Les optocoupleurs, qui connectent les circuits en utilisant des signaux optiques comme milieu, sont un élément actif dans les zones où une haute précision est indispensable, comme l'acoustique, la médecine et l'industrie, en raison de leur polyvalence et de leur fiabilité, telles que la durabilité et l'isolation.
Mais quand et dans quelles circonstances l'optocoupleur fonctionne-t-il et quel est le principe derrière? Ou lorsque vous utilisez réellement le photocoupleur dans votre propre travail électronique, vous ne savez peut-être pas comment le choisir et l'utiliser. Parce que l'optocoupleur est souvent confondu avec «phototransistor» et «photodiode». Par conséquent, ce qui est un photocoupleur sera introduit dans cet article.
Qu'est-ce qu'un photocoupleur?
L'optocoupleur est un composant électronique dont l'étymologie est optique
Coupleur, ce qui signifie «couplage avec de la lumière». Parfois également connu sous le nom d'optocoupleur, d'isolateur optique, d'isolation optique, etc. Il se compose d'un élément émettant de la lumière et d'un élément de réception de lumière, et connecte le circuit latéral d'entrée et le circuit latéral de sortie via le signal optique. Il n'y a pas de connexion électrique entre ces circuits, en d'autres termes, dans un état d'isolation. Par conséquent, la connexion du circuit entre l'entrée et la sortie est séparée et seul le signal est transmis. Connectez-vous en toute sécurité des circuits avec des niveaux de tension d'entrée et de sortie significativement différents, avec une isolation à haute tension entre l'entrée et la sortie.
De plus, en transmettant ou en bloquant ce signal lumineux, il agit comme un interrupteur. Le principe et le mécanisme détaillées seront expliqués plus tard, mais l'élément émettri de la lumière du photocoupleur est une LED (diode émettrice de lumière).
Des années 1960 aux années 1970, lorsque les LED ont été inventées et que leurs avancées technologiques étaient importantes,optoélectroniqueest devenu un boom. À ce moment-là, diversdispositifs optiquesont été inventés et le coupleur photoélectrique en était l'un. Par la suite, l'optoélectronique a rapidement pénétré dans nos vies.
① Principe / mécanisme
Le principe de l'optocoupleur est que l'élément émettrice de lumière convertit le signal électrique d'entrée en lumière et que l'élément de réception de la lumière transmet le signal électrique du dos léger en circuit latéral de sortie. L'élément émettant de la lumière et l'élément de réception de la lumière sont à l'intérieur du bloc de lumière externe, et les deux sont opposés les uns aux autres afin de transmettre la lumière.
Le semi-conducteur utilisé dans les éléments émettants de la lumière est la LED (diode émettrice de lumière). D'un autre côté, il existe de nombreux types de semi-conducteurs utilisés dans les dispositifs de réception de la lumière, selon l'environnement d'utilisation, la taille externe, le prix, etc., mais en général, le plus couramment utilisé est le phototransistor.
Lorsqu'ils ne fonctionnent pas, les phototransistors portent peu du courant que font les semi-conducteurs ordinaires. Lorsque la lumière incidente là-bas, le phototransistor génère une force photoélectromotive à la surface du semi-conducteur de type P et du semi-conducteur de type N, les trous dans le flux de semi-conducteur de type N dans la région N, et le courant actuel s'écoule.
Les phototransistors ne sont pas aussi réactifs que les photodiodes, mais ils ont également pour effet d'amplifier la sortie à des centaines à 1 000 fois le signal d'entrée (en raison du champ électrique interne). Par conséquent, ils sont suffisamment sensibles pour ramasser des signaux encore faibles, ce qui est un avantage.
En fait, le «bloqueur de lumière» que nous voyons est un dispositif électronique avec le même principe et le même mécanisme.
Cependant, les interrupteurs légers sont généralement utilisés comme capteurs et jouent leur rôle en faisant passer un objet bloquant la lumière entre l'élément émettri et l'élément de réception de la lumière. Par exemple, il peut être utilisé pour détecter les pièces et les billets dans les distributeurs automatiques et les distributeurs automatiques de billets.
② fonctionnalités
Étant donné que l'optocoupleur transmet les signaux à travers la lumière, l'isolation entre le côté d'entrée et le côté de sortie est une caractéristique majeure. L'isolation élevée n'est pas facilement affectée par le bruit, mais empêche également le flux de courant accidentel entre les circuits adjacents, ce qui est extrêmement efficace en termes de sécurité. Et la structure elle-même est relativement simple et raisonnable.
En raison de sa longue histoire, la riche gamme de produits de divers fabricants est également un avantage unique des optocoupleurs. Parce qu'il n'y a pas de contact physique, l'usure entre les pièces est petite et la vie est plus longue. D'un autre côté, il existe également des caractéristiques que l'efficacité lumineuse est facile à fluctuer, car la LED se détériore lentement avec les changements de temps et de température.
