რა არის ფოტოკოუპლერი, როგორ ავირჩიოთ და გამოვიყენოთ ფოტოკოუპლერი?

ოპტოკუპლერები, რომლებიც აკავშირებენ წრედებს ოპტიკური სიგნალების გამოყენებით, როგორც საშუალო, წარმოადგენენ აქტიურ ელემენტს იმ სფეროებში, სადაც მაღალი სიზუსტე აუცილებელია, როგორიცაა აკუსტიკა, მედიცინა და მრეწველობა, მათი მაღალი მრავალფეროვნებისა და საიმედოობის, როგორიცაა გამძლეობა და იზოლაცია.

მაგრამ როდის და რა ვითარებაში მუშაობს ოპტოკუპლერი და რა პრინციპით მუშაობს ის? ან როდესაც ფოტოკუპლერს ელექტრონიკაში იყენებთ, შესაძლოა არ იცოდეთ, როგორ აირჩიოთ და გამოიყენოთ იგი. რადგან ოპტოკუპლერი ხშირად ერევათ „ფოტოტრანზისტორსა“ და „ფოტოდიოდში“. ამიტომ, ამ სტატიაში განვიხილავთ, თუ რა არის ფოტოკუპლერი.
რა არის ფოტოკუპლერი?

ოპტოკუპლერი არის ელექტრონული კომპონენტი, რომლის ეტიმოლოგია ოპტიკურია.

შემაერთებელი, რაც ნიშნავს „სინათლესთან შეერთებას“. ზოგჯერ ასევე ცნობილია, როგორც ოპტოშემაერთებელი, ოპტიკური იზოლატორი, ოპტიკური იზოლაცია და ა.შ. იგი შედგება სინათლის გამოსხივების ელემენტისა და სინათლის მიმღები ელემენტისგან და ოპტიკური სიგნალის საშუალებით აკავშირებს შემავალი და გამომავალი მხარეების წრედებს. ამ წრედებს შორის ელექტრული კავშირი არ არის, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ისინი იზოლაციის მდგომარეობაში არიან. ამიტომ, შემავალ და გამოსავალს შორის წრედის კავშირი ცალკეა და მხოლოდ სიგნალი გადაიცემა. საიმედოდ დააკავშირეთ წრედები მნიშვნელოვნად განსხვავებული შემავალი და გამომავალი ძაბვის დონეებით, შესასვლელსა და გამოსავალს შორის მაღალი ძაბვის იზოლაციით.

გარდა ამისა, ამ სინათლის სიგნალის გადაცემით ან დაბლოკვით, ის გადამრთველის ფუნქციას ასრულებს. დეტალური პრინციპი და მექანიზმი მოგვიანებით იქნება ახსნილი, მაგრამ ფოტოშესაკრავის სინათლის გამოსხივების ელემენტია LED (სინათლის გამოსხივების დიოდი).

1960-იანი წლებიდან 1970-იან წლებამდე, როდესაც LED-ები გამოიგონეს და მათი ტექნოლოგიური მიღწევები მნიშვნელოვანი იყო,ოპტოელექტრონიკაბუმი გახდა. იმ დროს, სხვადასხვაოპტიკური მოწყობილობებიგამოიგონეს და ფოტოელექტრული შემაერთებელი ერთ-ერთი მათგანი იყო. შემდგომში ოპტოელექტრონიკა სწრაფად შემოიჭრა ჩვენს ცხოვრებაში.

① პრინციპი/მექანიზმი

ოპტოკუპლერის პრინციპი ემყარება იმაში, რომ სინათლის გამოსხივების ელემენტი შემავალ ელექტრულ სიგნალს სინათლედ გარდაქმნის, ხოლო სინათლის მიმღები ელემენტი სინათლის ელექტრულ სიგნალს გამომავალ მხარეს წრედში უკუაწვდის. სინათლის გამოსხივების ელემენტი და სინათლის მიმღები ელემენტი გარე სინათლის ბლოკის შიდა მხარესაა განლაგებული და სინათლის გასავრცელებლად ერთმანეთის მოპირდაპირედ მდებარეობს.

სინათლის გამოსხივების ელემენტებში გამოყენებული ნახევარგამტარი არის LED (სინათლის გამოსხივების დიოდი). მეორეს მხრივ, სინათლის მიმღებ მოწყობილობებში გამოიყენება ნახევარგამტარების მრავალი სახეობა, რაც დამოკიდებულია გამოყენების გარემოზე, გარე ზომაზე, ფასზე და ა.შ., მაგრამ ზოგადად, ყველაზე ხშირად გამოიყენება ფოტოტრანზისტორი.

როდესაც ფოტოტრანზისტორები არ მუშაობენ, ისინი ჩვეულებრივი ნახევარგამტარებისგან განსხვავებით ნაკლებად ატარებენ დენს. როდესაც სინათლე მათში ხვდება, ფოტოტრანზისტორი P და N ტიპის ნახევარგამტარების ზედაპირზე ფოტოელექტრომობილს წარმოქმნის, N ტიპის ნახევარგამტარებში არსებული ხვრელები p რეგიონში გადადის, p რეგიონში თავისუფალი ელექტრონული ნახევარგამტარი n რეგიონში გადადის და დენი გაივლის.

