“ og „Opto-Isolator“ séu oft notaðir til að þýða það sama, þá er lítill munur á milli þeirra út frá því hvernig þeir eru notaðir:

Opto-tengi Vísar venjulega til hluta sem notaðir eru í kerfum þar sem spennumunurinn á milli hringrásar fer ekki yfir 5.000 volt.Þessir hlutar eru oft notaðir til að senda hliðstæða eða stafræn merki yfir aðskildar hringrásir í mismunandi rafrænum uppsetningum.

Opto-einangranir eru sérstaklega gerðar til notkunar í hákerfum þar sem spennumunurinn getur verið meira en 5.000 volt.Aðalstarfið er svipað - að senda merki en halda rafmagns aðskilnaði - en þessir hlutar eru gerðir til að takast á við krefjandi rafmagnsuppsetningar sem finnast í orkudreifingu og iðnaðarkerfi.

Í hringrás skýringarmyndum sýnir táknið fyrir Opto-coupler venjulega LED (sem virkar sem sendandi) á annarri hliðinni og ljósritari eða Photodarlington (sem virkar sem móttakarinn) hins vegar.Þetta tákn sýnir hvernig hlutinn virkar að innan og sýnir hvernig ljós er notað til að búa til rafmagnstengingu milli aðskildra hringrásar.LED gefur frá sér ljós þegar straumurinn rennur í gegnum hann, sem síðan er sóttur af ljósmyndaranum, sem gerir merkinu kleift að fara í gegnum meðan þeir halda hringrásunum aðskildum.

Lykilforskriftir ljósritara

Mynd 5: Tímasetning ljósritara og framleiðsla og safnaraeinkenni

Þegar þú velur ljósritara er það gagnlegt að skilja lykilatriði þess til að tryggja að það passi við þarfir þínar.

Núverandi flutningshlutfall (CTR): Þetta er hlutfall framleiðslustraums og inntakstraums.Í einfaldari skilmálum sýnir það hversu mikill straumur á inntakshliðinni er fluttur í framleiðsluhliðina.CTR gildi geta verið mjög mismunandi, frá 10% í yfir 5.000%, allt eftir tegund ljósritara.Hærri smellibúnaður þýðir að tækið er skilvirkara við að koma merkinu frá inntaki til framleiðsla, sem er mikilvægt fyrir forrit þar sem þörf er á nákvæmri merkisstýringu.

Bandbreidd: Þessi aðgerð segir þér hámarkshraða sem ljósritunaraðilinn ræður við gögn.Ljósritarar sem byggir á ljósritun hafa venjulega bandbreidd í kringum 250 kHz, sem gerir þá hentugan fyrir marga algenga notkun.Hins vegar, ef þig vantar eitthvað hraðar, vertu meðvituð um að ljósritun sem byggir á ljósritun gæti verið hægari vegna hönnunar þeirra, sem hefur áhrif á hversu fljótt þeir bregðast við.

Inntakstraumur: Þetta vísar til þess magns sem þarf til að knýja LED á inntakshlið ljósritunarinnar.Inntakstraumurinn er mikilvægur þáttur vegna þess að það hefur áhrif á hversu mikið afl tækisins notar og hversu vel það virkar með öðrum hlutum hringrásarinnar.

Framleiðsla tæki Hámarksspenna: Fyrir ljósritara sem byggir á smári er þetta hæsta spenna sem framleiðsla smári ræður við.Það er mikilvægt að tryggja að þessi spennueinkunn sé hærri en hámarksspenna sem forritið þitt notar, til að forðast að skemma tækið.

Mismunur á ljósritum og liðum

Mynd 6: Ljósritari og gengi

Ljósritarar og Solid-State Relays (SSRS) Báðir nota ljós til að einangra merki, en þau eru notuð á mismunandi vegu út frá hönnun þeirra.