Surtout lorsque la composante interne du plastique transparent pendant longtemps, devient nuageuse, elle ne peut pas être une très bonne lumière. Cependant, dans tous les cas, la durée de vie est trop longue par rapport au contact de contact du contact mécanique.
Les phototransistors sont généralement plus lents que les photodiodes, ils ne sont donc pas utilisés pour les communications à grande vitesse. Cependant, ce n'est pas un inconvénient, car certains composants ont des circuits d'amplification du côté de la sortie pour augmenter la vitesse. En fait, tous les circuits électroniques n'ont pas besoin d'augmenter la vitesse.
③ Utilisation
Coupleurs photoélectriquessont principalement utilisés pour le fonctionnement de commutation. Le circuit sera sous tension en activant l'interrupteur, mais du point de vue des caractéristiques ci-dessus, en particulier l'isolation et la longue durée de vie, il est bien adapté aux scénarios nécessitant une forte fiabilité. Par exemple, le bruit est l'ennemi de l'électronique médicale et de l'équipement audio / équipement de communication.
Il est également utilisé dans les systèmes d'entraînement moteur. La raison du moteur est que la vitesse est contrôlée par l'onduleur lorsqu'elle est entraînée, mais elle génère du bruit en raison de la sortie élevée. Ce bruit entraînera non seulement l'échec du moteur lui-même, mais s'écoule également à travers le «sol» affectant les périphériques. En particulier, l'équipement avec un câblage long est facile à ramasser ce bruit de sortie élevé, donc si cela se produit dans l'usine, cela entraînera de grandes pertes et provoquera parfois de graves accidents. En utilisant des optocoupleurs hautement isolés pour la commutation, l'impact sur d'autres circuits et dispositifs peut être minimisé.
Deuxièmement, comment choisir et utiliser des optocoupleurs
Comment utiliser le bon optocoupleur pour l'application dans la conception des produits? Les ingénieurs de développement de microcontrôleurs suivants expliqueront comment sélectionner et utiliser des optocoupleurs.
① Toujours ouvert et toujours ferme
Il existe deux types de photocoupleurs: un type dans lequel l'interrupteur est désactivé (désactivé) lorsqu'aucune tension n'est appliquée, un type dans lequel l'interrupteur est allumé (désactivé) lorsqu'une tension est appliquée et un type dans lequel le commutateur est allumé lorsqu'il n'y a pas de tension. Appliquer et éteindre lorsque la tension est appliquée.
Le premier est appelé normalement ouvert, et le second est appelé normalement. Comment choisir, dépend d'abord du type de circuit dont vous avez besoin.
② Vérifiez le courant de sortie et la tension appliquée
Les photocoupleurs ont la propriété d'amplifier le signal, mais ne passent toujours pas par la tension et le courant à volonté. Bien sûr, il est évalué, mais une tension doit être appliquée du côté d'entrée en fonction du courant de sortie souhaité.
Si nous regardons la fiche technique du produit, nous pouvons voir un graphique où l'axe vertical est le courant de sortie (courant de collecteur) et l'axe horizontal est la tension d'entrée (tension collector-émetteur). Le courant du collecteur varie en fonction de l'intensité de la lumière LED, donc appliquez la tension en fonction du courant de sortie souhaité.
Cependant, vous pourriez penser que le courant de sortie calculé ici est étonnamment petit. Il s'agit de la valeur actuelle qui peut toujours être de manière fiable après avoir pris en compte la détérioration de la LED au fil du temps, il est donc inférieur à la note maximale.
Au contraire, il y a des cas où le courant de sortie n'est pas important. Par conséquent, lors du choix de l'optocoupleur, assurez-vous de vérifier soigneusement le «courant de sortie» et choisissez le produit qui le correspond.
③ Courant maximum
Le courant de conduction maximum est la valeur de courant maximale que l'optocoupleur peut supporter lors de la conduite. Encore une fois, nous devons nous assurer de savoir combien la sortie du projet a besoin et quelle est la tension d'entrée avant d'acheter. Assurez-vous que la valeur maximale et le courant utilisé ne sont pas des limites, mais qu'il y a une marge.
④ Réglez correctement le photocoupleur
Après avoir choisi le bon optocoupleur, utilisons-le dans un vrai projet. L'installation elle-même est facile, connectez simplement les bornes connectées à chaque circuit latéral d'entrée et à chaque circuit latéral de sortie. Cependant, il faut prendre soin de ne pas méfier le côté d'entrée et le côté de sortie. Par conséquent, vous devez également vérifier les symboles de la table de données, afin que vous ne constatiez pas que le pied de coupleur photoélectrique est faux après avoir dessiné la carte PCB.
Heure du poste: juil 29-2023