Optocoupler нь реле жолоодож чадах уу?

Микроконтроллерийг (MCU) өндөр хүчдэлийн түр зуураас тусгаарлах оролдлого нь ихэвчлэн инженерийн сэтгэл дундуур байдаг. Логик түвшний гаралтаас шууд механик реле жолоодох гэж оролдох үед та бүрэлдэхүүн хэсгийн шаталт эсвэл маш найдваргүй сэлгэн залгалттай тулгарч магадгүй юм. Оптокоуплер ба релеийг хослуулах нь гальваник тусгаарлалтыг бий болгох, дуу чимээний бат бөх дархлааг хангах үйлдвэрлэлийн стандарт хэвээр байна. Гэсэн хэдий ч эдгээр хоёр мэдрэмтгий бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг шууд холбох нь техник хангамжийн маш хатуу хязгаарлалтыг агуулдаг. Эдгээр математикийн хил хязгаарыг үл тоомсорлох нь хэлхээний бүрэн бүтэн байдлыг алдагдуулж, талбайн гэнэтийн эвдрэлд хүргэдэг. Энэхүү иж бүрэн гарын авлага нь шууд хөтчийн тохиргоонд зориулсан цахилгааны яг тодорхой босгыг судалж, гадаад транзисторыг хэзээ заавал ашиглах ёстойг тайлбарладаг. Та илүүдэл 'ачааны шүтэх' инженерчлэлээс зайлсхийхийн тулд бэлэн модулиудыг хэрхэн үр дүнтэй үнэлэх талаар сурах болно. Мөн бид таны бүхэл бүтэн системд найдвартай, урт хугацааны сэлгэн залгах ажиллагааг баталгаажуулах практик зохион байгуулалтын стратегиудыг хамардаг.

Гол арга хэмжээ

• Стандарт optocouplers (PC817 гэх мэт) нь ~50mA гаралтаар хатуу хязгаарлагддаг; ороомгийн эсэргүүцэл 300 Ом-оос хэтрээгүй тохиолдолд дулааны эвдрэлийг эрсдэлгүйгээр стандарт релений ороомогуудыг шууд жолоодох боломжгүй.

• Найдвартай хэлхээний дизайн нь релед шаардлагатай живэх гүйдлийг зохицуулахын тулд оптокоуплерийг NPN/PNP транзистортой хослуулахыг шаарддаг.

• Урьдчилан бүтээсэн олон арилжааны модулиуд нь үндэслэлээ хуваалцах замаар өөрсдийн зорилгоо алддаг; Жинхэнэ тусгаарлалт нь тусдаа тэжээлийн хангамж, нийтлэг газардуулга холбогчийг (жишээ нь, JD_VCC) зайлуулах шаардлагатай.

• Үйлдвэрлэлийн түвшний найдвартай байдал нь optocoupler-ийн Current Transfer Ratio (CTR) -аас ихээхэн хамаардаг - прототипүүд нь 50% CTR-тэй ажиллах боломжтой боловч бөөнөөр үйлдвэрлэхэд багц алдаа гарахаас сэргийлэхийн тулд >200% CTR шаардлагатай.

Инженерийн бодит байдал: Шууд хөтөч ба транзисторын тусламж

Инженерүүд шууд жолоодлогын босгоны талаар байнга маргаж байдаг. Бид математикийн хатуу хязгаарыг нарийн тодорхойлох ёстой. Стандарт optocoupler нь онолын хувьд өндөр өвөрмөц, бага чадлын релеийг шууд жолоодох боломжтой. Жишээлбэл, 22мА шаардлагатай 5V релейг авч үзье. Аюулгүй байдлын үүднээс ороомгийн эсэргүүцэл 300 Ом-оос дээш байх ёстой. Шууд жолоодлого нь үнэмлэхүй дээд зэрэглэлд ойрхон ажилладаг. Ихэнх стандарт оптокоуплерууд коллекторын тасралтгүй гүйдлийг 50 мА орчим хязгаарладаг. Аливаа бүрэлдэхүүн хэсгийг үнэмлэхүй дээд хязгаарынхаа 90% -иар ажиллуулах нь эцсийн дулааны доройтлыг баталгаажуулдаг. Эдгээр хил хязгаарыг үл тоомсорлосноор та урт хугацааны найдвартай байдлыг алдагдуулдаг.

