ออปโตคัปเปลอร์ - คุณลักษณะ อุปกรณ์ การใช้งาน

ออปโตคัปเปลอร์คืออะไร

ออปโตคัปเปลอร์เป็นอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งส่วนการทำงานหลักคือแหล่งกำเนิดแสงและตัวตรวจจับแสงซึ่งไม่ได้เชื่อมต่อกันทางไฟฟ้า แต่อยู่ในตัวเรือนที่ปิดสนิททั่วไป หลักการของการทำงานของออปโตคัปเปลอร์นั้นขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าสัญญาณไฟฟ้าที่ใช้กับมันทำให้เกิดการเรืองแสงที่ด้านส่งสัญญาณและโฟโต้ตรวจจับรับสัญญาณในรูปของแสงแล้วเริ่มส่งสัญญาณไฟฟ้าที่ตัวรับ ด้านข้าง. นั่นคือสัญญาณจะถูกส่งและรับผ่านการสื่อสารด้วยแสงภายในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

ออปโตคัปเปลอร์เป็นออปโตคัปเปลอร์ชนิดที่ง่ายที่สุด ประกอบด้วยส่วนส่งและส่วนรับเท่านั้น ออปโตคัปเปลอร์ประเภทที่ซับซ้อนมากขึ้นคือชิปออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่มีออปโตคัปเปลอร์หลายตัวเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่จับคู่หรือขยายสัญญาณตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป

ดังนั้น ออปโตคัปเปลอร์จึงเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ให้การส่งสัญญาณแสงในวงจรโดยไม่มีการต่อพ่วงไฟฟ้าระหว่างแหล่งกำเนิดสัญญาณและตัวรับ เนื่องจากโฟตอนเป็นที่ทราบกันดีว่าเป็นกลางทางไฟฟ้า

โครงสร้างและลักษณะของออปโตคัปเปลอร์

ออปโตคัปเปลอร์ใช้ตัวตรวจจับโฟโต้ที่มีความไวในย่านอินฟราเรดใกล้และส่วนที่มองเห็นได้ เนื่องจากส่วนนี้ของสเปกตรัมมีลักษณะพิเศษคือแหล่งกำเนิดรังสีเข้มข้นที่สามารถทำงานเป็นตัวตรวจจับแสงได้โดยไม่ต้องระบายความร้อน เครื่องตรวจจับแสงที่มีจุดเชื่อมต่อ pn (ไดโอดและทรานซิสเตอร์) ที่ใช้ซิลิกอนเป็นวัสดุสากล พื้นที่ของความไวสเปกตรัมสูงสุดนั้นใกล้เคียงกับ 0.8 μm

ออปโตคัปเปลอร์มีลักษณะหลักโดยอัตราส่วนการส่งผ่านปัจจุบัน CTR นั่นคืออัตราส่วนของกระแสอินพุตและเอาต์พุต พารามิเตอร์ถัดไปคืออัตราการส่งสัญญาณ ซึ่งจริงๆ แล้วคือความถี่คัตออฟ fc ของการทำงานของออปโตคัปเปลอร์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับเวลาที่เพิ่มขึ้น tr และค่าคัตออฟ tf สำหรับพัลส์ที่ส่ง สุดท้าย พารามิเตอร์ที่แสดงลักษณะของออปโตคัปเปลอร์จากมุมมองของการแยกไฟฟ้า: ความต้านทานของฉนวน Riso, แรงดันไฟฟ้าสูงสุด Viso และปริมาณงาน Cf

อุปกรณ์อินพุตซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างออปโตคัปเปลอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างสภาวะการทำงานที่เหมาะสมที่สุดสำหรับอิมิตเตอร์ (LED) เพื่อเปลี่ยนจุดการทำงานไปยังพื้นที่เชิงเส้นของคุณลักษณะ I — V

อุปกรณ์อินพุตมีความเร็วเพียงพอและกระแสอินพุตที่หลากหลาย ทำให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือของการส่งข้อมูลแม้ในกระแสต่ำ (เกณฑ์) สื่อออปติกจะอยู่ภายในตัวเรือนซึ่งแสงจะถูกส่งผ่านจากอิมิตเตอร์ไปยังตัวตรวจจับแสง

ในออปโตคัปเปลอร์ที่มีช่องออปติคอลควบคุม มีอุปกรณ์ควบคุมเพิ่มเติมซึ่งเป็นไปได้ที่จะมีอิทธิพลต่อคุณสมบัติของสื่อออปติคัลโดยใช้วิธีการทางไฟฟ้าหรือแม่เหล็กที่ด้านตัวตรวจจับด้วยแสง สัญญาณจะกลับคืนมาที่อัตราการแปลงแสงเป็นไฟฟ้าสูง

