Optronai yra esminiai šiuolaikinės elektronikos elementai, nes jie užtikrina elektrinę izoliaciją tarp grandinių ir leidžia perduoti signalus be tiesioginio fizinio kontakto. Renkantis idealų komponentą, atsižvelgiama į tokius pavadinimus kaip PC817 ir TLP521 Jie nuolat pateikiami kaip nuorodos praktiniuose pritaikymuose ir elektroniniuose mazguose.
Išsamiai supraskite, kaip veikia šie įrenginiaiOptronų, jų savybių ir pagrindinių skirtumų tarp tokių modelių kaip PC817 ir TLP521 supratimas yra labai svarbus tiek mėgėjams, tiek profesionalams. Šiame straipsnyje nagrinėjami visi aspektai, būtini norint įvaldyti optronų naudojimą ir pasirinkimą, integruojant techninę informaciją ir aiškius pavyzdžius, siekiant maksimalaus našumo ir saugumo bet kurioje grandinėje.
Kas yra optronas?
Un optronas – taip pat vadinamas optoizoliatorius o optinis izoliatorius— yra elektroninis komponentas, skirtas perduoti elektros signalus tarp dviejų grandinės dalių, kurias reikia elektriškai izoliuoti. Apskritai jis veikia dėl to, kad šviesos sklidimas ir priėmimas kapsulėje, kuri fiziškai atskiria dvi grandines. Be to, pagrindiniame veikimo režime Kaip veikia nuolatinės srovės keitiklis gali apimti komponentus, kuriems naudinga optinė izoliacija, siekiant pagerinti našumą ir saugą.
Optrono viduje yra šviesos diodas (LED, dažniausiai infraraudonųjų spindulių) kuris, gavęs elektrinį signalą, skleidžia šviesą. Šią šviesą sugauna šviesai jautrus elementas —paprastai fototranzistorius — esantis kelių milimetrų atstumu vienas nuo kito ir užsandarintas tame pačiame korpuse, tačiau be tiesioginio elektrinio ryšio tarp jų. Optinis signalas fiksuoja informaciją ir perduoda ją į antrinę grandinę per fototranzistorių, kuris reaguoja į šviesą įsijungdamas arba išsijungdamas.
Ši struktūra užtikrina, kad aukštas elektros izoliacijos lygis, neleisdamos įtampos svyravimams ar šuoliams vienoje grandinėje pažeisti kitos sistemos pusės. Dėl šios priežasties jie plačiai naudojami Pramoninės valdymo sistemos, sąsajos su mikrovaldikliais, kietojo kūno relėmis ir galios keitikliais.
Optrono vidinė struktūra ir veikimas
La Tipinė optrono struktūra Jį sudaro:
- Šviečiantis šviesos diodasPaprastai infraraudonųjų spindulių, prijungtas prie komponento įvesties pusės.
- Šviesai jautrus elementasPaprastai tai fototranzistorius, nors, priklausomai nuo taikymo, taip pat randamos versijos su fototriaku arba fotodiodu.
- Izoliacinis hermetizavimasPaprastai jie yra įdėti į 4 kontaktų DIP tipo plastiką (DIP4), kuris užtikrina gerą izoliaciją ir lengvą montavimą ant plokštės.
El Šviečiantis šviesos diodas Jis gauna elektros srovę įėjime ir skleidžia infraraudonąją šviesą, priklausomai nuo tos srovės intensyvumo. fototranzistorius Priėmimo elementas aktyvuojamas pagal gautą šviesą, leisdamas srovei tekėti per išėjimo pusę. Taigi, bet koks skaitmeninis signalas gali būti perduodamas tarp dviejų atskirų grandinės dalių be jokio realaus elektros jungimo!
Dažniausiai naudojami modeliai: PC817 ir TLP521
Tarp siūlomų modelių ypač išsiskiria du: PC817 ir TLP521Abu yra itin populiarūs analoginėje, skaitmeninėje ir galios elektronikoje dėl savo tvirtumo, kompaktiško dydžio, mažos kainos ir lengvo integravimo.
