Orta kimi optik siqnallardan istifadə edərək dövrələri birləşdirən optokuplatorlar davamlılıq və izolyasiya kimi yüksək universallıq və etibarlılıq sayəsində akustika, tibb və sənaye kimi yüksək dəqiqliyin əvəzolunmaz olduğu sahələrdə aktiv elementdir.
Bəs optokupl nə vaxt və hansı şəraitdə işləyir və bunun arxasında hansı prinsip dayanır? Və ya öz elektronika işinizdə həqiqətən fotocouplerdən istifadə etdiyiniz zaman onu necə seçəcəyinizi və istifadə edəcəyinizi bilməyə bilərsiniz. Çünki optokupler çox vaxt “fototransistor” və “fotodiod” ilə qarışdırılır. Buna görə də, bu məqalədə fotocoupler nədir.
Fotocoupler nədir?
Optokupler etimologiyası optik olan elektron komponentdir
bağlayıcı, "işıqla birləşmə" deməkdir. Bəzən optocoupler, optik izolyator, optik izolyasiya və s. kimi də tanınır. O, işıq yayan element və işıq qəbuledici elementdən ibarətdir və optik siqnal vasitəsilə giriş tərəfi və çıxış tərəfi dövrəsini birləşdirir. Bu dövrələr arasında elektrik əlaqəsi yoxdur, başqa sözlə, izolyasiya vəziyyətindədir. Buna görə də, giriş və çıxış arasındakı dövrə əlaqəsi ayrıdır və yalnız siqnal ötürülür. Giriş və çıxış arasında yüksək gərginlikli izolyasiya ilə əhəmiyyətli dərəcədə fərqli giriş və çıxış gərginlik səviyyələrinə malik sxemləri etibarlı şəkildə birləşdirin.
Bundan əlavə, bu işıq siqnalını ötürməklə və ya bloklayaraq, keçid funksiyasını yerinə yetirir. Ətraflı prinsip və mexanizm daha sonra izah ediləcək, lakin fotocouplerin işıq yayan elementi LED-dir (işıq yayan diod).
1960-cı illərdən 1970-ci illərə qədər, ledlərin icad edildiyi və onların texnoloji inkişafı əhəmiyyətli idi.optoelektronikabuma çevrildi. O dövrdə müxtəlifoptik cihazlaricad edilmişdir və fotoelektrik bağlayıcı onlardan biri idi. Sonradan optoelektronika həyatımıza sürətlə daxil oldu.
① Prinsip/mexanizm
Optocouplerin prinsipi ondan ibarətdir ki, işıq yayan element daxil olan elektrik siqnalını işığa çevirir, işıq qəbul edən element isə işığın əks elektrik siqnalını çıxış tərəfi dövrəsinə ötürür. İşıq yayan element və işıq qəbul edən element xarici işıq blokunun daxili tərəfindədir və işığı ötürmək üçün ikisi bir-birinə qarşıdır.
İşıq yayan elementlərdə istifadə olunan yarımkeçirici LED-dir (işıq diod). Digər tərəfdən, istifadə mühitindən, xarici ölçüdən, qiymətdən və s. asılı olaraq işıq qəbul edən cihazlarda istifadə olunan bir çox növ yarımkeçiricilər var, lakin ümumiyyətlə, ən çox istifadə olunan fototransistordur.
İşləməyən zaman fototranzistorlar adi yarımkeçiricilərin etdiyi cərəyanın az hissəsini daşıyır. Oraya işıq düşəndə fototranzistor P tipli yarımkeçiricinin və N tipli yarımkeçiricinin səthində fotoelektromotor qüvvə yaradır, N tipli yarımkeçiricidəki dəliklər p bölgəsinə axır, p bölgəsində sərbəst elektron yarımkeçirici axır. n bölgəsinə daxil olur və cərəyan axacaq.
Fototranzistorlar fotodiodlar qədər həssas deyillər, lakin onlar eyni zamanda çıxışı giriş siqnalının yüzlərlə 1000 qatına qədər gücləndirmək effektinə malikdirlər (daxili elektrik sahəsinə görə). Buna görə də zəif siqnalları belə qəbul edəcək qədər həssasdırlar ki, bu da üstünlükdür.
Əslində gördüyümüz “işıq blokeri” eyni prinsip və mexanizmə malik elektron cihazdır.
Bununla belə, işıq kəsiciləri adətən sensorlar kimi istifadə olunur və işıq yayan element və işıq qəbul edən element arasında işıq maneə törədən obyekti keçərək öz rolunu yerinə yetirirlər. Məsələn, avtomatlarda və bankomatlarda sikkə və əskinasları aşkar etmək üçün istifadə edilə bilər.
② Xüsusiyyətlər
Optokuplator işıq vasitəsilə siqnal ötürdüyü üçün giriş tərəfi ilə çıxış tərəfi arasındakı izolyasiya əsas xüsusiyyətdir. Yüksək izolyasiya səs-küydən asanlıqla təsirlənmir, həm də təhlükəsizlik baxımından son dərəcə təsirli olan bitişik dövrələr arasında təsadüfi cərəyan axınının qarşısını alır. Və strukturun özü nisbətən sadə və ağlabatandır.
Uzun tarixinə görə, müxtəlif istehsalçıların zəngin məhsul çeşidi də optokuplların unikal üstünlüyüdür. Fiziki təmas olmadığı üçün hissələr arasında aşınma az olur, ömrü isə daha uzun olur. Digər tərəfdən, işıq səmərəliliyinin dəyişməsi asan olan xüsusiyyətlər də var, çünki LED yavaş-yavaş vaxt və temperatur dəyişiklikləri ilə pisləşəcəkdir.