Дараа нь бид стандарт шилдэг туршлагыг нарийвчлан тайлбарлах ёстой. Үйлдвэрийн болон арилжааны релений 90 гаруй хувьд шаардлагатай живэх гүйдэл нь оптокоуплерийн хүчин чадлаас давсан байдаг. Стандарт 5V эсвэл 12V реле нь ихэвчлэн 70mA-аас 120mA хооронд татдаг. Та гадаад транзисторыг нэвтрүүлэх ёстой. BC547 (NPN) эсвэл BC557 (PNP) зэрэг төхөөрөмжүүд нь боломжтой гүйдлийг нэмэгдүүлдэг. Оптокоуплер нь энэ хоёрдогч транзисторын суурийг зүгээр л сольдог. Дараа нь транзистор нь хүнд реле ороомгийн ачааллыг найдвартай зохицуулдаг. Энэ нь үйлдвэрлэлийн дизайны маргаангүй стандартыг илэрхийлдэг.

Илүү цэвэрхэн байхын тулд фотодарлингтоны хувилбаруудыг авч үзье. Бид FOD852 гэх мэт өөр нэг бүрэлдэхүүн хэсэгтэй шийдлийг танилцуулж байна. Эдгээр тусгай төхөөрөмжүүд нь дотоод Дарлингтон хосыг ашигладаг. Тэд илүү өндөр ачааллын гүйдлийг найдвартай зохицуулдаг. Зарим загвар нь 150 мА хүртэл амархан живдэг. Та гадаад транзисторын хэрэгцээг бүрэн тойрч гардаг. Энэ нь дунд түвшний ачаалалд төгс тохирно. Энэ нь үнэ цэнэтэй ПХБ-ийн үл хөдлөх хөрөнгийг хэмнэж, нийт бүрэлдэхүүн хэсгийн тоог бууруулдаг.

Инженерүүд яагаад оптокоуплер релейг тодорхойлдог вэ (Үндсэн тусгаарлалтаас гадна)

Бизнесийн асуудлыг тодорхой тайлбарлая. Тоног төхөөрөмжийн сул зогсолт нь үйлдвэрүүдэд цагт хэдэн мянган доллар зарцуулдаг. Микроконтроллерыг дахин тохируулдаг нь муу зохион бүтээгдсэн хяналтын системд сөргөөр нөлөөлдөг. Цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцоо (EMI) ба арын EMF нь индуктив ачааллыг сэлгэхээс тасралтгүй үүсдэг. Механик контакт нээгдэх үед энэ нь асар их хүчдэлийн огцом өсөлтийг үүсгэдэг. Эдгээр түр зуурын үйл явц нь таны нарийн хяналтын логик руу буцаж очдог. Тэд санах ойн регистрийг шивж, системийг бүрэн дахин тохируулахыг албаддаг. Бат бөх хэрэгжүүлж байна Optocoupler Relays нь эдгээр өртөг өндөртэй талбайн эвдрэлээс сэргийлдэг.

Оптокоуплерууд урт утсыг хэрхэн тэсвэрлэдэгийг тайлбарла. Та ихэвчлэн метрийн зайд байрлах хүнд ачааг хянах шаардлагатай болдог. Хүчдэлийн уналт нь урт утсанд нөлөөлдөг. Шууд BJT транзисторын суурь нь хол зайд аймшигтай ажилладаг. Тэд өндөр давтамжийн хэлбэлзэлд өртөмтгий хэвээр байна. Утасны дагуух шимэгчийн багтаамж нь мэдрэмтгий суурь дохиог эвддэг. Optocouplers үүнийг маш нарийн шийддэг. LED жолоодохын тулд хүчирхэг гүйдлийн гогцоо шаардлагатай. Энэ нь шугамын дагуух бага зэргийн хүчдэлийн хэлбэлзлийг үл тоомсорлодог. Оптик дамжуулалт нь хүрээлэн буй орчны цахилгааны дуу чимээнд маш их дархлаатай хэвээр байна.

