Optočleny - práca, charakteristiky, prepojenie, aplikačné obvody

Optočleny - práca, charakteristiky, prepojenie, aplikačné obvody

OPTOCOUPLERY ALEBO OPTOIZOLÁTORY sú zariadenia, ktoré umožňujú efektívny prenos jednosmerného signálu a ďalších údajov cez dva stupne obvodu a tiež súčasne udržiavajú vynikajúcu úroveň elektrickej izolácie medzi nimi.

Optočleny sa stávajú obzvlášť užitočnými tam, kde je potrebné vysielať elektrický signál cez dva stupne obvodu, ale s extrémnym stupňom elektrickej izolácie cez stupne.



Optočleny pracujú ako prepínače logickej úrovne medzi dvoma obvodmi. Má schopnosť blokovať prenos šumu cez integrované obvody, izolovať logické úrovne od vysokonapäťového striedavého vedenia a eliminovať zemné slučky.



Optočleny sa stávajú účinnou náhradou pre relé a pre transformátory na prepojenie stupňov digitálnych obvodov.

Frekvenčná odozva optočlenu sa navyše ukazuje ako neporovnateľná v analógových obvodoch.



Vnútorná konštrukcia optočlenu

Optočlen obsahuje vnútorne infračervenú alebo infračervenú diódu LED (obvykle sa používa pomocou arzenidu gália). Táto IR LED je opticky spojená so susedným silikónovým foto-detektorovým zariadením, ktorým je obvykle fototranzistor, fotodióda alebo akýkoľvek podobný fotocitlivý prvok). Tieto dve doplnkové zariadenia sú hermeticky zakomponované do nepriehľadného obalu neprepúšťajúceho svetlo.

Detaily vnútornej konštrukcie optočlenu

Vyššie uvedený obrázok ukazuje členitý pohľad na typický šesťpinový dvojpólový (DIP) optočlánkový čip. Keď sú svorky spojené s IR LED napájané príslušným dopredu predpätým napätím, vnútorne vyžaruje infračervené žiarenie s vlnovou dĺžkou 900 až 940 nanometrov.

Tento infračervený signál padá na susedný fotodetektor, ktorý je zvyčajne fototranzistor NPN (s citlivosťou nastavenou na identickú vlnovú dĺžku), a okamžite vedie a vytvára kontinuitu cez svoje kolektorové / emitorové terminály.



Ako je vidieť na obrázku, infračervená LED dióda a fototranzistor sú namontované na susedných ramenách oloveného rámu.

Olovený rám je vo forme výlisku vyrezaného z jemného vodivého plechu s niekoľkými odbočkami ako je povrchová úprava. Izolované podklady, ktoré sú obsiahnuté na vystuženie zariadenia, sa vytvárajú pomocou vnútorných vetiev. Príslušný vývod DIP je zodpovedajúcim spôsobom vyvinutý z vonkajších vetiev.

Akonáhle sa vytvoria vodivé spojenia medzi puzdrom matrice a príslušnými kolíkmi rámčeka, je priestor obklopujúci IR LED a fototranzistor utesnený v priehľadnej živici podporovanej IR, ktorá sa chová ako „svetelná trubica“ alebo optický vlnovod medzi dve infračervené zariadenia.

Kompletná zostava sa nakoniec formuje do ľahkej epoxidovej živice, ktorá vytvára DIP obal. Na konci sú kolíkové svorky oloveného rámu úhľadne ohnuté nadol.

základný symbol a pinout optočlenu

Optočlen Pinout

Vyššie uvedený diagram zobrazuje pinoutový diagram typického optočlenu v balíku DIP. Toto zariadenie je tiež známe ako optoizolátor, pretože medzi dvoma čipmi nie je zapojený žiadny prúd, skôr iba svetelné signály, a tiež preto, že infračervený vysielač a infračervený detektor majú 100% elektrickú izoláciu a izoláciu.

Medzi ďalšie populárne názvy spojené s týmto prístrojom patria fotočlánok alebo izolátor s fotonovou väzbou.

Vidíme, že základňa vnútorného IR tranzistora je zakončená na pin 6 IC. Táto základňa zvyčajne nie je pripojená, pretože hlavným účelom zariadení je spojenie dvoch obvodov prostredníctvom izolovaného interného infračerveného svetelného signálu.