ფოტოტრანზისტორები ფოტოდიოდებთან შედარებით ისეთი მგრძნობიარე არ არიან, თუმცა მათ ასევე აქვთ გამომავალი სიგნალის შემავალი სიგნალის ასობითდან 1000-ჯერ გაძლიერების ეფექტი (შიდა ელექტრული ველის გამო). ამიტომ, ისინი საკმარისად მგრძნობიარენი არიან სუსტი სიგნალების დასაჭერადაც კი, რაც უპირატესობაა.

სინამდვილეში, ჩვენს მიერ ნანახი „სინათლის ბლოკატორი“ იგივე პრინციპითა და მექანიზმით აღჭურვილი ელექტრონული მოწყობილობაა.

თუმცა, სინათლის შემაფერხებლები, როგორც წესი, სენსორებად გამოიყენება და თავიანთ როლს სინათლის გამომსხივებელ ელემენტსა და სინათლის მიმღებ ელემენტს შორის სინათლის დამბლოკავი ობიექტის გატარებით ასრულებენ. მაგალითად, მათი გამოყენება შესაძლებელია მონეტებისა და ბანკნოტების აღმოსაჩენად სავაჭრო აპარატებსა და ბანკომატებში.

② მახასიათებლები

ვინაიდან ოპტოკუპლერი სიგნალებს სინათლის მეშვეობით გადასცემს, შემავალ და გამომავალ მხარეებს შორის იზოლაცია მისი მთავარი მახასიათებელია. მაღალ იზოლაციაზე ხმაური ადვილად არ მოქმედებს, თუმცა ის ასევე ხელს უშლის მიმდებარე წრედებს შორის დენის შემთხვევით ნაკადს, რაც უსაფრთხოების თვალსაზრისით უაღრესად ეფექტურია. თავად სტრუქტურა კი შედარებით მარტივი და გონივრულია.

ხანგრძლივი ისტორიის გამო, სხვადასხვა მწარმოებლის მდიდარი პროდუქციის ასორტიმენტი ასევე წარმოადგენს ოპტოკუპლერების უნიკალურ უპირატესობას. ფიზიკური კონტაქტის არარსებობის გამო, ნაწილებს შორის ცვეთა მცირეა და მომსახურების ვადა უფრო ხანგრძლივი. მეორეს მხრივ, არსებობს ასევე მახასიათებლები, რომლებიც ადვილად მერყეობს სინათლის ეფექტურობაში, რადგან LED ნელ-ნელა უარესდება დროთა განმავლობაში და ტემპერატურის ცვლილებასთან ერთად.

განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც გამჭვირვალე პლასტმასის შიდა კომპონენტი დიდი ხნის განმავლობაში მღვრიე ხდება, ის კარგად ვერ ანათებს. თუმცა, ნებისმიერ შემთხვევაში, მისი სიცოცხლის ხანგრძლივობა მექანიკური კონტაქტის კონტაქტურ კონტაქტთან შედარებით ძალიან გრძელია.

ფოტოტრანზისტორები, როგორც წესი, ფოტოდიოდებზე ნელია, ამიტომ ისინი მაღალსიჩქარიანი კომუნიკაციისთვის არ გამოიყენება. თუმცა, ეს არ არის ნაკლი, რადგან ზოგიერთ კომპონენტს გამომავალ მხარეს გამაძლიერებელი წრედები აქვს სიჩქარის გასაზრდელად. სინამდვილეში, ყველა ელექტრონულ სქემას სიჩქარის გაზრდა არ სჭირდება.

③ გამოყენება

ფოტოელექტრული შემაერთებლებიძირითადად გამოიყენება გადართვის ოპერაციებისთვის. წრედი ენერგიით იტენება გადამრთველის ჩართვით, მაგრამ ზემოთ ჩამოთვლილი მახასიათებლების, განსაკუთრებით იზოლაციისა და ხანგრძლივი მომსახურების ვადის თვალსაზრისით, ის კარგად შეეფერება მაღალი საიმედოობის მოთხოვნილ სცენარებს. მაგალითად, ხმაური სამედიცინო ელექტრონიკის და აუდიო აპარატურის/საკომუნიკაციო აღჭურვილობის მტერია.

ის ასევე გამოიყენება ძრავის ამძრავ სისტემებში. ძრავის გამოყენების მიზეზი ის არის, რომ სიჩქარეს ინვერტორი აკონტროლებს მისი ამოძრავებისას, მაგრამ ის მაღალი სიმძლავრის გამო ხმაურს წარმოქმნის. ეს ხმაური არა მხოლოდ თავად ძრავის გაუმართაობას იწვევს, არამედ „მიწაში“ გავლისას პერიფერიულ მოწყობილობებზე გავლენას ახდენს. კერძოდ, გრძელი გაყვანილობის მქონე მოწყობილობებს ადვილად შეუძლიათ ამ მაღალი სიმძლავრის ხმაურის აღქმა, ამიტომ თუ ეს ქარხანაში მოხდება, ეს დიდ დანაკარგებს და ზოგჯერ სერიოზულ ავარიებს გამოიწვევს. გადართვისთვის მაღალიზოლირებული ოპტოკუპლერების გამოყენებით, სხვა წრედებსა და მოწყობილობებზე ზემოქმედება შეიძლება მინიმუმამდე იქნას დაყვანილი.