Дараа нь 'аюулгүй' физик гал хамгаалагчийн ойлголтыг авч үзье. Индуктив ороомог нь чөлөөтэй эргэх (нисдэг) ​​диод шаарддаг. Эдгээр диодууд нь урвуу хүчдэлийн огцом өсөлтийг аюулгүйгээр тараадаг. Заримдаа диодууд нь сүйрэлд хүргэдэг. Богино холболттой диод нь хэлхээг аюулгүйгээр зогсооно. Нээлттэй хэлхээтэй диод нь их хэмжээний баяжуулалтыг нэвтрүүлэх боломжийг олгодог. Урвуу хүчдэлийн огцом өсөлт нь шууд драйверийг шууд устгах болно. Optocoupler реле нь хямд өртөгтэй, золиослолын саад тотгор болж ажилладаг. Тэд хурдан шатдаг. Тэд үнэтэй мастер хяналтын самбарыг хамгаалдаг. Арван центийн оптокоуплерыг солих нь бизнесийн маш сайн ойлголт юм.

Нарийн төвөгтэй зохион байгуулалтанд тэдний асар их ашиг тусыг онцлон тэмдэглэ. Цэвэр буцах замыг чиглүүлэх нь өтгөн загварт бүтцийн хувьд хязгаарлагдмал байдаг. Та ихэвчлэн ПХБ-ийн орон зайн хязгаарлалттай тулгардаг. Optoisolators нь дизайнерыг газардуулгын гогцоог тусгаарлах боломжийг олгодог. Тэд гальваник холболтыг бүхэлд нь эвддэг. Газрын гогцоо нь аварга том антен шиг ажилладаг. Тэд мотор болон тэжээлийн эх үүсвэрээс төөрсөн RF-ийн дуу чимээг авдаг. Тэдгээрийг эвдэх нь бүтцийн бүрэн бүтэн байдал, чимээгүй логик ажиллагааг баталгаажуулдаг.

Optocoupler Relay модуль дахь 'Хуваалцсан газар' урхи

Бид дэлхий даяар тусгаарлах схемийг устгах нийтлэг асуудлыг шийдвэрлэх ёстой. Хямдхан, бэлэн хавтангууд үйлдвэрлэгчдийн зах зээлийг дүүргэдэг. Үүнийг бид 'ачааны шашинт' инженерийн цоорхой гэж нэрлэдэг. Дизайнерууд нь Optocoupler Relay Module сохроор. Тэд MCU-ийн VCC ба GND-ийг релений VCC ба GND-тэй шууд холбодог. Энд гальваник тусгаарлалт бүрэн хүчингүй болно. Өндөр хүчдэлийн дуу чимээ нь газрын дундах онгоцоор чөлөөтэй дамждаг. Оптик саад нь бүхэлдээ илүүдэл болж хувирдаг.

Жинхэнэ физик тусгаарлалтад хүрэхийн тулд тусгай архитектур шаардлагатай. 'JD_VCC' холбогчийн үүргийг сайтар тайлбарла. Та энэ чухал холбогчийг ихэнх стандарт модулиуд дээрээс олж болно. Энэ нь логик цахилгаан төмөр зам болон ороомгийн цахилгаан төмөр замыг холбодог. Тусгаарлахын тулд та үүнийг арилгах хэрэгтэй. Шаардлагатай архитектурыг тодорхой зааж өг. MCU нь optocoupler-ийн дотоод LED-ийг зөвхөн эрчим хүчээр хангадаг. Бүрэн бие даасан тэжээлийн хангамж нь JD_VCC зүүгээр дамжуулан релений ороомог жолооддог. Хоёр салангид хэлхээ нь газардуулгын холболтыг хэзээ ч хуваалцах ёсгүй.

Худалдан авахаасаа өмнө бэлэн байгаа модулиудыг сайтар үнэл. Үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглах модулиудыг хайж олохдоо тэдгээрийн схемийг сайтар шалгана уу. Худалдан авагчдад зориулсан үнэлгээний хатуу шалгуурыг бий болгох.

• Тусгаарлагдсан логик болон ачааллын тэжээлийн оролт байгаа эсэхийг шалгана уу.

• JD_VCC толгой эсвэл ижил төстэй тусгаарлагч холбогч байгаа эсэхийг шалгана уу.

• Тус бүр ороомог болгонд самбар дээрх нисдэг диодын хамгаалалт байгаа эсэхийг шалгаарай.

