Optocoupler - الخصائص والجهاز والتطبيق

ما هو optocoupler

يعد optocoupler جهازًا إلكترونيًا ضوئيًا ، وأجزاؤه الوظيفية الرئيسية هي مصدر ضوء وكاشف ضوئي ، وهما غير مرتبطين جلفانيًا ببعضهما البعض ، ولكنهما يقعان في مبيت مغلق مغلق. يعتمد مبدأ تشغيل optocoupler على حقيقة أن الإشارة الكهربائية المطبقة عليه تسبب توهجًا على جانب الإرسال ، وفي شكل ضوء بالفعل ، يتم استقبال الإشارة بواسطة جهاز الكشف الضوئي ، مما يؤدي إلى بدء إشارة كهربائية على جهاز الاستقبال. جانب. بمعنى ، يتم إرسال الإشارة واستقبالها من خلال الاتصال البصري داخل المكون الإلكتروني.

optocoupler هو أبسط نوع من optocoupler. يتكون فقط من أجزاء الإرسال والاستقبال. نوع أكثر تعقيدًا من optocoupler هو شريحة إلكترونية ضوئية تحتوي على عدة مقابس بصرية متصلة بجهاز واحد أو أكثر من الأجهزة المطابقة أو المكبرة.

وبالتالي ، فإن optocoupler عبارة عن مكون إلكتروني يوفر نقل إشارة ضوئية في دائرة بدون اقتران كلفاني بين مصدر الإشارة ومستقبلها ، حيث من المعروف أن الفوتونات محايدة كهربائيًا.

هيكل وخصائص optocouplers

تستخدم مقارنات البصريات أجهزة كشف ضوئية حساسة في المناطق القريبة من الأشعة تحت الحمراء والمرئية ، نظرًا لأن هذا الجزء من الطيف يتميز بمصادر إشعاع مكثفة يمكن أن تعمل كأجهزة كشف ضوئية بدون تبريد. تعد أجهزة الكشف الضوئية ذات الوصلات pn (الثنائيات والترانزستورات) القائمة على السيليكون عالمية ، حيث تقترب منطقة الحساسية الطيفية القصوى من 0.8 ميكرومتر.

يتميز optocoupler بشكل أساسي بنسبة النقل الحالية CTR ، أي نسبة تيارات الإدخال والإخراج. المعلمة التالية هي معدل إرسال الإشارة ، وهو في الواقع تردد القطع fc لعملية optocoupler ، المتعلقة بزمن الصعود tr والقطع tf للنبضات المرسلة. أخيرًا ، المعلمات التي تميز optocoupler من وجهة نظر العزل الجلفاني: مقاومة العزل Riso والجهد الأقصى Viso والإنتاجية Cf.

تم تصميم جهاز الإدخال ، وهو جزء من هيكل optocoupler ، لتهيئة ظروف التشغيل المثلى للباعث (LED) لتحويل نقطة التشغيل إلى المنطقة الخطية للخاصية I - V.

جهاز الإدخال لديه سرعة كافية ومجموعة واسعة من تيارات الإدخال ، مما يضمن موثوقية نقل المعلومات حتى عند التيار المنخفض (العتبة). يقع الوسط البصري داخل الغلاف الذي ينتقل من خلاله الضوء من الباعث إلى جهاز الكشف الضوئي.

في مقارنات البصريات ذات القناة البصرية المتحكم بها ، يوجد جهاز تحكم إضافي ، يمكن من خلاله التأثير على خصائص الوسط البصري باستخدام الوسائل الكهربائية أو المغناطيسية.على جانب جهاز الكشف الضوئي ، يتم استرداد الإشارة بمعدل تحويل ضوئي إلى كهربائي مرتفع.

تم تصميم جهاز الإخراج الموجود على جانب جهاز الكشف الضوئي (على سبيل المثال ، الترانزستور الضوئي المتضمن في الدائرة) لتحويل الإشارة إلى شكل كهربائي قياسي ، مناسب لمزيد من المعالجة في الكتل التي تلي optocoupler. غالبًا لا يحتوي optocoupler على أجهزة إدخال وإخراج ، لذلك يتطلب دوائر خارجية لتأسيس التشغيل الطبيعي في دائرة جهاز معين.

تطبيق optocouplers

تستخدم الوصلات الضوئية على نطاق واسع في دوائر للعزل الجلفاني كتل من المعدات المختلفة ، حيث توجد دوائر للجهد المنخفض والعالي ، يتم فصل دوائر التحكم عن دوائر الطاقة: التحكم في التيرستورات القوية والثايرستور ، ودوائر الترحيل ، إلخ.

تُستخدم أجهزة optocouplers الصمام الثنائي والترانزستور والمقاوم في تعديل هندسة الراديو ودوائر التحكم في الكسب التلقائي. من خلال تعريض القناة الضوئية ، يتم التحكم في الدائرة بدون تلامس وإحضارها إلى الوضع الأمثل للتشغيل.

تعتبر الموصلات الضوئية متعددة الاستخدامات لدرجة أنها تُستخدم في مجموعة متنوعة من الصناعات وفي العديد من الوظائف الفريدة ، حتى ببساطة كعناصر عزل كلفانية وعناصر تحكم بدون تلامس ، مما يجعل من المستحيل سردها جميعًا.

فيما يلي عدد قليل منها: أجهزة الكمبيوتر ، وتكنولوجيا الاتصالات ، والأتمتة ، ومعدات الراديو ، وأنظمة التحكم الآلي ، وأدوات القياس ، وأنظمة التحكم والتنظيم ، والتكنولوجيا الطبية ، وأجهزة العرض المرئية وغيرها الكثير.

مزايا Optocouplers

يتيح لك استخدام optocouplers على لوحات الدوائر المطبوعة تحقيق عزل كلفاني مثالي عندما تكون متطلبات عزل الجهد العالي والجهد المنخفض ودوائر الإدخال والإخراج من حيث المقاومة عالية للغاية. الجهد بين دارات الإرسال والاستقبال لجهاز optocoupler الشهير PC817 هو ، على سبيل المثال ، 5000 فولت. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تحقيق عرض نطاق منخفض للغاية يبلغ حوالي 1 pF عن طريق العزل البصري.

باستخدام optocouplers ، من السهل جدًا تنفيذ التحكم اللاتلامسي ، مع ترك مجال لحلول التصميم الفريدة من حيث دوائر التحكم المباشر. من المهم أيضًا هنا عدم وجود أي رد فعل مطلقًا من جهاز الاستقبال على المصدر ، أي أن المعلومات تنتقل في اتجاه واحد.

يزيل النطاق الترددي الأوسع لجهاز optocoupler القيود التي تفرضها الترددات المنخفضة: بمساعدة الضوء ، يمكنك إرسال إشارة ثابتة على الأقل ، حتى نبضة ، وبحواف شديدة الانحدار ، وهو أمر مستحيل بشكل أساسي تنفيذه باستخدام محولات النبض. إن قناة الاتصال داخل optocoupler محصنة تمامًا من تأثيرات المجالات الكهرومغناطيسية ، وبالتالي فإن الإشارة محمية من التداخل والتقاطها. أخيرًا ، تتوافق أجهزة optocouplers تمامًا مع المكونات الإلكترونية الأخرى.