Rovnako je pin 3 otvorený alebo nespojený pinout a nie je relevantný. Je možné transformovať vnútorný IR fototranzistor na fotodiódu jednoduchým skratom a pripojením základného kolíka 6 k emitorovému kolíku 4.

Vyššie uvedená funkcia však nemusí byť prístupná v 4-pinovom optočlene alebo vo viackanálových optočlenoch.

Charakteristiky optočlenu

Optočlen vykazuje jednu veľmi užitočnú vlastnosť, a to je jeho účinnosť svetelnej väzby označovaná ako aktuálny prevodový pomer alebo CTR.

Tento pomer je vylepšený ideálne zodpovedajúcim spektrom signálu IR LED s priľahlým spektrom detekcie fototranzistorov.

CTR je teda definovaná ako pomer výstupného prúdu k vstupnému prúdu pri menovitej predpätej úrovni konkrétneho optočlenu. Predstavuje to percento:

CTR = Iced/ Jafx 100%

Keď špecifikácia navrhuje CTR 100%, vzťahuje sa to na výstupný prúdový prenos 1 mA pre každý mA prúdu na IR LED. Minimálne hodnoty pre CTR môžu pre rôzne optočleny vykazovať variácie medzi 20 až 100%.

Faktory, ktoré môžu meniť CTR, závisia od okamžitých špecifikácií vstupného a výstupného napájacieho napätia a prúdu pre zariadenie.

výstupný prúd optočlenu vs charakteristiky vstupného prúdu

Obrázok vyššie zobrazuje charakteristický graf výstupného prúdu vnútorného fototranzistora optočlenu (ICB) vs. vstupný prúd (IF), keď sa na jeho kolíky kolektora / pätice použije 10 VCB.

Dôležitá špecifikácia OptoCoupleru

Z nasledujúcich údajov je možné študovať niekoľko základných parametrov špecifikácie optočlenu:

Izolačné napätie (viso) : Je definované ako absolútne maximálne striedavé napätie, ktoré môže existovať vo fázach vstupného a výstupného obvodu optočlenu bez poškodenia zariadenia. Štandardné hodnoty pre tento parameter môžu klesnúť medzi 500 V až 5 kV RMS.

TY SI: je možné ho chápať ako maximálne jednosmerné napätie, ktoré je možné aplikovať na fototranzistorové vývody zariadenia. Spravidla to môže byť medzi 30 až 70 voltami.

Ak : Je to maximálny nepretržitý jednosmerný dopredný prúd, ktorý môže prúdiť v IR LED alebo INET . Ide o štandardné hodnoty kapacity spracovania prúdu určené pre výstup fototranzistora optočlenu, ktoré sa môžu pohybovať medzi 40 až 100 mA.

Čas nábehu / pádu : Tento parameter definuje logickú rýchlosť odozvy optočlenu cez internú IR LED a fototranzistor. Môže to byť zvyčajne od 2 do 5 mikrosekúnd pre stúpanie aj klesanie. Toto nám hovorí aj o šírke pásma optočlenu.

Základná konfigurácia optočlenu

základný obvod optočlenu a schéma zapojenia kolíkov

Na obrázku vyššie je znázornený základný obvod optočlenu. Množstvo prúdu, ktoré môže prechádzať fototranzistorom, je určené aplikovaným dopredu predpätým prúdom IR LED alebo INET, napriek tomu, že sú úplne oddelené.

Zatiaľ čo spínač S1 je držaný otvorený, prúd preteká cez INETje inhibovaný, čo znamená, že fototranzistor nie je k dispozícii nijaká infračervená energia.

Toto spôsobí, že zariadenie bude úplne neaktívne, čo spôsobí vývoj nulového napätia na výstupnom rezistore R2.

Keď je S1 zatvorený, nechá sa prúdiť prúd cez INETa R1.

To aktivuje IR LED, ktorá začne vysielať IR signály na fototranzistore a umožní mu tak zapnutie, čo následne spôsobí vývoj výstupného napätia cez R2.

Tento základný obvod optočlenu bude špecificky dobre reagovať na spínacie vstupné signály ON / OFF.

Ak je to však potrebné, obvod je možné upraviť tak, aby pracoval s analógovými vstupnými signálmi a generoval zodpovedajúce analógové výstupné signály.

Typy optočlenov

Fototranzistor ktoréhokoľvek z optočlenov môže mať veľa rôznych výstupných výstupných zosilnení a pracovných špecifikácií. Schéma vysvetlená nižšie zobrazuje ďalších šesť foriem variantov optočlenov, ktoré majú svoje vlastné špecifické kombinácie IRED a výstupného fotodetektora.