Ljósritarar eru almennt notaðir við aðstæður með lágum krafti þar sem meginmarkmiðið er að senda og einangra merki.Þeir eru tilvalnir til að vernda viðkvæma rafræna hluta gegn háspennu toppa eða hávaða og ganga úr skugga um að merkið sé sent hreint frá einum hluta hringrásarinnar til annars.

Solid-State Relays (SSR) eru aftur á móti hönnuð til að skipta um hærra aflstig.Ólíkt ljósritum, hafa SSR oft aukahluta eins og bylgjuvörn og núllrásarskiptingu (fyrir AC merki), sem hjálpar til við að draga úr rafmagnshljóð og gerir gengi endast lengur.SSR eru venjulega stærri og vegna þess að þeir höndla hærri strauma þurfa þeir oft hita vaskana til að stjórna hita og skrúfa skautunum til að tryggja öruggar tengingar.

Niðurstaða

Ljósritarar hjálpa til við að halda hringrásum öruggum og virka vel með því að láta merki fara í gegn meðan þeir halda hringrásunum aðskildum.Þeir vernda lágspennurásir gegn háspennu toppa og draga úr rafhávaða, sem gerir þá mjög gagnlegar í mörgum rafeindatækjum.Hvort sem þeir eru notaðir til að einfaldlega koma merkjum á milli hringrásar eða í flóknari raforkukerfum, að velja réttan ljósritara-hvort sem það er venjulegur opto-coupler eða sterkari Opto-einangrun-getur skipt miklu máli á því hversu vel rafrænt kerfi virkar.Þegar tæknin heldur áfram að komast áfram munu þessi tæki halda áfram að vera mjög gagnleg og starfa sem verndarar rafeindatækja okkar.

Algengar spurningar [FAQ]

1. Hver er notkun opto-einangrunar?

Notkun opto-einangrunar er að halda mismunandi hlutum hringrásarinnar aðskildum en leyfa merkjum að fara á milli.Þetta hjálpar til við að vernda viðkvæma hluta hringrásarinnar gegn háspennu toppa eða rafmagns hávaða.Opto-einangranir eru oft notaðar í aflgjafa, örstýringarviðmót og iðnaðarstýringarkerfi til að koma í veg fyrir skemmdir á lágspennuhlutum.

2. Hvenær ættir þú að nota Opto-Isolator?

Þú ættir að nota opto-einangrun þegar þú þarft að verja lágspennuhluta hringrásar gegn háspennu eða rafmagnshljóð.Það er einnig gagnlegt þegar mismunandi hlutar kerfisins þurfa að vinna saman án þess að vera beintengdir.Þetta er gagnlegt þegar hringrásir hafa mismunandi jarðstig eða þegar þeir þurfa að vera rafmagns aðskildir af öryggisástæðum.

3. Hver er aðal tilgangur optocoupler?

Aðal tilgangur optókóplara er að láta merki fara á milli tveggja aðskildra hringrásar með ljósi, en halda hringrásunum rafrænt í sundur.Þetta kemur í veg fyrir að háspennurásir hafi áhrif á lágspennurásir, sem hjálpar til við að verja viðkvæma hluta skemmst.

4. Af hverju myndirðu nota optocoupler í stað gengis?

Þú myndir nota Optocoupler í stað gengis þegar þú þarft hraðari skiptingu, lengri líftíma og rólegri aðgerð.Ólíkt liðum eru Optocouplers ekki hreyfanlegir hlutar, svo þeir geti skipt hraðar og varað lengur.Þeir taka einnig minna pláss og veita betri rafmagns einangrun.

5. Hverjir eru ókostir optocouplers?

Ókostir optocouplers fela í sér takmarkaða getu þeirra til að takast á við háan straum og spennu miðað við liða.Sumir optocouplers, sérstaklega þeir sem eru með ljósritara, geta verið hægari til að svara.Þeir geta líka slitnað með tímanum vegna þess að LED inni í niðurbrotum.Optocouplers er kannski ekki besti kosturinn til að stjórna mjög miklum krafti, þar sem liða eða gengi í föstu ástandi myndi virka betur.