Kako deluje optični sklopnik?

Uvod

Optični sklopnik, imenovan tudi optični izolator ali opto-izolator, je elektronska komponenta, ki se uporablja za izolacijo enega vezja od drugega, hkrati pa omogoča, da informacije prehajajo od enega do drugega. Optični sklopnik se uporablja za različne namene, vključno z izolacijo signala, premikom nivoja napetosti, omejevanjem toka, zmanjševanjem šuma itd. V tem članku bomo razpravljali o tem, kako optični sklopnik deluje in kako se uporablja.

Kaj je optocoupler?

Optični sklopnik je sestavljen iz dveh delov; LED (svetleča dioda) in fototranzistor, fotodioda ali fotoupor, ki sta ločena z majhno razdaljo in nameščena v ohišju, neprepustnem za svetlobo. LED je na eni strani ohišja, fototranzistor, fotodioda ali fotoupor pa na drugi strani.

Ko se na LED priključi napetost, ta oddaja svetlobo, ki nato sveti na fototranzistor, fotodiodo ali fotoupor. Ta svetloba sproži fototranzistor, fotodiodo ali fotoupor in omogoči tok skozi njih. Z nadzorom količine svetlobe, ki jo oddaja LED, lahko optični sklopnik nadzoruje tok skozi fototranzistor, fotodiodo ali fotoupor.

Kako deluje optični sklopnik?

Optični sklopnik je zasnovan tako, da omogoča, da informacije prehajajo iz enega tokokroga v drugega, medtem ko obe tokokrogi popolnoma izolira drug od drugega. LED in fototranzistor, fotodioda ali fotorezistor sta nameščena znotraj ohišja, tako da nista v fizičnem stiku drug z drugim. Zaradi tega je optični sklopnik odlično orodje za izolacijo enega vezja od drugega.

Ko se na LED priključi napetost, oddaja svetlobo, ki potuje čez zračno režo in sveti na fototranzistor, fotodiodo ali fotoupor. Ta svetloba sproži fototranzistor, fotodiodo ali fotoupor in omogoči tok skozi njih. Z nadzorom količine svetlobe, ki jo oddaja LED, lahko optični sklopnik nadzoruje količino toka, ki teče skozi fototranzistor.

Optični sklopnik deluje tako, da pretvori električni signal v svetlobni signal, ki nato sproži fototranzistor. Ko se fototranzistor sproži, omogoči pretok toka med obema vezjema. Ta tokovni tok se lahko uporablja za različne namene, vključno s premikom nivoja napetosti, omejevanjem toka, izolacijo signala, zmanjševanjem šuma in več.

Vrste optospojnikov

Obstaja več vrst optičnih sklopnikov, vključno z:

1. Fototranzistorski optični sklopniki - Ti optični sklopniki uporabljajo fototranzistor za zaznavanje svetlobe in omogočajo pretok toka skozenj.

2. Fotodiodni optični sklopniki – ti optični sklopniki uporabljajo fotodiodo za zaznavanje svetlobe in omogočajo pretok toka skozi njo.

3. Fotouporni optosklopniki - Ti optični sklopniki uporabljajo fotoupor za zaznavanje svetlobe in omogočajo pretok toka skozenj.

4. Polprevodniški releji - Ti optični sklopniki uporabljajo kombinacijo LED in enega ali več MOSFET-ov za vklop in izklop toka.

5. Nizi optičnih sklopnikov - Ti optični sklopniki vsebujejo več fototranzistorjev, fotodiod ali fotouporov na enem čipu.

Uporaba optospojnikov

Optični sklopniki imajo široko paleto aplikacij v različnih elektronskih sistemih. Nekatere običajne uporabe optičnih sklopnikov vključujejo:

1. Izolacija signala - optični sklopniki se uporabljajo za izolacijo signalov od enega vezja do drugega. To je še posebej uporabno v sistemih, kjer obstaja visoka napetostna razlika med vezji.

2. Omejevanje toka - optični sklopniki se lahko uporabljajo za omejevanje količine toka, ki teče med vezji. To je uporabno za zaščito občutljivih komponent v vezju.

3. Premik nivoja napetosti - Optični sklopniki se lahko uporabljajo za premik nivoja napetosti signala iz enega tokokroga v drugega.

4. Zmanjšanje hrupa - Optični sklopniki se lahko uporabljajo za zmanjšanje količine hrupa, ki se vnese v vezje.

5. Preklapljanje moči - Optični spojniki se lahko uporabljajo za vklop in izklop napajanja v vezju.

Prednosti optospojnikov

Uporaba optičnih sklopnikov v elektronskih sistemih ima več prednosti, vključno z:

1. Odpornost proti hrupu - optični sklopniki so odporni na električni šum, zaradi česar so idealni za uporabo v hrupnem okolju.

2. Izolacija - optični sklopniki zagotavljajo popolno električno izolacijo med vezji, zaradi česar so idealni za uporabo v visokonapetostnih sistemih.

3. Nizka poraba energije - optični spojniki za delovanje potrebujejo zelo malo energije, zaradi česar so idealni za sisteme, ki delujejo na baterije.

4. Visoke hitrosti preklapljanja - optični spojniki se lahko vklopijo in izklopijo zelo hitro, zaradi česar so idealni za uporabo v sistemih z visoko hitrostjo.

5. Majhna velikost - optični sklopniki so običajno zelo majhni, zaradi česar so idealni za uporabo v prostorsko omejenih aplikacijah.

Slabosti optospojnikov

Obstaja tudi nekaj pomanjkljivosti pri uporabi optičnih sklopnikov v elektronskih sistemih, vključno z:

1. Omejena pasovna širina – optični sklopniki imajo omejeno pasovno širino, kar lahko omeji njihovo uporabnost pri visokofrekvenčnih aplikacijah.

2. Temperaturna občutljivost - optični sklopniki so lahko občutljivi na spremembe temperature, kar lahko vpliva na njihovo delovanje.

3. Stroški - optični sklopniki so lahko dražji od drugih vrst elektronskih komponent, zaradi česar so lahko manj privlačni s stroškovnega vidika.

Zaključek

Optični sklopniki so pomembna komponenta v številnih elektronskih sistemih. Zagotavljajo zanesljivo izolacijo brez hrupa med tokokrogi, zaradi česar so idealni za uporabo v visokonapetostnih, hrupnih okoljih. So tudi hitri, majhni in za delovanje potrebujejo zelo malo energije. Na splošno so optični sklopniki zmogljivo orodje za izolacijo, premikanje in omejevanje električnih signalov v elektronskih sistemih.