Optočlen AC vstupu

Prvý variant uvedený vyššie naznačuje schému optočlenu s obojsmerným vstupom a výstupom fototranzistora, ktorý obsahuje niekoľko back-to-back pripojených gálium-arzenidových IRED na spájanie vstupných striedavých signálov a tiež na zabezpečenie proti vstupu reverznej polarity.

Tento variant môže obvykle vykazovať minimálnu MP 20%.

fotodarlingtonský výstupný optočlen

Nasledujúci typ vyššie ilustruje optočlen, ktorého výkon je zosilnený silikónovým foto-darlingtonovým zosilňovačom. To mu umožňuje produkovať vyšší výstupný prúd v porovnaní s iným bežným optočlenom.

Vďaka Darlingtonovmu prvku na výstupe je tento typ optočlenov schopný produkovať minimálne 500% CTR, keď je napätie kolektora-vysielača okolo 30 až 35 voltov. Zdá sa, že táto veľkosť je asi desaťkrát vyššia ako normálny optočlen.

Tie však nemusia byť také rýchle ako iné bežné zariadenia, čo môže byť pri práci s fotodarlingtonským spojovacím členom významný kompromis.

Môže tiež mať znížené množstvo efektívneho pásma asi o desaťkrát. Priemyselné štandardné verzie optočlenov PhotoDarlington sú 4N29 až 4N33 a 6N138 a 6N139.

Môžete ich tiež získať ako dvoj a štvorkanálové fotodarlingtonové spojky.

obojsmerný lineárny výstupný optočlen

Tretie vyššie uvedené schéma ukazuje optočlen, ktorý má IRED a fotosenzor MOSFET s obojsmerným lineárnym výstupom. Rozsah izolačného napätia tohto variantu môže byť až 2 500 voltov RMS. Rozsah prierazného napätia môže byť v rozmedzí 15 až 30 voltov, zatiaľ čo doby nábehu a dobehu sú asi 15 mikrosekúnd.

výstupný optočlen fotoSCR

Nasledujúci variant vyššie demonštruje zákl SCR alebo tyristor založený opto fotosenzor. Tu je výstup riadený pomocou SCR. Izolačné napätie spojovacích členov typu OptoSCR je zvyčajne okolo 1 000 až 4 000 voltov RMS. Vyznačuje sa minimálnym blokovacím napätím 200 až 400 V. Najvyššie zapínacie prúdy (Ifr) môže byť okolo 10 mA.

optočlen optický výstup

Obrázok hore zobrazuje optočlen s fototriakovým výstupom. Tento druh výstupných väzbových členov založených na tyristoroch sa všeobecne vyznačuje dopredu blokujúcim napätím (VDRM) 400 V.

Schmittov výstupný optočlen

K dispozícii sú tiež optočleny so Schmittovou spúšťou. Tento typ optočlenu je zobrazený vyššie a obsahuje optosenzor na báze IC so Schmittovým spúšťacím IC, ktorý prevádza sínusovú vlnu alebo akúkoľvek formu impulzného vstupného signálu na obdĺžnikové výstupné napätie.

Tieto zariadenia založené na IC fotodetektoroch sú skutočne navrhnuté tak, aby fungovali ako multivibrátorový obvod. Izolačné napätia sa môžu pohybovať v rozmedzí 2 500 až 4 000 voltov.

Zapínací prúd je zvyčajne špecifikovaný medzi 1 až 10 mA. Minimálna a maximálna pracovná úroveň napájania sú od 3 do 26 voltov a maximálna rýchlosť dátového toku (NRZ) je 1 MHz.

Aplikačné obvody

Vnútorné fungovanie optočlenov je úplne podobné práci diskrétne nastavenej zostavy IR vysielača a prijímača.

Ovládanie vstupného prúdu

Rovnako ako každá iná LED, aj IR LED optočlena potrebuje rezistor na riadenie vstupného prúdu do bezpečných limitov. Tento rezistor je možné pripojiť dvoma základnými spôsobmi k LED optočlenu, ako je uvedené nižšie:

ako pripojiť rezistor na vstupnú stranu optočlenu

Rezistor je možné pridať do série buď s anódovou svorkou (a) alebo s katódovou svorkou (b) IRED.