อุปกรณ์ส่งออกที่ด้านข้างของเครื่องตรวจจับโฟโต้ (เช่น โฟโต้ทรานซิสเตอร์ที่รวมอยู่ในวงจร) ได้รับการออกแบบมาเพื่อแปลงสัญญาณเป็นรูปแบบไฟฟ้ามาตรฐาน สะดวกสำหรับการประมวลผลเพิ่มเติมในบล็อกต่อจากออปโตคัปเปลอร์ ออปโตคัปเปลอร์มักไม่มีอุปกรณ์อินพุตและเอาต์พุต ดังนั้นจึงต้องใช้วงจรภายนอกเพื่อสร้างการทำงานปกติในวงจรของอุปกรณ์เฉพาะ

การประยุกต์ใช้ออปโตคัปเปลอร์

ตัวเชื่อมต่อออปติคัลใช้กันอย่างแพร่หลาย ในวงจรแยกไฟฟ้า บล็อกของอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่มีวงจรสำหรับแรงดันต่ำและสูง, วงจรควบคุมแยกออกจากวงจรไฟฟ้า: การควบคุมของไตรแอกและไทริสเตอร์ทรงพลัง, วงจรรีเลย์ ฯลฯ

ออปโตคัปเปลอร์ไดโอด ทรานซิสเตอร์ และตัวต้านทานถูกนำมาใช้ในการมอดูเลตทางวิศวกรรมวิทยุและวงจรควบคุมอัตราขยายอัตโนมัติ เมื่อเปิดเผยช่องแสง วงจรจะถูกควบคุมโดยไม่ต้องสัมผัสและนำไปสู่โหมดการทำงานที่เหมาะสมที่สุด

ตัวเชื่อมต่อแบบออปติคอลนั้นใช้งานได้หลากหลายซึ่งถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลายและในฟังก์ชั่นที่ไม่เหมือนใครมากมาย แม้แต่เพียงแค่การแยกด้วยไฟฟ้าและองค์ประกอบการควบคุมแบบไร้การสัมผัส ซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะระบุทั้งหมด

นี่เป็นเพียงบางส่วน: คอมพิวเตอร์, เทคโนโลยีการสื่อสาร, ระบบอัตโนมัติ, อุปกรณ์วิทยุ, ระบบควบคุมอัตโนมัติ, เครื่องมือวัด, ระบบควบคุมและระเบียบ, เทคโนโลยีทางการแพทย์, อุปกรณ์แสดงภาพและอื่น ๆ อีกมากมาย

ข้อดีของออปโตคัปเปลอร์

การใช้ออปโตคัปเปลอร์บนแผงวงจรพิมพ์ช่วยให้คุณบรรลุการแยกไฟฟ้าในอุดมคติเมื่อข้อกำหนดสำหรับการแยกไฟฟ้าแรงสูงและแรงดันต่ำ วงจรอินพุตและเอาต์พุตในแง่ของความต้านทานนั้นสูงมาก ตัวอย่างเช่น แรงดันไฟฟ้าระหว่างวงจรส่งและรับของออปโตคัปเปลอร์ PC817 ยอดนิยมคือ 5000 V นอกจากนี้ การแยกด้วยแสงทำได้โดยใช้แบนด์วิธต่ำมากประมาณ 1 pF

ด้วยการใช้ออปโตคัปเปลอร์ การควบคุมแบบไร้สัมผัสนั้นง่ายมากที่จะนำไปใช้ ในขณะที่ยังมีพื้นที่เหลือสำหรับโซลูชันการออกแบบที่ไม่เหมือนใครในแง่ของวงจรควบคุมโดยตรง นอกจากนี้ยังเป็นสิ่งสำคัญที่ไม่มีปฏิกิริยาใด ๆ ของผู้รับกับแหล่งที่มานั่นคือข้อมูลจะถูกส่งทางเดียว

แบนด์วิธที่กว้างที่สุดของออปโตคัปเปลอร์ช่วยขจัดข้อจำกัดที่กำหนดโดยความถี่ต่ำ: ด้วยความช่วยเหลือของแสง คุณสามารถส่งสัญญาณคงที่อย่างน้อย แม้แต่พัลส์ และด้วยขอบที่ชันมาก ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้หม้อแปลงพัลส์ ช่องทางการสื่อสารภายในออปโตคัปเปลอร์มีภูมิคุ้มกันอย่างสมบูรณ์ต่อผลกระทบของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นสัญญาณจึงได้รับการปกป้องจากการรบกวนและการดักจับ ประการสุดท้าย ออปโตคัปเปลอร์สามารถใช้งานร่วมกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ได้อย่างสมบูรณ์