تعتبر Optocouplers ، التي تربط الدوائر باستخدام الإشارات البصرية كوسيلة ، عنصرًا نشطًا في المناطق التي لا غنى عنها الدقة العالية ، مثل الصوتيات والطب والصناعة ، نظرًا لارتفاع استخدامها وموثوقيتها ، مثل المتانة والعزل.
ولكن متى وتحت أي ظروف تعمل Optocoupler ، وما هو المبدأ وراء ذلك؟ أو عندما تستخدم بالفعل photocoupler في عمل الإلكترونيات الخاصة بك ، فقد لا تعرف كيفية اختياره واستخدامه. نظرًا لأن Optocoupler غالبًا ما يتم الخلط بين "النقل الضوئي" و "PhotoDiode". لذلك ، سيتم تقديم ما هو ضوئي في هذه المقالة.
ما هو ضوئي؟
Optocoupler هو مكون إلكتروني يكون أصله بصري
مقرن ، وهو ما يعني "اقتران مع الضوء". في بعض الأحيان يُعرف أيضًا باسم Optocoupler ، العزل البصري ، العزل البصري ، وما إلى ذلك ، فهو يتكون من عنصر انبعاث الضوء وعنصر استلام الضوء ، ويربط الدائرة الجانبية للإدخال والدائرة الجانبية للإخراج من خلال الإشارة البصرية. لا يوجد علاقة كهربائية بين هذه الدوائر ، بمعنى آخر ، في حالة عزل. لذلك ، يكون اتصال الدائرة بين الإدخال والإخراج منفصلًا ويتم إرسال الإشارة فقط. قم بتوصيل الدوائر بشكل آمن بمستويات جهد إدخال وإخراج مختلفة بشكل كبير ، مع عزل الجهد العالي بين المدخلات والمخرجات.
بالإضافة إلى ذلك ، من خلال نقل أو منع إشارة الضوء هذه ، فإنه يعمل كمفتاح. سيتم شرح المبدأ والآلية التفصيلية لاحقًا ، لكن عنصر انبعاث الضوء في Photocoupler هو LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء).
من الستينيات إلى السبعينيات ، عندما تم اختراع LEDs وكان التقدم التكنولوجي كبيرًا ،الإلكترونيات الضوئيةأصبحت طفرة. في ذلك الوقت ، مختلفالأجهزة البصريةتم اختراعها ، وكان المقرنة الكهروضوئية واحدة منهم. بعد ذلك ، اخترقت الإلكترونيات الضوئية بسرعة في حياتنا.
① مبدأ/آلية
يتمثل مبدأ Optocoupler في أن عنصر الباعثة للضوء يحول إشارة الإدخال الكهربائية إلى الضوء ، وأن عنصر استقبال الضوء ينقل الإشارة الكهربائية الخلفية للضوء إلى الدائرة الجانبية المخرج. يوجد عنصر انبعاث الضوء وعنصر استلام الضوء في الجزء الداخلي من كتلة الضوء الخارجي ، والاثنان يعارضان بعضهما البعض من أجل نقل الضوء.
أشباه الموصلات المستخدمة في عناصر الباعثة الخفيفة هي LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء). من ناحية أخرى ، هناك أنواع كثيرة من أشباه الموصلات المستخدمة في أجهزة استقبال الضوء ، اعتمادًا على بيئة الاستخدام ، والحجم الخارجي ، والأسعار ، وما إلى ذلك ، ولكن بشكل عام ، فإن الأكثر استخدامًا هو النقل الضوئي.
عندما لا تعمل ، يحمل المصورون الضوئيون القليل من التيار الذي يفعله أشباه الموصلات العادية. عندما يكون الحادث الخفيف هناك ، يولد النقل الضوئي قوة كهربية كهربائية على سطح أشباه الموصلات من النوع P و N- نوع أشباه الموصلات في منطقة P تتدفق ، وتدفق الحالي.
لا يستجيب الناقلات الضوئية الاستجابة مثل الأزهار الضوئية ، ولكن لديهم أيضًا تأثير تضخيم الإخراج إلى مئات إلى 1000 مرة من إشارة الدخل (بسبب المجال الكهربائي الداخلي). لذلك ، فهي حساسة بما يكفي لالتقاط إشارات ضعيفة ، وهي ميزة.
في الواقع ، فإن "مانع الضوء" الذي نراه هو جهاز إلكتروني له نفس المبدأ والآلية.
ومع ذلك ، عادةً ما تستخدم المقاطعات الخفيفة كمستشعرات وتؤدي دورها عن طريق تمرير كائن حظر الضوء بين عنصر الانبعاث للضوء وعنصر استقبال الضوء. على سبيل المثال ، يمكن استخدامه لاكتشاف العملات المعدنية والبشر في آلات البيع وأجهزة الصراف الآلي.
② الميزات
نظرًا لأن Optocoupler ينقل الإشارات عبر الضوء ، فإن العزل بين جانب الإدخال وجانب الإخراج هو ميزة رئيسية. لا يتأثر العزل العالي بسهولة بالضوضاء ، ولكنه يمنع أيضًا تدفق التيار العرضي بين الدوائر المجاورة ، وهو فعال للغاية من حيث السلامة. والهيكل نفسه بسيط نسبيا ومعقول.
نظرًا لتاريخها الطويل ، تعد تشكيلة المنتجات الغنية لمختلف الشركات المصنعة ميزة فريدة من نوع Optocouplers. نظرًا لعدم وجود اتصال جسدي ، يكون التآكل بين الأجزاء صغيرًا ، والحياة أطول. من ناحية أخرى ، هناك أيضًا خصائص تتقلب فيها الكفاءة المضيئة ، لأن LED سوف يتدهور ببطء مع مرور الوقت ودرجة الحرارة.
