Оптик дохиог орчин болгон ашиглан хэлхээг холбодог опто холбогч нь бат бөх чанар, дулаалга зэрэг өндөр уян хатан байдал, найдвартай байдлаасаа шалтгаалан акустик, анагаах ухаан, үйлдвэрлэл зэрэг өндөр нарийвчлал зайлшгүй шаардлагатай салбарт идэвхтэй элемент юм.
Гэхдээ опто холбогч хэзээ, ямар нөхцөлд ажилладаг вэ, түүний цаад зарчим нь юу вэ? Эсвэл та өөрийн электроникийн ажилд фото холбогчийг үнэхээр ашиглах үед үүнийг хэрхэн сонгож, ашиглахаа мэдэхгүй байж магадгүй юм. Учир нь опто холбогчийг ихэвчлэн "фототрансистор" ба "фотодиод"-той андуурдаг. Тиймээс энэ нийтлэлд фото холбогч гэж юу болохыг танилцуулах болно.
Фото холбогч гэж юу вэ?
Оптокуплер нь оптик гаралтай электрон бүрэлдэхүүн хэсэг юм
холбогч, энэ нь "гэрэлтэй холбох" гэсэн утгатай. Заримдаа опто холбогч, оптик тусгаарлагч, оптик тусгаарлагч гэх мэт гэж нэрлэдэг. Энэ нь гэрэл ялгаруулах элемент ба гэрэл хүлээн авах элементээс бүрдэх бөгөөд оролтын талын хэлхээ ба гаралтын талын хэлхээг оптик дохиогоор холбодог. Эдгээр хэлхээний хооронд цахилгаан холболт байхгүй, өөрөөр хэлбэл тусгаарлагчийн төлөвт байна. Тиймээс оролт ба гаралтын хоорондох хэлхээний холболт тусдаа бөгөөд зөвхөн дохио дамжуулагдана. Оролт ба гаралтын хооронд өндөр хүчдэлийн тусгаарлагчтай, оролт ба гаралтын хүчдэлийн түвшин мэдэгдэхүйц ялгаатай хэлхээг найдвартай холбоно уу.
Үүнээс гадна, энэ гэрлийн дохиог дамжуулах эсвэл хаах замаар унтраалгын үүрэг гүйцэтгэдэг. Дэлгэрэнгүй зарчим болон механизмыг дараа нь тайлбарлах боловч фото холбогчийн гэрэл ялгаруулдаг элемент нь LED (гэрэл ялгаруулдаг диод) юм.
1960-аад оноос 1970-аад он хүртэл, LED гэрэл зохион бүтээгдэж, технологийн дэвшил нь мэдэгдэхүйц байх үед,оптоэлектроникогцом өсөлт болсон. Тэр үед янз бүрийноптик төхөөрөмжүүдзохион бүтээсэн бөгөөд фотоэлектрик холбогч нь тэдний нэг байв. Үүний дараа оптоэлектроникууд бидний амьдралд хурдан нэвтэрсэн.
1 Зарчим/механизм
Опто холбогчийн зарчим нь гэрэл ялгаруулдаг элемент нь оролтын цахилгаан дохиог гэрэл болгон хувиргадаг бөгөөд гэрэл хүлээн авагч элемент нь гэрлийн буцах цахилгаан дохиог гаралтын талын хэлхээнд дамжуулдаг. Гэрэл ялгаруулдаг элемент болон гэрэл хүлээн авагч элемент нь гадаад гэрлийн блокийн дотор талд байрладаг бөгөөд хоёулаа гэрэл дамжуулахын тулд бие биенийхээ эсрэг талд байрладаг.
Гэрэл ялгаруулдаг элементүүдэд ашигладаг хагас дамжуулагч нь LED (гэрэл ялгаруулдаг диод) юм. Нөгөөтэйгүүр, гэрэл хүлээн авдаг төхөөрөмжүүдэд ашиглалтын орчин, гадаад хэмжээ, үнэ гэх мэтээс хамааран олон төрлийн хагас дамжуулагч ашигладаг боловч ерөнхийдөө хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг нь фототранзистор юм.
Ажиллахгүй үед фототранзисторууд нь ердийн хагас дамжуулагчтай харьцуулахад бага гүйдэл дамжуулдаг. Тэнд гэрэл тусах үед фототранзистор нь P төрлийн хагас дамжуулагч болон N төрлийн хагас дамжуулагчийн гадаргуу дээр фотоцахилгаан хөдөлгөгч хүч үүсгэдэг бөгөөд N төрлийн хагас дамжуулагчийн нүхнүүд нь p бүс рүү урсаж, p бүс дэх чөлөөт электрон хагас дамжуулагч нь n бүс рүү урсаж, гүйдэл урсах болно.