PC817 optronas
El PC817 Tai 4 kontaktų DIP kapsulėje įkapsuliuotas optronas, plačiai naudojamas duomenų izoliacijos plokštėse, mikrovaldiklių sistemose ir reliniuose moduliuose. Jame yra:
- Infraraudonųjų spindulių šviesos diodas įėjime (1 ir 2 kaiščiai).
- Fototranzistorius išėjime (3 ir 4 kaiščiai).
PIN kodo konfigūracija PC817 modelyje:
- 1 kaištis (LED anodas): kur tiekiamas įvesties signalas.
- 2 kaištis (LED katodas): prijungtas prie įėjimo grandinės įžeminimo arba grįžtamojo ryšio.
- 3 kaištis (fototranzistoriaus kolektorius): grandinės išėjimas.
- 4 kaištis (fototranzistoriaus spinduolis): paprastai prijungtas prie imtuvo grandinės įžeminimo.
Išsiskiria savo Izoliacijos įtampa iki 5 kV, mažas energijos suvartojimas ir paprastas naudojimas tais atvejais, kai reikalinga apsauga mikrovaldikliams, TTL loginiams įrenginiams, „Arduino“, „Raspberry Pi“ ir kt. Be to, jis yra labai patikimas ir turi variantų su skirtingomis charakteristikomis, kad būtų galima prisitaikyti prie skirtingų izoliacijos ar greičio reikalavimų. Be to, projektuose, kuriuose naudojama kietojo kūno relėsPC817 gali būti pagrindinis komponentas, užtikrinantis jūsų sistemos apsaugą ir tinkamą veikimą.
Kai kurie jo Techninės specifikacijos garsas:
- LED tiesioginė įtampa: 1,25 V.
- Maksimali kolektoriaus srovė: 50 mA.
- Maksimali kolektoriaus-emitterio įtampa: 80 V.
- Darbo dažnis: iki 80 kHz.
- Darbinė temperatūra: -30–100 ºC.
- Maksimalus išsisklaidymas: 200 mW.
Svarbus dalykas PC817 Nors jis yra tvirtas, jį visada reikėtų naudoti esant žemesnei nei maksimaliai įtampai ir srovei, kad būtų užtikrintas jo tarnavimo laikas. Pavyzdžiui, jo niekada negalima veikiami kolektoriaus srovės, viršijančios 50 mA, arba temperatūros, viršijančios rekomenduojamą diapazoną.
TLP521 optronas
El TLP521 Tai dar vienas klasikinis galios elektronikos ir perjungimo maitinimo šaltinių elementas. Jo struktūra labai panaši į PC817, tačiau jis turi tam tikrų specifikacijų skirtumų ir dažnai naudojamas kaip grįžtamojo ryšio elementas perjungimo maitinimo šaltiniuose. Maitinimo sistemose taip pat patartina pasikonsultuoti su... kaip išsirinkti tinkamus komponentus kad būtų užtikrintas tinkamas veikimas.
Apima a Silicio fototranzistorius, optiškai sujungtas su galio arsenido infraraudonųjų spindulių šviesos dioduKorpusas taip pat yra 4 kontaktų DIP ir suteikia aukšta izoliacijos įtampa, paprastai didesnė nei 5 kV.
Paprastai jis derinamas su tokiais komponentais kaip TL431 įdiegti grįžtamojo ryšio sistemas reguliuojamuose maitinimo šaltiniuose, nes tai užtikrina gana tiesinį ir tikslų atsaką, jei laikomasi veikimo ir temperatūros sąlygų.
Kaip ir PC817, TLP521 yra įvairių variantų ir, priklausomai nuo prieinamumo ir taikymo reikalavimų, gali būti pakeistas tokiais modeliais kaip NTE3098, PC123 arba PC17T1.
Veikimo principas: kaip jie veikia grandinėje?
