Optronai, jungiantys grandines optiniais signalais kaip terpe, yra elementas, aktyvus srityse, kuriose būtinas didelis tikslumas, pavyzdžiui, akustikoje, medicinoje ir pramonėje, dėl savo didelio universalumo ir patikimumo, pavyzdžiui, patvarumo ir izoliacijos.
Tačiau kada ir kokiomis aplinkybėmis veikia optronas ir koks yra jo veikimo principas? Arba, kai iš tikrųjų naudojate fotoroną savo elektronikos darbuose, galite nežinoti, kaip jį pasirinkti ir naudoti. Kadangi optronas dažnai painiojamas su „fototranzistoriumi“ ir „fotodiodu“. Todėl šiame straipsnyje bus pristatyta, kas yra fotoronas.
Kas yra fotoelementas?
Optronas yra elektroninis komponentas, kurio etimologija yra optinis
Jungiklis, reiškiantis „sujungimas su šviesa“. Kartais dar vadinamas optronu, optiniu izoliatoriumi, optine izoliacija ir kt. Jį sudaro šviesą skleidžiantis elementas ir šviesą priimantis elementas, ir jis jungia įvesties ir išvesties grandines optiniu signalu. Tarp šių grandinių nėra elektrinio ryšio, kitaip tariant, jos yra izoliacijos būsenoje. Todėl grandinės jungtis tarp įvesties ir išvesties yra atskira ir perduodamas tik signalas. Saugiai sujunkite grandines su žymiai skirtingais įvesties ir išvesties įtampos lygiais, naudodami aukštos įtampos izoliaciją tarp įvesties ir išvesties.
Be to, perduodamas arba blokuodamas šį šviesos signalą, jis veikia kaip jungiklis. Išsamus principas ir mechanizmas bus paaiškinti vėliau, tačiau fotoelemento šviesą skleidžiantis elementas yra LED (šviesos diodas).
Nuo septintojo iki aštuntojo dešimtmečio, kai buvo išrasti šviesos diodai ir jų technologinė pažanga buvo reikšminga,optoelektronikatapo bumu. Tuo metu įvairūsoptiniai įrenginiaibuvo išrasti, ir fotoelektrinis jungiklis buvo vienas iš jų. Vėliau optoelektronika greitai įsiskverbė į mūsų gyvenimą.
① Principas / mechanizmas
Optrono principas yra toks, kad šviesą skleidžiantis elementas įėjimo elektrinį signalą paverčia šviesa, o šviesą priimantis elementas perduoda šviesos atgalinį elektrinį signalą į išėjimo pusės grandinę. Šviesą skleidžiantis elementas ir šviesą priimantis elementas yra išorinės šviesos bloko viduje ir yra vienas priešais kitą, kad galėtų perduoti šviesą.
Šviesą skleidžiančiuose elementuose naudojamas puslaidininkis yra LED (šviesos diodas). Kita vertus, šviesą priimančiuose įrenginiuose naudojama daug puslaidininkių rūšių, priklausomai nuo naudojimo aplinkos, išorinio dydžio, kainos ir kt., tačiau dažniausiai naudojamas yra fototranzistorius.
Kai neveikia, fototranzistoriai praleidžia mažesnę srovę nei įprasti puslaidininkiai. Kai į juos krinta šviesa, fototranzistorius sukuria fotoelektromotorinę jėgą P tipo puslaidininkio ir N tipo puslaidininkio paviršiuje, N tipo puslaidininkio skylės teka į p sritį, laisvųjų elektronų puslaidininkis p srityje teka į n sritį ir srovė tekės.
Fototranzistoriai nėra tokie jautrūs kaip fotodiodai, tačiau jie taip pat sustiprina išėjimo signalą iki šimtų ar net 1000 kartų, palyginti su įėjimo signalu (dėl vidinio elektrinio lauko). Todėl jie yra pakankamai jautrūs, kad aptiktų net silpnus signalus, o tai yra privalumas.
Iš tiesų, „šviesos blokatorius“, kurį matome, yra elektroninis prietaisas, turintis tą patį principą ir mechanizmą.
Tačiau šviesos pertraukikliai paprastai naudojami kaip jutikliai ir atlieka savo vaidmenį praleidžiant šviesą blokuojantį objektą tarp šviesą skleidžiančio elemento ir šviesą priimančio elemento. Pavyzdžiui, juos galima naudoti monetoms ir banknotams aptikti prekybos automatuose ir bankomatuose.
② Savybės
Kadangi optronas perduoda signalus šviesa, izoliacija tarp įėjimo ir išėjimo pusių yra pagrindinė jo savybė. Dėl aukštos izoliacijos triukšmas lengvai nepaveikiamas, ji taip pat apsaugo nuo atsitiktinio srovės tekėjimo tarp gretimų grandinių, o tai yra itin efektyvu saugos požiūriu. Be to, pati konstrukcija yra gana paprasta ir pagrįsta.
Dėl ilgos istorijos ir plataus įvairių gamintojų produktų asortimento optronai taip pat yra unikalus jų privalumas. Kadangi nėra fizinio kontakto, dalių susidėvėjimas yra mažas, o tarnavimo laikas – ilgesnis. Kita vertus, jie taip pat pasižymi tuo, kad šviesos efektyvumas lengvai svyruoja, nes šviesos diodas pamažu blogėja laikui bėgant ir keičiantis temperatūrai.