AC optočlen

V našich predchádzajúcich diskusiách sme sa dozvedeli, že pre AC vstup sa odporúčajú AC optočleny. Akýkoľvek štandardný optočlen však možno bezpečne nakonfigurovať aj na vstup striedavého prúdu pridaním externej diódy na vstupné kolíky IRED, ako je to dokázané v nasledujúcom diagrame.

ochrana proti spätnému vstupnému napätiu pre optočlen

Táto konštrukcia tiež zaisťuje bezpečnosť zariadenia pred náhodnými podmienkami spätného vstupného napätia.

Digitálna alebo analógová konverzia

Na získanie digitálnej alebo analógovej konverzie na výstupe optočlenu je možné do série pridať rezistor s kolektorovým kolíkom optotranzistora alebo vývodom emitora, ako je uvedené nižšie:

ako nakonfigurovať rezistor na výstupný tranzistor optočlenu

Prevod na foto-tranzistor alebo foto-diódu

Ako je uvedené nižšie, bežný 6-kolíkový výstupný fototranzistor DIP optočlenu možno previesť na výstup na foto-diódu pripojením základného kolíka 6 tranzistora jeho fototranzistora k zemi a udržaním nezapojeného vysielača alebo skratu pomocou kolíka6. .

Táto konfigurácia spôsobuje významné zvýšenie doby nábehu vstupného signálu, ale vedie tiež k drastickému zníženiu hodnoty CTR až na 0,2%.

ako previesť výstupný fototranzistor optočlenu na fotodiódu

Digitálne rozhranie optočlenu

Optočleny môžu byť vynikajúce, pokiaľ ide o prepojenie digitálneho signálu, prevádzkované na rôznych úrovniach napájania.

Optočleny môžu byť použité na prepojenie digitálnych integrovaných obvodov cez identické rodiny TTL, ECL alebo CMOS a podobne aj medzi týmito rodinami čipov.

Optočleny sú tiež obľúbenými, pokiaľ ide o prepojenie osobných počítačov alebo mikrokontrolérov s inými počítačmi na sálových počítačoch alebo o záťaže ako motory, relé , solenoid, žiarovky atď. Nižšie uvedený diagram ilustruje schému prepojenia optočlenu s obvodmi TTL.

Prepojenie TTL IC s optočlenom

ako prepojiť optočlen s bránami TTL

Tu vidíme, že IRED optočlenu je pripojený cez + 5V a výstup brány TTL, namiesto obvyklého spôsobu, ktorý je medzi výstupom TTL a zemou.

Je to preto, že hradla TTL sú dimenzované na produkciu veľmi nízkych výstupných prúdov (okolo 400 uA), ale sú špecifikované tak, aby klesali prúdom pri pomerne vysokej rýchlosti (16 mA). Preto vyššie uvedené pripojenie umožňuje optimálny aktivačný prúd pre IRED vždy, keď je hodnota TTL nízka. To však tiež znamená, že výstupná odozva bude invertovaná.

Ďalšou nevýhodou, ktorá existuje pri výstupe brány TTL, je to, že keď je jeho výstup VYSOKÝ alebo logická 1, môže produkovať okolo 2,5 V úrovne, čo nemusí stačiť na úplné vypnutie IRED. Musí byť minimálne 4,5 V alebo 5 V, aby sa umožnilo úplné vypnutie IRED.

Na odstránenie tohto problému je zahrnutá R3, ktorá zaisťuje úplné vypnutie IRED vždy, keď sa výstup brány TTL zmení na HIGH aj pri 2,5 V.

Výstupný kolík kolektora optočlenu je vidieť, že je zapojený medzi vstupom a zemou TTL IC. To je dôležité, pretože vstup brány TTL musí byť adekvátne uzemnený najmenej pod 0,8 V pri 1,6 mA, aby sa umožnila správna logická 0 na výstupe brány. Je potrebné poznamenať, že nastavenie zobrazené na vyššie uvedenom obrázku umožňuje neinvertujúcu odozvu na výstupe.

Prepojenie IC CMOS s optočlenom

Na rozdiel od náprotivku TTL majú výstupy IC CMOS schopnosť bez problému získavať a potláčať dostatočné prúdy až do mnohých mA.

Preto môžu byť tieto integrované obvody ľahko prepojené s optočlenom IRED buď v režime drezu, alebo v režime zdroja, ako je uvedené nižšie.

ako prepojiť optočlen s bránami CMOS

Bez ohľadu na to, ktorá konfigurácia je vybraná na vstupnej strane, R2 na výstupnej strane musí byť dostatočne veľká, aby umožnila plný výkyv výstupného napätia medzi stavmi logiky 0 a 1 na výstupe brány CMOS.

