Optoakoplagailuak, seinale optikoak bitarteko gisa erabiliz zirkuituak konektatzen dituztenak, zehaztasun handia ezinbestekoa den arloetan akustikan, medikuntzan eta industrian bezalakoetan aktibo dauden elementuak dira, duten moldakortasun eta fidagarritasun handiagatik, hala nola iraunkortasunagatik eta isolamenduagatik.
Baina noiz eta zer egoeratan funtzionatzen du optoakoplagailuak, eta zein da haren printzipioa? Edo fotoakoplagailua zure elektronikako lanean erabiltzen duzunean, baliteke ez jakitea nola aukeratu eta erabili. Izan ere, optoakoplagailua askotan "fototransistore" eta "fotodiodo" hitzekin nahasten da. Horregatik, artikulu honetan zer den fotoakoplagailu bat aurkeztuko da.
Zer da fotoakoplagailu bat?
Optoakoplagailua osagai elektroniko bat da, eta bere etimologia optiko da.
akoplagailua, hau da, "argiarekin akoplatzea". Batzuetan optoakoplagailu, isolatzaile optiko, isolamendu optiko eta abar bezala ere ezagutzen da. Argia igortzen duen elementu batez eta argia jasotzen duen elementu batez osatuta dago, eta sarrerako aldeko zirkuitua eta irteerako aldeko zirkuitua seinale optikoaren bidez lotzen ditu. Ez dago konexio elektrikorik zirkuitu hauen artean, beste era batera esanda, isolamendu egoeran daude. Beraz, sarreraren eta irteeraren arteko zirkuituaren konexioa bereizita dago eta seinalea bakarrik transmititzen da. Konektatu modu seguruan sarrerako eta irteerako tentsio maila nabarmen desberdinak dituzten zirkuituak, tentsio handiko isolamenduarekin sarreraren eta irteeraren artean.
Gainera, argi-seinale hau transmitituz edo blokeatuz, etengailu gisa jokatzen du. Printzipio eta mekanismo zehatzak geroago azalduko dira, baina fotoakoplagailuaren argia igortzen duen elementua LED bat (argia igortzen duen diodoa) da.
1960ko hamarkadatik 1970eko hamarkadara, LEDak asmatu eta haien aurrerapen teknologikoak nabarmenak izan zirenean,optoelektronikaboom bat bihurtu zen. Garai hartan, hainbatgailu optikoakasmatu ziren, eta akoplagailu fotoelektrikoa horietako bat izan zen. Ondoren, optoelektronika azkar sartu zen gure bizitzetan.
① Printzipioa/mekanismoa
Optoakoplagailuaren printzipioa da argia igortzen duen elementuak sarrerako seinale elektrikoa argi bihurtzen duela, eta argia jasotzen duen elementuak argiaren itzulera-seinale elektrikoa irteerako zirkuituari transmititzen diola. Argia igortzen duen elementua eta argia jasotzen duen elementua kanpoko argi-blokearen barrualdean daude, eta biak elkarren aurrez aurre daude argia transmititzeko.
Argi-igorle elementuetan erabiltzen den erdieroalea LEDa (argi-igorle diodoa) da. Bestalde, argia jasotzen duten gailuetan erabiltzen diren erdieroale mota asko daude, erabilera-ingurunearen, kanpoko tamainaren, prezioaren eta abarren arabera, baina, oro har, gehien erabiltzen dena fototransistorea da.
Funtzionatzen ez dutenean, fototransistoreek erdieroale arruntek duten korrontearen zati txiki bat eramaten dute. Argia bertan sartzen denean, fototransistoreak indar fotoelektroeragile bat sortzen du P motako erdieroalearen eta N motako erdieroalearen gainazalean, N motako erdieroaleko zuloak p eskualdera isurtzen dira, p eskualdeko elektroi askeko erdieroalea n eskualdera isurtzen da, eta korrontea igarotzen da.
Fototransistoreak ez dira fotodiodoak bezain sentikorrak, baina irteera sarrerako seinalea ehunka eta 1.000 aldiz anplifikatzeko efektua ere badute (barne-eremu elektrikoa dela eta). Beraz, seinale ahulak ere jasotzeko bezain sentikorrak dira, eta hori abantaila bat da.
Izan ere, ikusten dugun “argi-blokeatzailea” printzipio eta mekanismo bera duen gailu elektroniko bat da.
Hala ere, argi-etengailuak normalean sentsore gisa erabiltzen dira eta beren eginkizuna betetzen dute argia blokeatzen duen objektu bat argia igortzen duen elementuaren eta argia jasotzen duen elementuaren artean pasatuz. Adibidez, salmenta-makinetan eta kutxazain automatikoetan txanponak eta billeteak detektatzeko erabil daitezke.
② Ezaugarriak
Optoakoplagailuak seinaleak argiaren bidez transmititzen dituenez, sarrera aldearen eta irteera aldearen arteko isolamendua ezaugarri garrantzitsua da. Isolamendu handia ez da erraz kaltetzen zaratak, baina zirkuitu hurbilen arteko korronte-fluxu ustekabekoa ere eragozten du, eta hori oso eraginkorra da segurtasunari dagokionez. Eta egitura bera nahiko sinplea eta arrazoizkoa da.