Ypač kai vidinis skaidraus plastiko komponentas ilgą laiką tampa drumstas, jis negali būti labai gerai apšviestas. Tačiau bet kokiu atveju, jo tarnavimo laikas yra per ilgas, palyginti su mechaninio kontakto kontaktu.
Fototranzistoriai paprastai yra lėtesni nei fotodiodai, todėl jie nenaudojami didelės spartos ryšiui. Tačiau tai nėra trūkumas, nes kai kurie komponentai išėjimo pusėje turi stiprinimo grandines, skirtas padidinti greitį. Tiesą sakant, ne visoms elektroninėms grandinėms reikia didinti greitį.
③ Naudojimas
Fotoelektriniai jungikliaidaugiausia naudojami perjungimo operacijoms. Įjungus jungiklį, grandinė įsijungs, tačiau atsižvelgiant į aukščiau išvardytas savybes, ypač izoliaciją ir ilgą tarnavimo laiką, ji puikiai tinka situacijoms, kurioms reikalingas didelis patikimumas. Pavyzdžiui, triukšmas yra medicininės elektronikos ir garso / ryšių įrangos priešas.
Jis taip pat naudojamas variklių pavaros sistemose. Variklio paskirtis yra ta, kad keitiklis kontroliuoja variklio greitį, kai jis yra įjungtas, tačiau dėl didelės galios jis skleidžia triukšmą. Šis triukšmas ne tik sukels paties variklio gedimą, bet ir tekės per „žemę“, paveikdamas periferinius įrenginius. Ypač įranga su ilgais laidais lengvai užfiksuoja šį didelį išėjimo triukšmą, todėl, jei tai įvyksta gamykloje, tai sukelia didelius nuostolius ir kartais rimtas avarijas. Naudojant labai izoliuotus optronus perjungimui, galima sumažinti poveikį kitoms grandinėms ir įrenginiams.
Antra, kaip pasirinkti ir naudoti optronus
Kaip naudoti tinkamą optroną gaminių projektavime? Šie mikrovaldiklių kūrimo inžinieriai paaiškins, kaip pasirinkti ir naudoti optronus.
① Visada atidarykite ir visada uždarykite
Yra dviejų tipų fotoelementai: tie, kurių jungiklis išjungiamas (išjungiamas), kai nėra įtampos, tie, kurių jungiklis įjungiamas (išjungiamas), kai prijungiama įtampa, ir tie, kurių jungiklis įjungiamas, kai nėra įtampos. Įjungiamas ir išjungiamas, kai prijungiama įtampa.
Pirmasis vadinamas normaliai atviru, o antrasis – normaliai uždaru. Kaip pasirinkti, pirmiausia priklauso nuo to, kokios grandinės jums reikia.
② Patikrinkite išėjimo srovę ir taikomą įtampą
Fotoelementai turi savybę sustiprinti signalą, tačiau ne visada praleidžia įtampą ir srovę savo nuožiūra. Žinoma, jie yra vardiniai, tačiau iš įėjimo pusės reikia tiekti įtampą pagal norimą išėjimo srovę.
Pažvelgę į gaminio duomenų lapą, pamatysime diagramą, kurioje vertikali ašis yra išėjimo srovė (kolektoriaus srovė), o horizontali ašis – įėjimo įtampa (kolektoriaus-emiterio įtampa). Kolektoriaus srovė kinta priklausomai nuo LED šviesos intensyvumo, todėl įtampą pritaikykite pagal norimą išėjimo srovę.
Tačiau galite manyti, kad čia apskaičiuota išėjimo srovė yra stebėtinai maža. Tai srovės vertė, kurią vis dar galima patikimai išvesti, atsižvelgiant į šviesos diodo nusidėvėjimą laikui bėgant, todėl ji yra mažesnė už maksimalią vardinę vertę.
Priešingai, pasitaiko atvejų, kai išėjimo srovė nėra didelė. Todėl, rinkdamiesi optroną, būtinai atidžiai patikrinkite „išėjimo srovę“ ir pasirinkite ją atitinkantį gaminį.
③ Maksimali srovė
Maksimali laidumo srovė yra maksimali srovės vertė, kurią optronas gali atlaikyti laidumo metu. Vėlgi, prieš pirkdami turime įsitikinti, kad žinome, kokio galingumo reikia projektui ir kokia yra įėjimo įtampa. Įsitikinkite, kad maksimali vertė ir naudojama srovė nėra ribos, o yra tam tikra riba.
④ Tinkamai nustatykite fotoelementą
Pasirinkę tinkamą optroną, panaudokime jį realiame projekte. Pats montavimas yra paprastas, tereikia prijungti prie kiekvienos įėjimo ir išėjimo grandinių prijungtus gnybtus. Tačiau reikia būti atsargiems, kad įėjimo ir išėjimo pusės nebūtų nukreiptos neteisingai. Todėl taip pat turite patikrinti duomenų lentelėje pateiktus simbolius, kad nubraižę spausdintinę plokštę nepastebėtumėte, jog fotoelektrinio jungiklio koja yra neteisinga.
Įrašo laikas: 2023 m. liepos 29 d.