• ПХБ дээр тодорхой чиглүүлсэн биет тусгаарлах өргөн цоорхойг (мөлхөгч) баталгаажуулна уу.

Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн сонголт: CTR хүлцэл ба үйлдвэрлэлийн эрсдэл

Хүрээний одоогийн шилжүүлгийн харьцаа (CTR) нь чухал хэмжигдэхүүн юм. Инженерүүд мэдээллийн хуудасны энэ чухал параметрийг ихэвчлэн үл тоомсорлодог. CTR-ийг цахилгаан үр ашгийн хэмжүүр гэж ойлгоорой. Энэ нь гаралтын гүйдэл ба оролтын гүйдлийн харьцааг заадаг. Хоёрдогч транзисторын ханалтыг баталгаажуулахын тулд оптокоуплерт хангалттай гүйдэл хэрэгтэй. Хэрэв та LED-ийг 5 мА-аар тэжээх юм бол 50% CTR нь коллектор дээр ердөө 2.5 мА гарна. Энэ хамгийн бага гүйдэл нь таны гадаад NPN транзисторыг өдөөж чадахгүй байж магадгүй.

Прототипийн амжилтыг масс үйлдвэрлэлийн бодит байдлаас ялгаатай. Ердийн үйлдвэрлэлийн эрсдлийг шалгана уу. Лабораторийн прототип нь вандан сандал дээр төгс ажиллах боломжтой. Та өргөн CTR хүлцэлтэй optocoupler ашиглаж болно. Стандарт PC817 савнууд нь 50% -аас 600% хооронд хэлбэлздэг. Та нэг нэгжийг туршиж үзээрэй. Энэ нь сайхан ажилладаг. Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн зөрүү нь 10,000 нэгжийн үйлдвэрлэлийн явцад хүчтэй цохилт өгдөг. Олон тооны optocouplers 50% доод ирмэг дээр буух болно. Энэ зөрүү нь гайхалтай өндөр бүтэлгүйтлийн түвшинг бий болгодог.

Материалын тооцоонд (МБ) хатуу хүлцлийн шийдлүүдийг зааж өгнө үү. Та үйлдвэрлэсэн бүх нэгжийн найдвартай ханалтыг баталгаажуулах ёстой. Өндөр CTR оптокоуплеруудыг тодорхой сонго. PC817X3 нь хамгийн багадаа >200% CTR-ийг баталгаажуулдаг. Энэхүү энгийн Монголбанкны шинэчлэлт нь багцын алдаа гарахаас сэргийлдэг. Энэ нь релений цахилгаан транзисторын үндсэн хөтчийн гүйдлийг хангадаг.

Оролтын жолоодлогын мэдээллийн хуудсыг чанд дагаж мөрдөхийг онцлон тэмдэглэ. Одоогийн хязгаарлах резисторын утгыг яг тооцоолох хэрэгцээг онцлон тэмдэглэ. Та энэ тооцоог optocoupler LED-ийн урагшлах хүчдэл дээр үндэслэн хийнэ. Энэ нь ихэвчлэн 1.2V ба 1.4V хооронд хэлбэлздэг. Энэ резисторын утгыг таамаглах нь сүйрэлд хүргэдэг. Хэт бага эсэргүүцэл нь уулзвараар хэт их гүйдэл үүсгэдэг. Энэ нь диодын дутуу задралыг үүсгэдэг. LED нь цаг хугацааны явцад аажмаар буурдаг. Эцсийн эцэст, оптик холбоос бүхэлдээ бүтэлгүйтдэг.

ПХБ-ийн зохион байгуулалт ба оптоизоляци: Зөв стратегийг үнэлэх

Системд оптокоуплер хэрэгтэй юу? Шийдвэрийг бодитойгоор гаргах. Заримдаа энэ нь зүгээр л муу ПХБ-ийн дизайн хийхэд боолт болдог. Инженерүүд самбарт шаардлагагүй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэмэхээсээ өмнө дотоод чиглүүлэлтийн стратегиа үнэлэх ёстой.