El Abiejų optronų pagrindinis veikimo principas yra identiškas.Kai skleidžiantis šviesos diodas įjungiamas (siunčiant signalą arba impulsą), jis skleidžia infraraudonąją spinduliuotę. Šią šviesą aptinka fototranzistorius, kuris savo ruožtu persijungia tarp laidžios ir nelaidžios būsenos, priklausomai nuo to, ar gauna šviesą. Norėdami pagilinti savo žinias, galite pasikonsultuoti su Kaip išbandyti optroną.
Šis mechanizmas leidžia:
- Skaitmeninio signalo perdavimas optiškai
- galvaninė izoliacija bendra suma tarp dviejų grandinės pusių
- Apsauga nuo įtampos šuolių, elektrinis triukšmas arba pavojingi potencialų skirtumai
Šiuos įrenginius įprasta rasti pramoninių valdymo sistemų įvestis, kietojo kūno relėse ir kaip saugos barjerai elektroninėje įrangoje.
Tipiniai PC817 ir TLP521 taikymo būdai
Šie optronai išsiskiria savo naudojimu:
- Signalo izoliacijos grandinėsJie atskiria valdymo grandinę (mažos galios elektroniką) ir apkrovos grandinę (didelės galios arba pavojingos įtampos).
- Mikrovaldiklių ir skaitmeninių sistemų sąsajosJie leidžia prijungti jutiklius, pavaras ar reles, veikiančias esant didesnei įtampai ir srovei nei palaikomos mikrovaldiklio, be pavojaus juos pažeisti.
- Perjungiami maitinimo šaltiniaiTLP521 ypač naudojamas įtampos grįžtamojo ryšio ir valdymo sistemose, dažniausiai derinamas su integrine grandine, siekiant gauti tikslią įtampos atskaitos vertę.
- Izoliacija duomenų perdavimo ir ryšio metuPašalinkite triukšmą ir bendro įžeminimo problemas duomenų magistralėse ir analoginiuose / skaitmeniniuose signaluose.
Be to, jų galima rasti buitiniuose prietaisuose, pramoninėse valdymo sistemose, automatizavimo sistemose, namų automatizavimo sistemose, triukšmingų signalų sujungimo sistemose ir bet kurioje grandinėje, kuriai reikia saugiai atskirti dvi sistemos dalis.
PC817 prijungimo pavyzdys ir naudojimo schema
Dažnas atvejis tiems, kurie įgyvendina PC817 yra naudoti jį kaip izoliuotą signalo jungiklį:
- Įėjimo dalyje. Loginis signalas per ribojamąjį rezistorių prijungiamas prie optrono šviesos diodo.
- Išvesties pusė Jame yra fototranzistorius, kurio kolektorius jungiamas prie teigiamo maitinimo šaltinio (pavyzdžiui, 5 V), o emiteris – prie žemės. Tarp kolektoriaus ir Vcc yra įdėtas traukos rezistorius. Kai šviesos diodas šviečia, fototranzistorius praleidžia srovę ir „traukia“ signalą į žemę, generuodamas žemą lygį išėjime.
Šis mazgas leidžia aktyvuoti reles, daug energijos suvartojančius įrenginius arba maitinimo grandines iš žemos įtampos elektroninių sistemų, tokių kaip mikrovaldikliai, joms nepakenkiant. Norėdami sužinoti daugiau apie jo taikymą, žr. kietojo kūno relės.
Atsiliepimai perjungiamuosiuose maitinimo šaltiniuose: naudojant TLP521
En perjungimo maitinimo šaltiniaiIzoliacija yra būtina norint atskirti pirminę ir antrinę dalis. TLP521dėl savo tiesiškumo ir atsako jis derinamas su TL431 (vidinis klaidos stiprintuvas su 2.5 V etalonine įtampa), kad būtų atliktas išvesties grįžtamasis ryšysGera nuoroda į Kaip veikia retųjų žemių elementai (REE) gali padėti valdyti ir valdyti komponentus.
Principas yra toks:
- El TL431 Jis stebi išėjimo įtampą; jei aptinka padidėjimą, reguliuoja išėjimą, kad padidėtų srovė, praeinanti per TLP521 optrono šviesos diodą.
- Reaguodamas į tai, antrinės pusės fototranzistorius praleidžia daugiau elektros, sumažindamas maitinimo šaltinio darbo ciklą ir taip sumažindamas išėjimo įtampą.