خاصة عندما يكون المكون الداخلي للبلاستيك الشفاف لفترة طويلة ، يصبح غائمًا ، لا يمكن أن يكون ضوءًا جيدًا للغاية. ومع ذلك ، على أي حال ، فإن الحياة طويلة جدًا مقارنةً بالاتصال بالاتصال الميكانيكي.
الناقلات الضوئية عمومًا أبطأ من الأدوات الضوئية ، لذلك لا يتم استخدامها للاتصالات عالية السرعة. ومع ذلك ، هذا ليس عيبًا ، لأن بعض المكونات لديها دوائر تضخيم على جانب الإخراج لزيادة السرعة. في الواقع ، لا تحتاج جميع الدوائر الإلكترونية إلى زيادة السرعة.
③ الاستخدام
مقرنات كهروضوئيةتستخدم بشكل رئيسي لتبديل التشغيل. سيتم تنشيط الدائرة عن طريق تشغيل المفتاح ، ولكن من وجهة نظر الخصائص المذكورة أعلاه ، وخاصة العزل والحياة الطويلة ، فهي مناسبة تمامًا للسيناريوهات التي تتطلب موثوقية عالية. على سبيل المثال ، الضوضاء هي عدو الإلكترونيات الطبية ومعدات الصوت/معدات الاتصال.
كما أنه يستخدم في أنظمة محرك السيارات. سبب المحرك هو أن السرعة يتم التحكم فيها بواسطة العاكس عند قيادتها ، ولكنها تولد ضوضاء بسبب الناتج العالي. لن يتسبب هذا الضوضاء في فشل المحرك نفسه فحسب ، بل يتدفق أيضًا عبر "الأرض" التي تؤثر على الأجهزة الطرفية. على وجه الخصوص ، من السهل التقاط المعدات ذات الأسلاك الطويلة هذه الضوضاء العالية للإخراج ، لذلك إذا حدث ذلك في المصنع ، فسيؤدي ذلك إلى خسائر كبيرة وأحيانًا تسبب حوادث خطيرة. باستخدام Optocouplers عازف للغاية للتبديل ، يمكن تقليل التأثير على الدوائر والأجهزة الأخرى.
ثانياً ، كيفية اختيار واستخدام Optocouplers
كيفية استخدام Optocoupler الصحيح للتطبيق في تصميم المنتج؟ سوف يشرح مهندسو تطوير متحكم التالي كيفية اختيار واستخدام Optocouplers.
① دائمًا مفتوحًا ويغلق دائمًا
هناك نوعان من الضوئيات الضوئية: نوع يتم إيقاف تشغيل المفتاح (إيقاف) عند عدم تطبيق أي جهد ، وهو نوع يتم فيه تشغيل المفتاح (إيقاف) عند تطبيق الجهد ، ونوع يتم فيه تشغيل المفتاح عند عدم وجود جهد. تطبيق وإيقاف تشغيله عند تطبيق الجهد.
السابق يسمى بشكل طبيعي مفتوح ، ويسمى الأخير مغلق عادة. كيفية الاختيار ، يعتمد أولاً على نوع الدائرة التي تحتاجها.
② تحقق من تيار الإخراج والجهد المطبق
يتمتع الضوئية بخاصية تضخيم الإشارة ، ولكن لا تمر دائمًا عبر الجهد والتيار في الإرادة. بالطبع ، يتم تصنيفه ، ولكن يجب تطبيق الجهد من جانب الإدخال وفقًا لتيار الإخراج المطلوب.
إذا نظرنا إلى ورقة بيانات المنتج ، يمكننا أن نرى مخططًا حيث يكون المحور العمودي هو تيار الإخراج (تيار المجمع) والمحور الأفقي هو جهد الإدخال (الجهد البثري المجمع). يختلف تيار التجميع وفقًا لكثافة مصباح LED ، لذلك قم بتطبيق الجهد وفقًا لتيار الإخراج المطلوب.
ومع ذلك ، قد تعتقد أن الناتج الحالي المحسوب هنا صغير بشكل مدهش. هذه هي القيمة الحالية التي لا يزال من الممكن الإخراج بشكل موثوق بعد مراعاة تدهور LED بمرور الوقت ، لذلك فهي أقل من الحد الأقصى للتصنيف.
على العكس من ذلك ، هناك حالات لا يكون فيها تيار الإخراج كبيرًا. لذلك ، عند اختيار Optocoupler ، تأكد من التحقق بعناية من "تيار الإخراج" واختر المنتج الذي يطابقه.
③ الحد الأقصى الحالي
الحد الأقصى لتيار التوصيل هو الحد الأقصى لقيمة التيار التي يمكن لـ Optocoupler تحملها عند التوصيل. مرة أخرى ، نحتاج إلى التأكد من أننا نعرف مقدار الإخراج الذي يحتاجه المشروع وما هو جهد الإدخال قبل الشراء. تأكد من أن الحد الأقصى للقيمة والتيار المستخدم ليسوا حدود ، ولكن هناك بعض الهامش.
④ قم بتعيين الضوئي بشكل صحيح
بعد اختيار Optocoupler الصحيح ، دعنا نستخدمه في مشروع حقيقي. التثبيت نفسه سهل ، ما عليك سوى توصيل المحطات المتصلة بكل دائرة جانبية إدخال ودائرة جانبية للإخراج. ومع ذلك ، يجب توخي الحذر حتى لا تسيء إلى جانب الإدخال وجانب الإخراج. لذلك ، يجب عليك أيضًا التحقق من الرموز الموجودة في جدول البيانات ، بحيث لا تجد أن قدم المقرنة الكهروضوئية خاطئ بعد رسم لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
وقت النشر: يوليو 29-2023