Фототранзисторууд нь фотодиод шиг хариу үйлдэл үзүүлдэггүй боловч гаралтыг оролтын дохионоос хэдэн зуугаас 1000 дахин ихэсгэх нөлөөтэй (дотоод цахилгаан орны улмаас). Тиймээс тэдгээр нь сул дохиог ч хүлээн авахад хангалттай мэдрэмтгий байдаг нь давуу тал юм.
Үнэндээ бидний харж буй “гэрлийн хаагч” нь ижил зарчим, механизмтай электрон төхөөрөмж юм.
Гэсэн хэдий ч гэрлийн таслуурыг ихэвчлэн мэдрэгч болгон ашигладаг бөгөөд гэрэл ялгаруулдаг элемент болон гэрэл хүлээн авдаг элементийн хооронд гэрэл хаах объектыг дамжуулах замаар үүргээ гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, үүнийг автомат машин болон АТМ-д байгаа зоос, мөнгөн дэвсгэртийг илрүүлэхэд ашиглаж болно.
2 Онцлог шинж чанарууд
Опто холбогч нь гэрлээр дамжуулан дохио дамжуулдаг тул оролтын тал болон гаралтын талын хоорондох тусгаарлагч нь гол онцлог юм. Өндөр тусгаарлагч нь дуу чимээнд амархан өртдөггүй боловч зэргэлдээ хэлхээний хоорондох санамсаргүй гүйдлийн урсгалаас сэргийлдэг бөгөөд энэ нь аюулгүй байдлын хувьд маш үр дүнтэй юм. Мөн бүтэц нь өөрөө харьцангуй энгийн бөгөөд боломжийн юм.
Урт хугацааны түүхтэй тул төрөл бүрийн үйлдвэрлэгчдийн баялаг бүтээгдэхүүний жагсаалт нь оптик холбогчдын өвөрмөц давуу тал юм. Бие махбодийн холбоо байхгүй тул эд ангийн хоорондох элэгдэл бага, ашиглалтын хугацаа урт байдаг. Нөгөөтэйгүүр, LED нь цаг хугацаа өнгөрөх тусам аажмаар мууддаг тул гэрэлтэлтийн үр ашиг нь хэлбэлзэхэд хялбар байдаг онцлог шинж чанарууд бас байдаг.
Ялангуяа тунгалаг хуванцарын дотор талын хэсэг удаан хугацаанд үүлэрхэг болоход гэрэл сайн байж чадахгүй. Гэсэн хэдий ч ямар ч тохиолдолд механик контакттай харьцуулахад ашиглалтын хугацаа хэтэрхий урт байдаг.
Фототранзисторууд нь ерөнхийдөө фотодиодоос удаан байдаг тул тэдгээрийг өндөр хурдны холбоонд ашигладаггүй. Гэсэн хэдий ч энэ нь сул тал биш юм, учир нь зарим бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь хурдыг нэмэгдүүлэхийн тулд гаралтын талдаа олшруулах хэлхээтэй байдаг. Үнэндээ бүх электрон хэлхээ хурдыг нэмэгдүүлэх шаардлагагүй.
③ Хэрэглээ
Фотоэлектрик холбогчголчлон унтраалгын ажиллагаанд ашиглагддаг. Хэлхээг унтраалгыг асаах замаар эрчим хүчээр хангах боловч дээрх шинж чанарууд, ялангуяа дулаалга болон урт хугацааны ашиглалтын үүднээс авч үзвэл өндөр найдвартай байдал шаарддаг нөхцөл байдалд тохиромжтой. Жишээлбэл, дуу чимээ нь эмнэлгийн электроник болон аудио тоног төхөөрөмж/холбооны тоног төхөөрөмжийн дайсан юм.
Үүнийг мөн моторын хөтлөгч системд ашигладаг. Моторын шалтгаан нь хөдөлгүүрийг жолоодох үед хурдыг инвертер хянадаг боловч өндөр гаралтаас болж дуу чимээ гаргадаг. Энэхүү дуу чимээ нь мотор өөрөө эвдэрээд зогсохгүй "газраар" урсах нь захын төхөөрөмжүүдэд нөлөөлдөг. Ялангуяа урт утастай тоног төхөөрөмж нь энэхүү өндөр гаралтын дуу чимээг амархан шингээдэг тул хэрэв энэ нь үйлдвэрт тохиолдвол их хэмжээний алдагдалд хүргэж, заримдаа ноцтой осолд хүргэдэг. Шилжүүлэлтэд өндөр дулаалгатай опто холбогч ашигласнаар бусад хэлхээ болон төхөөрөмжид үзүүлэх нөлөөллийг хамгийн бага хэмжээнд байлгаж болно.