Bere historia luzea dela eta, hainbat fabrikatzaileren produktu sorta zabala ere abantaila paregabea da optoakoplagailuen kasuan. Kontaktu fisikorik ez dagoenez, piezen arteko higadura txikia da eta bizitza luzeagoa. Bestalde, badira ezaugarri batzuk ere: argi-eraginkortasuna erraz alda daiteke, LEDa poliki-poliki hondatuko baita denborarekin eta tenperatura-aldaketekin.
Batez ere plastiko gardenaren barneko osagaia denbora luzez lainotuta dagoenean, ezin da argiztapen ona jaso. Hala ere, edozein kasutan, iraupena luzeegia da kontaktu mekanikoaren kontaktuarekin alderatuta.
Fototransistoreak, oro har, fotodiodoak baino motelagoak dira, beraz, ez dira abiadura handiko komunikazioetarako erabiltzen. Hala ere, hau ez da desabantaila bat, osagai batzuek anplifikazio zirkuituak baitituzte irteeran abiadura handitzeko. Izan ere, ez da zirkuitu elektroniko guztiek abiadura handitu beharrik.
③ Erabilera
Akoplagailu fotoelektrikoakbatez ere kommutazio-eragiketarako erabiltzen dira. Zirkuitua etengailua piztuz piztuko da, baina goiko ezaugarrien ikuspuntutik, batez ere isolamenduaren eta iraupen luzearen ikuspuntutik, fidagarritasun handia behar duten eszenatokietarako egokia da. Adibidez, zarata elektronika medikoen eta audio-ekipoen/komunikazio-ekipoen etsaia da.
Motorren sistemetan ere erabiltzen da. Motorra erabiltzearen arrazoia da abiadura inbertsoreak kontrolatzen duela gidatzen denean, baina irteera handia dela eta zarata sortzen duela. Zarata horrek ez du motorra bera huts egitea eragingo bakarrik, baita "lurrean" zehar doan fluxua ere, periferikoei eraginez. Bereziki, kableatu luzea duten ekipoek erraz jasotzen dute irteera handiko zarata hori, beraz, fabrikan gertatzen bada, galera handiak eragingo ditu eta batzuetan istripu larriak eragingo ditu. Optoakopladore oso isolatuak erabiliz kommutaziorako, beste zirkuitu eta gailu batzuetan duen eragina minimizatu daiteke.
Bigarrenik, nola aukeratu eta erabili optoakoplagailuak
Nola erabili optoakoplagailu egokia produktuen diseinuan aplikatzeko? Mikrokontrolagailuen garapen-ingeniari hauek optoakoplagailuak nola hautatu eta erabili azalduko dute.
① Beti ireki eta beti itxi
Bi fotoakoplagailu mota daude: tentsiorik aplikatzen ez denean etengailua itzaltzen den mota bat, tentsioa aplikatzen denean etengailua pizten den mota bat, eta tentsiorik ez dagoenean etengailua pizten den mota bat. Aplikatu eta itzali tentsioa aplikatzen denean.
Lehenengoari normalean irekia deitzen zaio, eta bigarrenari normalean itxia. Nola aukeratu, lehenik eta behin, behar duzun zirkuitu motaren araberakoa da.
② Irteerako korrontea eta aplikatutako tentsioa egiaztatu
Fotoakoplagailuek seinalea anplifikatzeko propietatea dute, baina ez dute beti tentsioa eta korrontea nahi bezala pasatzen. Noski, neurtuta dago, baina sarrera aldetik tentsio bat aplikatu behar da nahi den irteerako korrontearen arabera.
Produktuaren fitxa teknikoari erreparatzen badiogu, taula bat ikus dezakegu non ardatz bertikala irteerako korrontea (kolektore-korrontea) den eta ardatz horizontala sarrerako tentsioa (kolektore-igorle tentsioa). Kolektore-korrontea LED argiaren intentsitatearen arabera aldatzen da, beraz, aplikatu tentsioa nahi den irteerako korrontearen arabera.
Hala ere, hemen kalkulatutako irteerako korrontea harrigarriro txikia dela pentsa dezakezu. Hau da LEDaren denboran zehar hondatzea kontuan hartu ondoren oraindik fidagarritasunez irteten den korronte-balioa, beraz, gehienezko balorazioa baino txikiagoa da.
Aitzitik, badira irteerako korrontea ez den handia den kasuak. Beraz, optoakoplagailua aukeratzerakoan, ziurtatu "irteerako korrontea" arretaz egiaztatzen duzula eta harekin bat datorren produktua aukeratzen duzula.
③ Gehienezko korrontea
Eroapen-korronte maximoa optoakoplagailuak eroapenean jasan dezakeen korronte-balio maximoa da. Berriz ere, ziurtatu behar dugu proiektuak zenbat irteera behar duen eta zein den sarrera-tentsioa erosi aurretik. Ziurtatu balio maximoa eta erabilitako korrontea ez direla mugak, baina tarte bat dagoela.
④ Fotokoplagailua behar bezala ezarri
Optoakoplagailu egokia aukeratu ondoren, erabil dezagun benetako proiektu batean. Instalazioa bera erraza da, sarrerako zirkuitu bakoitzari eta irteerako zirkuituari konektatutako terminalak konektatu besterik ez dago. Hala ere, kontuz ibili behar da sarrerako aldea eta irteerako aldea ez desorientatzeko. Beraz, datu-taulan dauden ikurrak ere egiaztatu behar dituzu, PCB plaka marraztu ondoren fotoakoplagailuaren oina gaizki dagoela ez ikusteko.
Argitaratze data: 2023ko uztailak 29