Optik signallary serişde hökmünde ulanyp zynjyrlary birleşdirýän optokupllar, berkligi we izolýasiýa ýaly ýokary köpugurlylygy we ygtybarlylygy sebäpli akustika, lukmançylyk we senagat ýaly ýokary takyklygyň hökmany bolan ugurlarda işjeň elementdir.
Emma optokupl haçan we nähili ýagdaýlarda işleýär we onuň esas prinsipi näme? Ýa-da fotokuplýjy öz elektronika işiňizde hakykatdanam ulananyňyzda, ony nädip saýlamalydygyňyzy we ulanmalydygyňyzy bilmeýän bolmagyňyz mümkin. Sebäbi optokuplýjy köplenç "fototransistor" we "fotodiod" bilen garyşdyrylýar. Şonuň üçin bu makalada fotokuplýjyň nämedigi barada gürrüň berler.
Fotokuplýator näme?
Optokuplör elektron komponent bolup, onuň etimologiýasy optiki
birleşdiriji, bu "ýagtylyk bilen birleşdiriji" diýmegi aňladýar. Käwagt optokupl, optik izolýator, optik izolýasiýa we ş.m. diýlip hem atlandyrylýar. Ol ýagtylyk çykarýan elementden we ýagtylyk kabul ediji elementden ybarat bolup, giriş tarapyndaky zynjyry we çykyş tarapyndaky zynjyry optiki signal arkaly birleşdirýär. Bu zynjyrlaryň arasynda elektrik birikmesi ýok, başgaça aýdylanda, izolýasiýa ýagdaýynda. Şonuň üçin giriş we çykyş arasyndaky zynjyr birikmesi aýry we diňe signal geçirilýär. Giriş we çykyş naprýaženiýe derejeleri ep-esli tapawutly bolan zynjyrlary ygtybarly birikdiriň, giriş we çykyş arasynda ýokary naprýaženiýe izolýasiýasyny saklaň.
Mundan başga-da, bu ýagtylyk signalyny ibermek ýa-da blokirlemek arkaly, ol açar hökmünde hereket edýär. Jikme-jik prinsip we mehanizm soňra düşündiriler, ýöne fotokuplýoryň ýagtylyk çykaryjy elementi LED (ýagtylyk çykaryjy diod) bolup durýar.
1960-njy ýyllardan 1970-nji ýyllarda, LED-ler oýlanyp tapylanda we olaryň tehnologiki ösüşleri uly bolanda,optoelektronikagülläp ösdi. Şol döwürde dürlioptiki enjamlaroýlap tapyldy we fotoelektrik birleşdiriji şolaryň biri boldy. Soňra optoelektronika biziň durmuşymyza çalt aralaşdy.
① Prinsip/mehanizm
Optokuplyň prinsipi, ýagtylyk çykarýan elementiň giriş elektrik signalyny ýagtylyga öwürmeginden we ýagtylyk kabul edýän elementiň ýagtylygyň yzyna elektrik signalyny çykyş tarapyndaky zynjyra geçirmeginden ybaratdyr. Ýagtylyk çykarýan element we ýagtylyk kabul edýän element daşarky ýagtylyk blokunyň iç tarapynda ýerleşýär we ikisi ýagtylygy geçirmek üçin biri-birine garşy ýerleşýär.
Ýagtylyk çykarýan elementlerde ulanylýan ýarymgeçiriji LED (ýagtylyk çykarýan diod) bolup durýar. Beýleki tarapdan, ýagtylyk kabul ediji enjamlarda ulanylýan gurşawa, daşky ölçege, bahasyna we ş.m. baglylykda köp görnüşli ýarymgeçirijiler bar, ýöne umuman, iň köp ulanylýany fototranzistordyr.
Işlemeýän wagty, fototransistorlar adaty ýarymgeçirijiler ýaly az tok geçirýärler. Şol ýere ýagtylyk düşende, fototransistor P-tipli ýarymgeçirijiniň we N-tipli ýarymgeçirijiniň ýüzünde fotoelektromotor güýji döredýär, N-tipli ýarymgeçirijidäki deşikler p sebitine, p sebitindäki erkin elektron ýarymgeçiriji n sebitine akýar we tok akar.