Хоёрдугаарт, оптикоуплерийг хэрхэн сонгох, ашиглах вэ
Бүтээгдэхүүний дизайнд хэрэглэхэд тохиромжтой опто холбогчийг хэрхэн ашиглах вэ? Дараах микроконтроллер хөгжүүлэлтийн инженерүүд опто холбогчийг хэрхэн сонгож, ашиглахыг тайлбарлах болно.
① Үргэлж нээлттэй, үргэлж хаалттай
Фото холбогч хоёр төрөл байдаг: хүчдэл өгөхгүй үед унтраалга унтардаг (унтраадаг) төрөл, хүчдэл өгөх үед унтраалга асаалттай (унтраадаг) төрөл, хүчдэл байхгүй үед унтраалга асаалттай байдаг төрөл. Хүчдэл өгөхөд асааж, унтраадаг.
Эхнийхийг хэвийн нээлттэй, сүүлийнхийг хэвийн хаалттай гэж нэрлэдэг. Хэрхэн сонгох нь юуны түрүүнд танд ямар төрлийн хэлхээ хэрэгтэй байгаагаас хамаарна.
2 Гаралтын гүйдэл болон хэрэглэсэн хүчдэлийг шалгана уу
Фото холбогч нь дохиог өсгөх шинж чанартай боловч хүчдэл болон гүйдлийг дур мэдэн дамжуулдаггүй. Мэдээжийн хэрэг, энэ нь нэрлэсэн боловч хүссэн гаралтын гүйдлийн дагуу оролтын талаас хүчдэл өгөх шаардлагатай.
Хэрэв бид бүтээгдэхүүний өгөгдлийн хуудсыг харвал босоо тэнхлэг нь гаралтын гүйдэл (коллекторын гүйдэл), хэвтээ тэнхлэг нь оролтын хүчдэл (коллектор-эмиттерийн хүчдэл) байх графикийг харж болно. Коллекторын гүйдэл нь LED гэрлийн эрчимээс хамаарч өөр өөр байдаг тул хүссэн гаралтын гүйдлийн дагуу хүчдэлийг хэрэглэнэ.
Гэсэн хэдий ч энд тооцоолсон гаралтын гүйдэл гайхалтай бага гэж та бодож магадгүй юм. Энэ нь LED-ийн цаг хугацааны явцад муудсан байдлыг харгалзан үзвэл найдвартай гаргаж болох гүйдлийн утга тул хамгийн их үнэлгээнээс бага байна.
Харин ч эсрэгээрээ гаралтын гүйдэл тийм ч их биш тохиолдол байдаг. Тиймээс оптик холбогч сонгохдоо "гаралтын гүйдэл"-ийг сайтар шалгаж, түүнд тохирох бүтээгдэхүүнийг сонгохоо мартуузай.
③ Хамгийн их гүйдэл
Хамгийн их дамжуулах гүйдэл гэдэг нь оптик холбогч дамжуулах үед тэсвэрлэх хамгийн их гүйдлийн утга юм. Дахин хэлэхэд, бид худалдан авахаасаа өмнө төсөлд хэр их гаралт шаардлагатай, оролтын хүчдэл хэд болохыг мэдэж байх хэрэгтэй. Хамгийн их утга болон ашигласан гүйдэл нь хязгаар биш, харин тодорхой хэмжээний хязгаар байгаа эсэхийг шалгаарай.
④ Фото холбогчийг зөв тохируулна уу
Зөв оптик холбогчийг сонгосны дараа үүнийг бодит төсөлд ашиглацгаая. Суурилуулалт нь өөрөө хялбар бөгөөд оролтын талын хэлхээ болон гаралтын талын хэлхээ тус бүрт холбогдсон терминалуудыг холбоход л хангалттай. Гэсэн хэдий ч оролтын тал болон гаралтын талыг буруу чиглүүлэхээс болгоомжлох хэрэгтэй. Тиймээс та өгөгдлийн хүснэгт дэх тэмдэглэгээг шалгах хэрэгтэй бөгөөд ингэснээр та хэлхээний самбарыг зурсны дараа фотоэлектрик холбогчийн хөл буруу байгааг олж мэдэхгүй.
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 7-р сарын 29