Prepojenie mikrokontroléra Arduino a BJT s optočlenom

ako prepojiť optočlen s fázami Arduino a BJT

Vyššie uvedený obrázok ukazuje ako prepojiť mikrokontrolér alebo Arduino výstupný signál (5 voltov, 5 mA) s relatívne vysokým prúdovým zaťažením cez optočlen a stupne BJT.

S logikou HIGH + 5V od Arduina zostávajú optočlen IRED a fototranzistor vypnuté, čo umožňuje, aby zostali ZAPNUTÉ Q1, Q2 a záťažový motor.

Teraz, akonáhle je výstup Arduina nízky, aktivuje sa optočlen IRED a zapne fototranzistor. To okamžite uzemní základné predpätie Q1, vypnutie Q1, Q2 a motora.

Prepojenie analógových signálov s optočlenom

Optočlen môže byť tiež efektívne použitý na prepojenie analógových signálov cez dva stupne obvodu stanovením prahového prúdu cez IRED a následnou moduláciou s aplikovaným analógovým signálom.

Nasledujúci obrázok ukazuje, ako je možné túto techniku ​​použiť na pripojenie analógového zvukového signálu.

ako prepojiť optočlen s analógovým zvukovým signálom

Operačný zosilňovač IC2 je nakonfigurovaný ako obvod sledovača napätia jednoty. IRED optočlenov je viditeľné pripevnené k slučke negatívnej spätnej väzby.

Táto slučka spôsobuje, že napätie na R3 (a teda prúd cez IRED) presne sleduje alebo sleduje napätie, ktoré sa aplikuje na pin # 3 operačného zosilňovača, ktorý je neinvertujúcim vstupným pinom.

Tento pin3 operačného zosilňovača je nastavený na polovicu napájacieho napätia cez sieť potenciálových deličov R1, R2. Toto umožňuje, aby bol pin3 modulovaný AC signálmi, ktoré môžu byť zvukovým signálom, a spôsobí, že sa IRED osvetlenie bude líšiť podľa tohto zvukového alebo modulačného analógového signálu.

Kľudový prúd alebo odber voľnobežného prúdu pre IRED prúd sa dosahuje pomocou R3 pri 1 až 2 mA.

Na výstupnej strane optočlenu je kľudový prúd určený fototranzistorom. Tento prúd vyvíja napätie na potenciometri R4, ktorého hodnotu je potrebné upraviť tak, aby generoval kľudový výstup, ktorý sa tiež rovná polovici napájacieho napätia.

Ekvivalent sledovaného modulovaného zvukového výstupného signálu sa extrahuje cez potenciometer R4 a oddelí sa cez C2 na ďalšie spracovanie.

Prepojovací triak s optočlenom

Optočleny je možné ideálne použiť na vytvorenie dokonale izolovaného spojenia cez riadiaci obvod nízkeho jednosmerného prúdu a triakový riadiaci obvod vysokého striedavého prúdu.

Odporúča sa ponechať uzemňovaciu stranu jednosmerného vstupu pripojenú k správnemu uzemňovaciemu vedeniu.

Kompletné nastavenie si môžete pozrieť na nasledujúcom diagrame:

ako prepojiť optočlen s triakovým a odporovým zaťažením neprechádzajúcim nulu

Vyššie uvedený dizajn je možné použiť pre izolovaný ovládanie sieťových žiaroviek , ohrievače, motory a iné podobné záťaže. Tento obvod nie je nastavený na prechod nulou, čo znamená, že vstupná spúšť spôsobí prepnutie triaku v ktoromkoľvek bode krivky striedavého prúdu.

Tu sieť tvorená R2, D1, D2 a C1 vytvára rozdiel potenciálov 10 V odvodený od vstupu striedavého vedenia. Toto napätie sa používa pre spustenie triaku cez Q1 vždy, keď je vstupná strana ZAPNUTÁ zapnutím spínača S1. To znamená, že pokiaľ je S1 otvorený, je optočlen vypnutý z dôvodu predpätia nulovej základne pre Q1, ktoré udržuje triak vypnutý.

