Optoçiftuesit, të cilët lidhin qarqet duke përdorur sinjale optike si medium, janë një element aktiv në fusha ku saktësia e lartë është e domosdoshme, siç janë akustika, mjekësia dhe industria, për shkak të shkathtësisë dhe besueshmërisë së tyre të lartë, siç janë qëndrueshmëria dhe izolimi.
Por kur dhe në çfarë rrethanash funksionon optoçiftuesi, dhe cili është parimi që qëndron pas tij? Ose kur e përdorni fotoçiftuesin në punën tuaj elektronike, mund të mos dini si ta zgjidhni dhe ta përdorni atë. Sepse optoçiftuesi shpesh ngatërrohet me "fototransistor" dhe "fotodiodë". Prandaj, në këtë artikull do të prezantohet se çfarë është një fotoçiftues.
Çfarë është një fotoçiftues?
Optoçiftuesi është një komponent elektronik, etimologjia e të cilit është optike.
çiftëzues, që do të thotë "bashkim me dritën". Ndonjëherë i njohur edhe si optoçiftëzues, izolues optik, izolim optik, etj. Ai përbëhet nga elementi që lëshon dritë dhe elementi që merr dritë, dhe lidh qarkun anësor të hyrjes dhe qarkun anësor të daljes përmes sinjalit optik. Nuk ka lidhje elektrike midis këtyre qarqeve, me fjalë të tjera, në gjendje izolimi. Prandaj, lidhja e qarkut midis hyrjes dhe daljes është e ndarë dhe transmetohet vetëm sinjali. Lidhni në mënyrë të sigurt qarqet me nivele tensioni hyrjeje dhe daljeje dukshëm të ndryshme, me izolim të tensionit të lartë midis hyrjes dhe daljes.
Përveç kësaj, duke transmetuar ose bllokuar këtë sinjal drite, ai vepron si një çelës. Parimi dhe mekanizmi i detajuar do të shpjegohen më vonë, por elementi që lëshon dritë i fotoçiftuesit është një LED (diodë që lëshon dritë).
Nga vitet 1960 deri në vitet 1970, kur u shpikën LED-et dhe përparimet e tyre teknologjike ishin të rëndësishme,optoelektronikëu bë një bum. Në atë kohë, të ndryshmepajisje optikeu shpikën, dhe çiftëzuesi fotoelektrik ishte një prej tyre. Më pas, optoelektronika depërtoi shpejt në jetën tonë.
① Parimi/mekanizmi
Parimi i optoçiftuesit është që elementi që lëshon dritë e shndërron sinjalin elektrik të hyrjes në dritë, dhe elementi që merr dritën e transmeton sinjalin elektrik të dritës mbrapsht në qarkun anësor të daljes. Elementi që lëshon dritë dhe elementi që merr dritën janë në pjesën e brendshme të bllokut të dritës së jashtme, dhe të dy janë përballë njëri-tjetrit për të transmetuar dritën.
Gjysmëpërçuesi i përdorur në elementët që lëshojnë dritë është LED (dioda që lëshon dritë). Nga ana tjetër, ekzistojnë shumë lloje gjysmëpërçuesish që përdoren në pajisjet që marrin dritë, varësisht nga mjedisi i përdorimit, madhësia e jashtme, çmimi etj., por në përgjithësi, më i përdoruri është fototransistori.
Kur nuk punojnë, fototranzistorët mbartin pak nga rryma që mbartin gjysmëpërçuesit e zakonshëm. Kur drita bie atje, fototranzistori gjeneron një forcë fotoelektromotore në sipërfaqen e gjysmëpërçuesit të tipit P dhe gjysmëpërçuesit të tipit N, vrimat në gjysmëpërçuesin e tipit N rrjedhin në rajonin p, gjysmëpërçuesi i elektroneve të lira në rajonin p rrjedh në rajonin n, dhe rryma do të rrjedhë.
Fototranzistorët nuk janë aq të ndjeshëm sa fotodiodat, por ato gjithashtu kanë efektin e amplifikimit të sinjalit dalës nga qindra deri në 1,000 herë më të madh se sinjali hyrës (për shkak të fushës elektrike të brendshme). Prandaj, ato janë mjaftueshëm të ndjeshme për të kapur edhe sinjale të dobëta, gjë që është një avantazh.
Në fakt, "bllokuesi i dritës" që shohim është një pajisje elektronike me të njëjtin parim dhe mekanizëm.
Megjithatë, ndërprerësit e dritës zakonisht përdoren si sensorë dhe e kryejnë rolin e tyre duke kaluar një objekt bllokues të dritës midis elementit që lëshon dritë dhe elementit që merr dritën. Për shembull, mund të përdoren për të zbuluar monedha dhe kartëmonedha në makinat shitëse dhe bankomatët.
② Karakteristikat
Meqenëse optoçiftuesi transmeton sinjale përmes dritës, izolimi midis anës hyrëse dhe anës dalëse është një veçori kryesore. Izolimi i lartë nuk ndikohet lehtë nga zhurma, por gjithashtu parandalon rrjedhën aksidentale të rrymës midis qarqeve ngjitur, gjë që është jashtëzakonisht efektive për sa i përket sigurisë. Dhe vetë struktura është relativisht e thjeshtë dhe e arsyeshme.
Për shkak të historisë së saj të gjatë, gama e pasur e produkteve të prodhuesve të ndryshëm është gjithashtu një avantazh unik i optoçiftuesve. Meqenëse nuk ka kontakt fizik, konsumimi midis pjesëve është i vogël dhe jetëgjatësia është më e gjatë. Nga ana tjetër, ka edhe karakteristika që tregojnë se efikasiteti ndriçues është i lehtë për t'u luhatur, sepse LED do të përkeqësohet ngadalë me kalimin e kohës dhe ndryshimet e temperaturës.