მეორე, როგორ ავირჩიოთ და გამოვიყენოთ ოპტოკუპლერები

როგორ გამოვიყენოთ სწორი ოპტოკუპლერი პროდუქტის დიზაინში გამოყენებისთვის? მიკროკონტროლერების შემუშავების შემდეგი ინჟინრები აგიხსნიან, თუ როგორ შეარჩიოთ და გამოიყენოთ ოპტოკუპლერები.

① ყოველთვის გახსენით და ყოველთვის დახურეთ

ფოტოშემაერთებლები ორი ტიპისაა: ერთი ტიპი, რომელშიც ჩამრთველი გამორთულია (გამორთულია), როდესაც ძაბვაა გამოყენებული, მეორე ტიპი, რომელშიც ჩამრთველი ჩართულია (გამორთულია), როდესაც ძაბვაა გამოყენებული, და მეორე ტიპი, რომელშიც ჩამრთველი ჩართულია, როდესაც ძაბვა არ არის. ძაბვის გამოყენებისას ჩართეთ და გამორთეთ.

პირველს ჩვეულებრივ ღია ეწოდება, ხოლო მეორეს - ჩვეულებრივ დახურული. როგორ ავირჩიოთ, პირველ რიგში, დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორი წრედი გჭირდებათ.

② შეამოწმეთ გამომავალი დენი და გამოყენებული ძაბვა

ფოტოგადამყვანებს აქვთ სიგნალის გაძლიერების თვისება, მაგრამ ყოველთვის არ ატარებენ ძაბვას და დენს სურვილისამებრ. რა თქმა უნდა, ის ნომინალურია, მაგრამ შესასვლელი მხრიდან საჭიროა ძაბვის გამოყენება სასურველი გამომავალი დენის შესაბამისად.

თუ პროდუქტის მონაცემთა ფურცელს გადავხედავთ, დავინახავთ დიაგრამას, სადაც ვერტიკალური ღერძი არის გამომავალი დენი (კოლექტორის დენი), ხოლო ჰორიზონტალური ღერძი არის შემავალი ძაბვა (კოლექტორ-ემიტერის ძაბვა). კოლექტორის დენი იცვლება LED განათების ინტენსივობის მიხედვით, ამიტომ ძაბვა გამოიყენეთ სასურველი გამომავალი დენის მიხედვით.

თუმცა, შეიძლება იფიქროთ, რომ აქ გამოთვლილი გამომავალი დენი გასაკვირი მცირეა. ეს არის დენის მნიშვნელობა, რომლის საიმედოდ გამოტანა შესაძლებელია LED-ის დროთა განმავლობაში გაუარესების გათვალისწინების შემდეგაც, ამიტომ ის მაქსიმალურ ნომინალურ მნიშვნელობაზე ნაკლებია.

პირიქით, არის შემთხვევები, როდესაც გამომავალი დენი დიდი არ არის. ამიტომ, ოპტოკუპლერის არჩევისას, აუცილებლად ყურადღებით შეამოწმეთ „გამომავალი დენი“ და აირჩიეთ მისთვის შესაფერისი პროდუქტი.

③ მაქსიმალური დენი

მაქსიმალური გამტარობის დენი არის მაქსიმალური დენის მნიშვნელობა, რომლის გაუძლებაც ოპტოკუპლერს შეუძლია გამტარობის დროს. კიდევ ერთხელ, ყიდვამდე უნდა დავრწმუნდეთ, რომ ვიცით, რამდენი გამომავალი სიმძლავრეა საჭირო პროექტისთვის და რა არის შემავალი ძაბვა. დარწმუნდით, რომ მაქსიმალური მნიშვნელობა და გამოყენებული დენი არ წარმოადგენს შეზღუდვებს, არამედ არსებობს გარკვეული ზღვარი.

④ ფოტოდამჭერი სწორად დააყენეთ

სწორი ოპტოელექტრული შემაერთებლის არჩევის შემდეგ, მოდით, გამოვიყენოთ ის რეალურ პროექტში. ინსტალაცია თავისთავად მარტივია, უბრალოდ შეაერთეთ ტერმინალები, რომლებიც დაკავშირებულია თითოეულ შეყვანის მხარესა და გამოყვანის მხარეს წრედთან. თუმცა, ყურადღება უნდა მიექცეს, რომ შეყვანის და გამოყვანის მხარეები არ იყოს არასწორი ორიენტაცია. ამიტომ, ასევე უნდა შეამოწმოთ მონაცემთა ცხრილში მოცემული სიმბოლოები, რათა PCB დაფის დახატვის შემდეგ არ აღმოაჩინოთ, რომ ფოტოელექტრული შემაერთებლის ფეხი არასწორია.