V okamihu, keď je S1 zatvorený, aktivuje sa IRED, ktorá zapne Q1. Q1 následne pripojí 10 V DC k hradlu triaku, ktorý zapne triak, a prípadne tiež zapne pripojenú záťaž.

ako prepojiť optočlen s triakovým a indukčným zaťažením prechádzajúcim nulou

Nasledujúci vyššie uvedený obvod je navrhnutý s kremíkovým monolitickým spínačom nulového napätia, CA3059 / CA3079. Tento obvod umožňuje triaku spúšťať synchrónne, to je iba počas prekročenie nulového napätia krivky cyklu AC.

Keď je stlačené S1, operačný zosilňovač na ňu reaguje iba vtedy, ak je cyklus striedavého vstupu na triaku blízko niekoľkých mV blízko nulovej čiary. Ak je vstupný spúšťač vykonaný, zatiaľ čo AC nie je v blízkosti čiary prechodu nulou, potom operačný zosilňovač počká, kým priebeh vlny nedosiahne prechod nulou, a až potom aktivuje triak pozitívnou logikou zo svojho kolíka4.

Táto funkcia prepínania prechodu nulou chráni pripojené pred náhlym obrovským prúdovým rázom a špičkou, pretože zapnutie sa vykonáva na úrovni prechodu nulou, a nie vtedy, keď je striedavý prúd na vyšších vrcholoch.

To tiež eliminuje zbytočný RF šum a rušenie v elektrickom vedení. Tento prepínač nulového kríženia na báze triaku založený na optočlene môže byť efektívne použitý na výrobu SSR alebo polovodičové relé .

Aplikácia optočlenov PhotoSCR a PhotoTriacs

Optočleny, ktoré majú svoj fotodetektor vo forme fotoSCR a foto-triakového výstupu, sú všeobecne dimenzované na nižší výstupný prúd.

Avšak na rozdiel od iných optočlenov má optoTriac alebo optoSCR pomerne vysokú kapacitu na zvládnutie nárazového prúdu (pulzného), ktorá môže byť oveľa vyššia ako ich hodnotené hodnoty RMS.

Pre optočleny SCR môže byť špecifikácia nárazového prúdu až 5 ampérov, ale môže to byť v podobe šírky impulzu 100 mikrosekúnd a pracovného cyklu nie viac ako 1%.

U triakových optočlenov môže byť špecifikácia prepätia 1,2 ampéra, čo musí trvať iba 10 mikrosekundových impulzov s maximálnym pracovným cyklom 10%.

Nasledujúce obrázky zobrazujú niekoľko aplikačných obvodov využívajúcich triakové optočleny.

aplikačné obvody photoTriac a photoSCR

Na prvom diagrame je vidieť, ako je PhotoTriac nakonfigurovaný na aktiváciu žiarovky priamo z AC vedenia. Tu musí byť žiarovka dimenzovaná na menej ako 100 mA RMS a pomer špičkového zapínacieho prúdu nižší ako 1,2 ampéra, aby bola bezpečná práca optočlenu.

Druhý návrh ukazuje, ako je možné konfigurovať optočlen PhotoTriac na spustenie pomocného triaku a následnú aktiváciu záťaže podľa ľubovoľného preferovaného výkonu. Tento obvod sa odporúča používať iba s odporovými záťažami, ako sú žiarovky alebo vykurovacie články.

Tretí obrázok vyššie ilustruje, ako by sa dali modifikovať horné dva okruhy manipulácia s indukčnými záťažami ako motory. Obvod sa skladá z R2, C1 a R3, ktoré generujú fázový posun v sieti pohonu brány Triaku.

To umožňuje triaku prejsť správnou spúšťacou akciou. Rezistor R4 a C2 sú zavedené ako tlmiaca sieť na potlačenie a riadenie rázových špičiek v dôsledku indukčných spätných EMF.

Vo všetkých vyššie uvedených aplikáciách musí byť R1 dimenzovaný tak, aby bol IRED napájaný dopredným prúdom najmenej 20 mA pre správne spustenie triakového fotodetektora.

Aplikácia počítadla rýchlosti alebo detektora otáčok

pomocou optočlenov na detekciu rýchlosti a počítadlá otáčok

Vyššie uvedené obrázky vysvetľujú niekoľko jedinečných prispôsobených modulov optočlenov, ktoré je možné použiť pre aplikácie na meranie rýchlosti alebo na meranie otáčok.