- Jei išėjimo įtampa sumažėja, procesas vyksta atvirkštine tvarka, taip subalansuojant galutinę įtampą.
Ši technika garantuoja tikslų ir saugų reguliavimą maitinimo šaltiniuose, neleidžiant antrinėje apvijoje susidarantiems viršįtampiams būti perduotiems į pirminę apviją ir leidžiant abu apvijas izoliuoti, išlaikant valdymo ryšį.
Svarbu atkreipti dėmesį Optronų srovės stiprinimo koeficientas (CTR) gali skirtis priklausomai nuo temperatūros, todėl tikslumo reikalaujančiose taikymo srityse patartina atidžiai pasirinkti modelius ir sukonfigūruoti varžos vertes taip, kad grandinė veiktų optrono tiesinėje zonoje, vengiant persotinimo ar didelių poslinkių.
Praktiniai naudojimo ir saugos patarimai
Vieniems PC817 ir TLP521 optronai veikia teisingai ir patikimai Patartina:
- Įėjime visada naudokite srovės ribotuvus apsaugoti infraraudonųjų spindulių šviesos diodą.
- Neviršykite duomenų lape nurodytų maksimalių srovės ir įtampos verčių. (ypač kolektoriaus srovė išėjime).
- Laikykitės darbinės temperatūros diapazono siekiant užtikrinti optinio perdavimo koeficiento stabilumą.
- Tiksliose taikymo srityse venkite dirbti arti optinio perdavimo kreivės kraštinių verčių.
Teisingas plokštės dizainas, bėgių išdėstymas ir tinkamų pakuočių pasirinkimas leidžia pasiekti maksimali elektros izoliacija ir sumažinti trukdžių riziką.
Ekvivalentiškumai, alternatyvos ir variantai
Rinkoje yra lygiaverčiai šių optronų modeliai. Pavyzdžiui, PC817 Jis turi variantų, vadinamų PC817A, PC817B, PC817C ir PC817D, kurie skiriasi stiprinimo koeficientu (CTR), kad atitiktų skirtingas taikymo sritis. Be to, yra alternatyvų, tokių kaip 6N136, 4N25, MOC3021, MOC3041, kurį galima naudoti panašiose konfigūracijose.
Savo ruožtu TLP521 konkrečiais atvejais gali būti pakeistas PC123, NTE3098 arba PC17T1, tačiau visada patartina patikrinti duomenų lapus, kad būtų patvirtintas elektrinių ir mechaninių parametrų suderinamumas.
Optronų naudojimo pranašumai
Tarp daugelio optronų naudojimo privalumų yra PC817 ir TLP521 apima:
- Visiška galvaninė izoliacija tarp pavojingų grandinių ir jautrios elektronikos.
- Apsauga nuo viršįtampių, įtampos šuolių ir iškrovų.
- Elektros trukdžių ir triukšmo sumažinimas kurie galėtų sutrikdyti skaitmeninių sistemų veikimą.
- Mažas dydis ir lengva integracija ant bet kurios elektroninės plokštės.
Praktiniai pavyzdžiai ir realus pritaikymas
Kai kurios taikymo sritys, kuriose būtina naudoti šiuos įrenginius, yra šios:
- Buitinių prietaisų arba kintamosios srovės apkrovų valdymas naudojant mažus impulsus iš mikrovaldikliųOptronas leidžia aktyvuoti relę arba triaką nepažeidžiant mikrovaldiklio.
- Triukšmingų signalų atskyrimas komunikacijoje tarp valdybų, pašalinant bendras įžeminimo problemas.
- Pramoninių šaltinių galios reguliavimas, optiniu grįžtamuoju ryšiu naudojant TLP521 ir .
- Skaitmeninių įėjimų ir išėjimų apsauga PLC, automatizavimo, robotų ir namų automatizavimo sistemose.
Be to, yra įvairių 1–8 kanalų modulių, pagrįstų šiais optronais, skirtų keliems valdymo signalams izoliuoti.