Xüsusilə şəffaf plastikin daxili komponenti uzun müddət bulanıqlaşdıqda, çox yaxşı işıq ola bilməz. Bununla belə, hər halda, mexaniki kontaktın kontakt təması ilə müqayisədə həyat çox uzundur.
Fototransistorlar ümumiyyətlə fotodiodlardan daha yavaşdır, buna görə də yüksək sürətli rabitə üçün istifadə edilmir. Bununla belə, bu, dezavantaj deyil, çünki bəzi komponentlərin sürəti artırmaq üçün çıxış tərəfində gücləndirici sxemlər var. Əslində, bütün elektron sxemlərin sürəti artırmaq lazım deyil.
③ İstifadəsi
Fotoelektrik bağlayıcılarəsasən kommutasiya əməliyyatı üçün istifadə olunur. Dövrə açarı açaraq enerjilənəcək, lakin yuxarıda göstərilən xüsusiyyətlər, xüsusilə izolyasiya və uzun ömür baxımından yüksək etibarlılıq tələb edən ssenarilərə yaxşı uyğun gəlir. Məsələn, səs-küy tibbi elektronikanın və audio avadanlıqların/kommunikasiya avadanlıqlarının düşmənidir.
Motor sürücü sistemlərində də istifadə olunur. Mühərrikin səbəbi odur ki, idarə edildikdə sürət çevirici tərəfindən idarə olunur, lakin yüksək çıxış səbəbindən səs-küy yaradır. Bu səs-küy təkcə motorun özünün sıradan çıxmasına səbəb olmayacaq, həm də ətraf qurğulara təsir edən “torpaqdan” axacaq. Xüsusilə, uzun naqilləri olan avadanlıq bu yüksək çıxış səsini asanlıqla qəbul edir, ona görə də fabrikdə baş verərsə, böyük itkilərə səbəb olacaq və bəzən ciddi qəzalara səbəb olacaqdır. Kommutasiya üçün yüksək izolyasiya edilmiş optokupllardan istifadə etməklə digər sxemlərə və cihazlara təsir minimuma endirilə bilər.
İkincisi, optokuplları necə seçmək və istifadə etmək
Məhsul dizaynında tətbiq üçün düzgün optokuplördən necə istifadə etmək olar? Aşağıdakı mikrokontroller inkişaf etdirmə mühəndisləri optokuplların necə seçiləcəyini və istifadə olunacağını izah edəcəklər.
① Həmişə açıq və həmişə bağlanın
Fotocoupler iki növdür: heç bir gərginlik tətbiq edilmədikdə açarın söndürüldüyü (söndürüldüyü) bir növ, gərginlik tətbiq edildikdə açarın açıldığı (söndürüldüyü) bir növ və açarın bağlandığı bir növ. gərginlik olmadıqda işə salınır. Gərginlik tətbiq edildikdə tətbiq edin və söndürün.
Birincisi normal açıq, ikincisi isə normal qapalı adlanır. Necə seçmək, ilk növbədə hansı dövrə ehtiyacınız olduğundan asılıdır.
② Çıxış cərəyanını və tətbiq olunan gərginliyi yoxlayın
Fotocouplerlər siqnalı gücləndirmək xüsusiyyətinə malikdirlər, lakin həmişə gərginlik və cərəyandan öz istəyi ilə keçmirlər. Əlbəttə ki, qiymətləndirilir, lakin istənilən çıxış cərəyanına uyğun olaraq giriş tərəfdən bir gərginlik tətbiq etmək lazımdır.
Məhsulun məlumat vərəqinə baxsaq, şaquli oxun çıxış cərəyanı (kollektor cərəyanı) və üfüqi oxun giriş gərginliyi (kollektor-emitter gərginliyi) olduğu bir qrafik görə bilərik. Kollektor cərəyanı LED işığının intensivliyinə görə dəyişir, buna görə gərginliyi istədiyiniz çıxış cərəyanına uyğun olaraq tətbiq edin.
Bununla belə, burada hesablanmış çıxış cərəyanının təəccüblü dərəcədə kiçik olduğunu düşünə bilərsiniz. Bu, LED-in zamanla pisləşməsini nəzərə aldıqdan sonra hələ də etibarlı şəkildə çıxarıla bilən cari dəyərdir, buna görə də maksimum reytinqdən azdır.
Əksinə, çıxış cərəyanının böyük olmadığı hallar var. Buna görə, optokupl seçərkən, "çıxış cərəyanını" diqqətlə yoxlayın və ona uyğun məhsulu seçin.
③ Maksimum cərəyan
Maksimum keçirici cərəyan optokuplörün keçirərkən dözə biləcəyi maksimum cərəyan dəyəridir. Yenə də, satın almadan əvvəl layihənin nə qədər çıxışa ehtiyacı olduğunu və giriş gərginliyinin nə olduğunu bildiyimizə əmin olmalıyıq. Maksimum dəyərin və istifadə olunan cərəyanın məhdudiyyətlər olmadığına, lakin müəyyən marjanın olduğuna əmin olun.
④ Fotocoupleri düzgün qurun
Doğru optokuplatoru seçdikdən sonra onu real layihədə istifadə edək. Quraşdırmanın özü asandır, sadəcə hər bir giriş tərəfi və çıxış tərəfi dövrəsinə qoşulmuş terminalları birləşdirin. Bununla belə, giriş və çıxış tərəfini səhv istiqamətləndirməməyə diqqət yetirilməlidir. Buna görə də, PCB lövhəsini çəkdikdən sonra fotoelektrik bağlayıcı ayağının səhv olduğunu tapmamaq üçün məlumat cədvəlindəki simvolları da yoxlamaq lazımdır.
Göndərmə vaxtı: 29 iyul 2023-cü il