Fototransistorlar fotodiodlar ýaly jogap bermeýärler, ýöne olar çykyş signalyny giriş signalyndan ýüzlerçe esseden 1000 esse çenli güýçlendirmek täsirine hem eýedirler (içki elektrik meýdany sebäpli). Şonuň üçin olar hatda gowşak signallary hem kabul edip biljek derejede duýgurdyrlar, bu bolsa artykmaçlykdyr.
Aslynda, biziň görýän "çyra bloklaýjymyz" şol bir prinsip we mehanizme eýe bolan elektron enjamdyr.
Şeýle-de bolsa, ýagtylygy bölüjiler adatça datçik hökmünde ulanylýar we ýagtylygy bölýän obýekti ýagtylyk çykarýan element bilen ýagtylygy kabul edýän elementiň arasynda geçirmek arkaly öz wezipesini ýerine ýetirýär. Mysal üçin, ol awtomatlarda we bankomatlarda teňňeleri we banknotalary anyklamak üçin ulanylyp bilner.
② Aýratynlyklar
Optokuplýator signallary ýagtylyk arkaly geçirýänligi sebäpli, giriş tarapy bilen çykyş tarapynyň arasyndaky izolýasiýa esasy aýratynlyk bolup durýar. Ýokary izolýasiýa şowhundan aňsatlyk bilen täsirlenmeýär, şeýle hem goňşy zynjyrlaryň arasyndaky tötänleýin tok akymynyň öňüni alýar, bu bolsa howpsuzlyk babatda örän netijelidir. Gurluşyň özi bolsa deňeşdirme boýunça ýönekeý we amatlydyr.
Uzak taryhy sebäpli dürli önüm öndürijileriň baý önümleri hem optokupllaryň özboluşly artykmaçlygydyr. Fiziki gatnaşyk ýoklugy sebäpli, bölekleriň arasyndaky aşynma az we ömrü has uzak. Beýleki tarapdan, ýagtylyk netijeliliginiň üýtgeýän aýratynlyklary hem bar, sebäbi LED wagtyň geçmegi we temperatura üýtgemegi bilen haýal-haýal pese gaçýar.
Esasanam, açyk plastikiň içki bölegi uzak wagtlap bulutly bolanda, ol gowy ýagtylyk berip bilmeýär. Şeýle-de bolsa, her niçigem bolsa, mehaniki kontaktyň kontakty bilen deňeşdirilende ömri gaty uzyn.
Fototransistorlar, adatça, fotodiodlardan has haýal, şonuň üçin olar ýokary tizlikli aragatnaşyk üçin ulanylmaýar. Şeýle-de bolsa, bu kemçilik däl, sebäbi käbir bölekleriň çykyş tarapynda tizligi ýokarlandyrmak üçin güýçlendirme zynjyrlary bar. Aslynda, ähli elektron zynjyrlaryň tizligi ýokarlandyrmagyň zerurlygy ýok.
③ Ulanylyşy
Fotoelektrik birleşdirijileresasan kommutasiýa işlemegi üçin ulanylýar. Zynjyr kommutatory açmak arkaly energiýa bilen üpjün ediler, ýöne ýokardaky häsiýetler, esasanam izolýasiýa we uzak ömür nukdaýnazaryndan, ol ýokary ygtybarlylygy talap edýän ýagdaýlara gowy laýyk gelýär. Mysal üçin, ses lukmançylyk elektronikasynyň we ses enjamlarynyň/aragatnaşyk enjamlarynyň duşmanydyr.
Şeýle hem, ol motor hereketlendiriji ulgamlarynda ulanylýar. Motoryň sebäbi, hereketlendirilende inwertor tarapyndan tizligiň dolandyrylmagydyr, ýöne ýokary çykyş sebäpli ses çykarýar. Bu ses diňe motoryň özüniň näsazlygyna sebäp bolman, eýsem "toprakdan" geçip, periferik enjamlara täsir edýär. Hususan-da, uzyn simleri bolan enjamlar bu ýokary çykyş sesini aňsatlyk bilen kabul edýärler, şonuň üçin zawodda şeýle bolsa, uly ýitgilere sebäp bolar we käte çynlakaý heläkçiliklere sebäp bolar. Geçiş üçin ýokary derejede izolýasiýaly optokupllary ulanmak arkaly beýleki zynjyrlara we enjamlara täsirini azaltmak mümkin.