А хандлагыг шалгана уу: Техник хангамжийн байршлын шийдэл. 5V-ээс 5V хүртэлх логик домайнуудад цэвэр техник хангамжийн зохион байгуулалт гайхалтай ажилладаг. Та optocoupler-ийг бүхэлд нь орхигдуулдаг. Төгс ПХБ-ийн зохион байгуулалт нь дуу чимээг хангалттай дарах боломжийг олгодог. Та одыг газардуулах нарийн арга техникийг ашиглах ёстой. Шилжүүлэгч ачааллын ойролцоо электролитийн конденсаторыг стратегийн дагуу байрлуулна. Өндөр гүйдлийн ул мөрийг мэдрэмтгий логик шугамуудаас физикийн хувьд хол байлга. Та optocoupler-ийн BOM зардлыг хэмнэдэг. Та самбарын нарийн төвөгтэй байдлыг багасгадаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь зохион байгуулалтын томоохон туршлага шаарддаг.

Б хандлагыг шалгана уу: Зөөлөн тусгаарлах шийдэл. Энэ аргад анхдагчаар optocoupler орно. Энэ нь сорилттой цахилгаан орчинд асар их үнэ цэнийг өгдөг. Алсын модуль стек хийх хувилбаруудыг авч үзье. Холимог өндөр хүчдэлийн орчин үүнийг шаарддаг. Заримдаа чиглүүлэлтийн зай нь одны хамгийн тохиромжтой газардуулга хийхэд хэтэрхий хязгаарлагдмал хэвээр байна. Та зүгээр л бие махбодийн хувьд ул мөрийг салгаж чадахгүй. Оптокоуплер нэмэх нь хамгийн өндөр ROI шийдвэр болно. Энэ нь төгс физик зохион байгуулалт боломжгүй бол логик тогтвортой байдлыг баталгаажуулдаг.

Дүгнэлт

Дүгнэлт: Оптокоуплер нь релейг шууд жолоодох боломжтой. Мэргэжлийн инженерийн стандартууд үүнийг хийх нь ховор байдаг. Та тодорхой бага гүйдлийн ороомог эсвэл фотодарлингтон ашиглах үед л шууд жолоодох оролдлого хийх хэрэгтэй. Стандарт ачааллын хувьд шууд хөтөч дээр найдах нь системийн урт наслалтад ихээхэн хохирол учруулдаг.

Эцсийн зөвлөмж: Хамгийн их найдвартай байхын тулд эдгээр тодорхой алхамуудыг дагана уу. Нэгдүгээрт, найдвартай гүйдэл олшруулахын тулд дискрет NPN/PNP транзисторыг нэгтгэнэ. Хоёрдугаарт, багцын бүтэлгүйтлээс зайлсхийхийн тулд олноор үйлдвэрлэхэд зориулж Монголбанкны CTR хүлцлийг хатуу удирдаарай. Эцэст нь, таны тэжээлийн хангамжийг үнэхээр салгасан эсэхийг шалгаарай. Оптик тусгаарлахын жинхэнэ ашиг тусыг ойлгохын тулд хамтарсан газар холбогчийг зайлуул.

Түгээмэл асуултууд

Асуулт: Оптокоуплер байсан ч реле унтарсан үед яагаад миний MCU дахин тохируулагддаг вэ?

Хариулт: Та логик тал болон реле ороомгийн хажуугийн хооронд нэгдсэн газардуулгатай байх магадлалтай эсвэл реле ороомог дээр чөлөөтэй эргэх диод дутуу байна. Арын EMF нь нийтлэг газрын хавтгайгаар оптик саадыг давж байна.

Асуулт: Би 12V автомашины реле жолоодоход PC817 ашиглаж болох уу?

Х: Үгүй. Автомашины реле нь ихэвчлэн 100мА-аас 200мА татдаг бөгөөд энэ нь PC817-ийн ~50mA коллекторын хамгийн их гүйдлээс хол давсан байна. Та зуучлагч цахилгаан транзисторыг жолоодохын тулд PC817 ашиглах ёстой.

А: Стандарт релений самбар дээрх JD_VCC зүү ямар зориулалттай вэ?

Хариулт: Энэ нь хэрэглэгчдэд реле ороомгийн цахилгааны төмөр замыг optocoupler-ийн логик тэжээлийн төмөр замаас салгах боломжийг олгодог. JD_VCC-д бие даасан тэжээлийн эх үүсвэр нийлүүлэх нь эдгээр самбар дээр жинхэнэ гальваник тусгаарлалтад хүрэх цорын ганц арга зам юм.