Sidomos kur përbërësit e brendshëm të plastikës transparente bëhen të turbullta për një kohë të gjatë, nuk mund të ndriçohen shumë mirë. Megjithatë, në çdo rast, jeta është shumë e gjatë në krahasim me kontaktin mekanik të kontaktit.
Fototranzistorët janë përgjithësisht më të ngadaltë se fotodiodat, kështu që ato nuk përdoren për komunikime me shpejtësi të lartë. Megjithatë, kjo nuk është një disavantazh, pasi disa komponentë kanë qarqe amplifikimi në anën e daljes për të rritur shpejtësinë. Në fakt, jo të gjitha qarqet elektronike kanë nevojë të rrisin shpejtësinë.
③ Përdorimi
Bashkues fotoelektrikëpërdoren kryesisht për funksionimin e ndërrimit. Qarku do të energjizohet duke e ndezur ndërprerësin, por nga pikëpamja e karakteristikave të mësipërme, veçanërisht izolimit dhe jetëgjatësisë së gjatë, është shumë i përshtatshëm për skenarët që kërkojnë besueshmëri të lartë. Për shembull, zhurma është armiku i elektronikës mjekësore dhe pajisjeve audio/komunikimit.
Përdoret gjithashtu në sistemet e drejtimit të motorëve. Arsyeja e motorit është se shpejtësia kontrollohet nga invertori kur vihet në lëvizje, por gjeneron zhurmë për shkak të fuqisë së lartë të daljes. Kjo zhurmë jo vetëm që do të shkaktojë dështimin e vetë motorit, por gjithashtu do të rrjedhë nëpër "tokë" duke ndikuar në periferikë. Në veçanti, pajisjet me instalime elektrike të gjata janë të lehta për të kapur këtë zhurmë të lartë të daljes, kështu që nëse ndodh në fabrikë, do të shkaktojë humbje të mëdha dhe ndonjëherë do të shkaktojë aksidente serioze. Duke përdorur optoçiftues me izolim të lartë për ndërrim, ndikimi në qarqet dhe pajisjet e tjera mund të minimizohet.
Së dyti, si të zgjidhni dhe përdorni optoçiftuesit
Si të përdoret optoçiftuesi i duhur për aplikim në projektimin e produkteve? Inxhinierët e mëposhtëm të zhvillimit të mikrokontrolluesve do të shpjegojnë se si të zgjedhin dhe përdorin optoçiftuesit.
① Gjithmonë hap dhe gjithmonë mbyll
Ekzistojnë dy lloje fotoçiftuesish: një lloj në të cilin çelësi fiket (fiket) kur nuk aplikohet tension, një lloj në të cilin çelësi ndizet (fiket) kur aplikohet tension dhe një lloj në të cilin çelësi ndizet kur nuk ka tension. Aplikoni dhe fikeni kur aplikohet tension.
E para quhet normalisht e hapur, dhe e dyta quhet normalisht e mbyllur. Si të zgjidhni, së pari varet nga lloji i qarkut që ju nevojitet.
② Kontrolloni rrymën e daljes dhe tensionin e aplikuar
Fotoçiftuesit kanë vetinë e amplifikimit të sinjalit, por nuk kalojnë gjithmonë tensionin dhe rrymën sipas dëshirës. Sigurisht, është i vlerësuar, por duhet të aplikohet një tension nga ana e hyrjes sipas rrymës së dëshiruar të daljes.
Nëse shikojmë fletën e të dhënave të produktit, mund të shohim një grafik ku boshti vertikal është rryma e daljes (rryma e kolektorit) dhe boshti horizontal është tensioni i hyrjes (tensioni kolektor-emiter). Rryma e kolektorit ndryshon sipas intensitetit të dritës LED, prandaj aplikoni tensionin sipas rrymës së dëshiruar të daljes.
Megjithatë, mund të mendoni se rryma e daljes e llogaritur këtu është çuditërisht e vogël. Kjo është vlera e rrymës që ende mund të nxirret në mënyrë të besueshme pasi të merret parasysh përkeqësimi i LED-it me kalimin e kohës, kështu që është më e vogël se vlerësimi maksimal.
Përkundrazi, ka raste kur rryma e daljes nuk është e madhe. Prandaj, kur zgjidhni optoçiftuesin, sigurohuni që ta kontrolloni me kujdes "rrymën e daljes" dhe të zgjidhni produktin që përputhet me të.
③ Rryma maksimale
Rryma maksimale e përçueshmërisë është vlera maksimale e rrymës që optoçiftuesi mund të përballojë gjatë përçueshmërisë. Përsëri, duhet të sigurohemi që e dimë se sa dalje i duhet projektit dhe cili është tensioni i hyrjes përpara se ta blejmë. Sigurohuni që vlera maksimale dhe rryma e përdorur të mos jenë kufizime, por që të ketë njëfarë diference.
④ Vendosni fotoçiftuesin saktë
Pasi të kemi zgjedhur optoçiftuesin e duhur, le ta përdorim atë në një projekt real. Instalimi në vetvete është i lehtë, thjesht lidhni terminalet e lidhura me secilin qark të anës hyrëse dhe qark të anës dalëse. Megjithatë, duhet të tregohet kujdes që të mos keqorientohen ana hyrëse dhe ajo dalëse. Prandaj, duhet të kontrolloni edhe simbolet në tabelën e të dhënave, në mënyrë që të mos zbuloni se këmba e çiftëzuesit fotoelektrik është e gabuar pasi të keni vizatuar tabelën PCB.
Koha e postimit: 29 korrik 2023