Ikinjiden, optokupllary nädip saýlamaly we ulanmaly
Önüm dizaýnynda ulanmak üçin dogry optokuplýory nädip ulanmaly? Aşakdaky mikrokontroller işläp düzýän inženerler optokuplýorlary nädip saýlamaly we ulanmalydygyny düşündirerler.
① Hemişe açyk we hemişe ýapyk
Fotoaparatorlaryň iki görnüşi bar: biri naprýaženiýe berilmedik wagty açaryň öçürilýän (ýapylýan) görnüşi, biri naprýaženiýe berlende açaryň açylýan (ýapylýan) görnüşi we biri naprýaženiýe ýok wagty açaryň açylýan görnüşi. Naprýaženiýe berlende açaryň we öçüriň.
Birinjisi adaty açyk, ikinjisi bolsa adaty ýapyk diýlip atlandyrylýar. Nähili saýlamalydygyňyz, ilki bilen size nähili zynjyr gerekdigine baglydyr.
② Çykyş tokuny we berlen naprýaženiýeni barlaň
Fotokuplýatorlar signaly güýçlendirmek häsiýetine eýedir, ýöne olar hemişe öz islegi boýunça naprýaženiýe we tog geçirmeýärler. Elbetde, ol nominallaşdyrylan, ýöne giriş tarapyndan islenýän çykyş togyna laýyklykda naprýaženiýe berilmeli.
Önümiň maglumat kagyzyna seretsek, dik ok çykyş togy (kollektor togy) we gorizontal ok giriş naprýaženiýesi (kollektor-emitter naprýaženiýesi) bolan diagrammany görüp bileris. Kollektor togy LED çyrasynyň intensiwligine görä üýtgeýär, şonuň üçin naprýaženiýeni islenýän çykyş togyna görä ulanyň.
Şeýle-de bolsa, bu ýerde hasaplanan çykyş tokunyň geň galdyryjy derejede azdygyny pikir edip bilersiňiz. Bu, LED-iň wagtyň geçmegi bilen zaýalanmagyny hasaba alanyňda hem ygtybarly çykarylyp bilinýän tok gymmatydyr, şonuň üçin ol iň ýokary bahadan azdyr.
Tersine, çykyş togunyň uly bolmadyk ýagdaýlary bar. Şonuň üçin optokupl saýlanyňyzda, "çykyş toguny" üns bilen barlaň we oňa laýyk gelýän önümi saýlaň.
③ Maksimum tok
Maksimum geçirijilik tok, optokuplyň geçirijilik wagtynda çydap biljek iň ýokary tok gymmatydyr. Ýene-de, satyn almazdan öň, taslamanyň näçe çykyşa mätäçdigini we giriş naprýaženiýesiniň nähilidigini bilmelidiris. Maksimum gymmatyň we ulanylýan tokuň çäk däldigine, belli bir möçberde çetdedigine göz ýetiriň.
④ Fotoaparatlary dogry sazlaň
Dogry optokuplýatory saýlanyňyzdan soň, ony hakyky taslamada ulanalyň. Gurnamagyň özi aňsat, diňe her giriş tarapynyň zynjyryna we çykyş tarapynyň zynjyryna birikdirilen terminallary birikdiriň. Şeýle-de bolsa, giriş tarapyny we çykyş tarapyny ýalňyş gönükdirmezlige üns bermeli. Şonuň üçin, PCB platasyny çekenden soň fotoelektrik birleşdiriji aýagynyň ýalňyşdygyny anyklamazlyk üçin maglumatlar tablisasyndaky simwollary hem barlamaly.
Ýerleşdirilen wagty: 2023-nji ýylyň 29-njy iýuly