Prvý koncept ukazuje prispôsobenú zostavu štrbinového spojovacieho prerušovača. Môžeme vidieť, že medzi IRED a fototranzistor je umiestnená štrbina vo forme vzduchovej medzery, ktoré sú namontované na samostatných skrinkách oproti sebe cez štrbinu vzduchovej medzery.

Počas napájania modulu je infračervený signál zvyčajne schopný prejsť cez slot bez blokovania. Vieme, že infračervené signály je možné úplne zablokovať umiestnením neprehľadného predmetu do jeho dráhy. V diskutovanej aplikácii, keď sa prekážke, ako sú lúče kolies, môže pohybovať cez štrbinu, spôsobí prerušenie prechodu infračervených signálov.

Tieto sa následne prevedú na frekvenciu hodín cez výstup terminálov fototranzistora. Táto výstupná frekvencia hodín sa bude líšiť v závislosti od rýchlosti kolesa a je možné ju spracovať pre požadované merania. .

Uvedená štrbina môže mať šírku 3 mm (0,12 palca). Fototranzistor použitý vo vnútri modulu má fototranzistor, ktorý by mal byť špecifikovaný s minimálnou CTR asi 10% v „otvorenom“ stave.

Modul je vlastne replikou a štandardný optočlen so zabudovaným infračerveným lúčom a fotoranzistorom sa líši iba to, že tu sú diskrétne zostavené vo vnútri samostatných skriniek, ktoré ich oddeľujú štrbinou so vzduchovou medzerou.

Prvý vyššie uvedený modul možno použiť na meranie otáčok alebo ako otáčkomer. Zakaždým, keď jazýček kolesa pretína štrbinu optočlenu, fototranzistor sa vypne a vytvorí jediný počet.

Pripojený druhý dizajn zobrazuje modul optočlenu navrhnutý tak, aby reagoval na odrazené infračervené signály.

IRED a fototranzistor sú inštalované v samostatných oddieloch v module tak, že sa obvykle navzájom nevidia. Tieto dve zariadenia sú však namontované takým spôsobom, že obe zdieľajú spoločný uhol ohniska, ktorý je vzdialený 5 mm (0,2 palca).

Toto umožňuje prerušovaciemu modulu detekovať blízke pohybujúce sa objekty, ktoré nie je možné vložiť do tenkej zásuvky. Tento typ optického modulu reflektora sa môže použiť na počítanie prechodu veľkých predmetov cez dopravníkové pásy alebo predmetov kĺzajúcich z prívodnej trubice.

Na druhom obrázku vyššie vidíme modul aplikovaný ako otáčkomer, ktorý deteguje odrazené IR signály medzi IRED a fototranzistorom cez zrkadlové reflektory namontované na opačnej ploche rotujúceho disku.

Oddelenie medzi modulom optočlenu a rotujúcim diskom sa rovná 5 mm ohniskovej vzdialenosti dvojice emitorových detektorov.

Reflexné povrchy na kolese môžu byť vyrobené pomocou metalickej farby alebo pásky alebo skla. O tieto prispôsobené diskrétne moduly optočlenov je možné efektívne požiadať počítanie otáčok hriadeľa motora , a otáčky hriadeľa motora alebo meranie otáčok za minútu atď. Vyššie vysvetlený koncept prerušovačov fotografií a fotoreflektorov je možné zostaviť pomocou ľubovoľného optického detekčného zariadenia, ako je napríklad fotodarlington, photoSCR a photoTriac, podľa špecifikácií konfigurácie výstupného obvodu.

Alarm vniknutia do dverí / okien

Vyššie vysvetlený modul prerušovača optoizolátora môže byť tiež efektívne ako alarm narušenia dverí alebo okien, ako je uvedené nižšie:

Tento obvod je efektívnejší a ľahšie sa inštaluje ako bežný poplach proti vniknutiu typu magnetického jazýčkového relé .

Tu obvod využíva časovače IC 555 ako jednorazový časovač na spustenie alarmu.

Otvor pre vzduchovú medzeru v optickom izolátore je blokovaný páčkovým upevnením, ktoré je tiež integrované do okna alebo dverí.

V prípade, že sú dvere otvorené alebo je otvorené okno, blokovanie slotu sa odstráni a LED IR sa dostane k fototranzistorom a aktivuje jeden výstrel monostabilný stupeň IC 555 .

IC 555 okamžite spustí varovanie piezo bzučiaka týkajúceho sa vniknutia.




Dvojica: Obvody LDR a princíp práce Ďalej: Výstražný obvod pred ľadom pre automobily