1. מדוע להשתמש במכשירי מצמד אופטי במעגל?
דרישות לבידוד חשמלי. העברת אותות נדרשת בין מעגלי A ו- B, אך רמת אספקת החשמל בין שני המעגלים גדולה מדי, האחד הוא מאות וולט, והשני הוא רק כמה וולט. שתי מערכות אספקת חשמל עם הבדלים עצומים אינן יכולות לחלוק את אספקת החשמל. מעגל A מחובר לחשמל חזק, וקיים סיכון להלם חשמלי בעת יצירת קשר עם גוף האדם, ולכן עליו להיות מבודד. לוח B המעגל הוא החלק שגוף האדם נוגע בו לעתים קרובות, ואין לערבב מתח גבוה מסוכן. בין השניים, יש צורך להשלים את העברת האות, אך גם חייב להיות מבודד חשמלית. השימוש במכשירים בעלי עכבה גבוהה כמו מעגלי מגבר תפעוליים, והעברת אותות מתח אנלוגיים חלשים על ידי המעגל, הופכים את עיבוד האנטי-הפרעות של המעגל לדבר יותר בעייתי - הפרעות הרעש המעורבות מערוצים שונים עשויות להיות הפוכות. , "שקוע" האות השימושי. בנוסף לבטיחות המגע האנושי, יש להתחשב גם בבטיחות מכשירי המעגל. כאשר צד הקלט של מצמד האופטי ניזוק מפגיעת מתח חזק (שדה), המעגל בצד הפלט יכול להיות בטוח עקב בידודו של מצמד האופטיקה.
ארבע הסיבות לעיל תרמו למחקר, פיתוח ויישום מעשי של מכשירי מצמד אופטי. הפונקציה הבסיסית של מצמד האופטי היא לבודד ביעילות את מעגלי הקלט והפלט; הוא יכול להעביר אותות בצורה של אור; יש לו השפעה טובה נגד הפרעות; המעגל בצד הפלט יכול למנוע הכנסת מתח חזק במידה מסוימת והלם.
2. מאפיינים כלליים של התקני צימוד פוטואלקטריים:
1. מאפיינים מבניים: צד הקלט משתמש בדרך כלל בדיודות פולטות אור, ובצד הפלט משתמשים בפוטו-טרנזיסטורים, מעגלים משולבים וצורות אחרות ליישום המרה חשמלית-אופטית-חשמלית והעברת אותות.
2. יש העברת אור בין צדי הקלט והפלט, אך אין חיבור ישיר לחשמל. נוכחותו ועוצמתו של אות הכניסה שולטים בעוצמת האור של הדיודה פולטת האור, וצד הפלט מקבל את אות האור, ומוציא אות מתח או זרם בהתאם לעוצמה הרגישה לאור.
3. בצדדי הקלט והפלט יש בידוד חשמלי גבוה, ומתח הבידוד הוא בדרך כלל מעל 2000 וולט. זה יכול להעביר אותות AC ו- DC, ולצד הפלט יכולת פלט נוכחית מסוימת, וחלקם יכולים להניע ישירות ממסרים קטנים. התקני מצמדים אופטיים מסוג מיוחד יכולים להעביר באופן לינארי אותות AC ו- DC במילוולט ואפילו במיקרו וולט.
4. בשל המאפיינים המבניים של מצמד האופטי, צדי הקלט והפלט זקוקים לספקי כוח עצמאיים מבודדים זה מזה, כלומר לשני ספקי כוח ללא נקודת "קרקע משותפת". צד הכניסה של הסוגים הראשונים והשניים הבאים של מצמדים אופטיים מספק את נתיב זרם הקלט על ידי מתח האות, אך למעשה למעגל אות הכניסה יש גם ענף אספקת חשמל; בעוד שמצמד האופטי הליניארי, צד הקלט וצד הפלט מחוברים ישירות ישנם שני סוגים של ספקי כוח מבודדים.
3. במעגל ממיר התדרים, ישנם שלושה סוגים של התקני צימוד פוטואלקטריים המשמשים לעיתים קרובות:
1. מצמד פוטו-טריודה, כגון PC816, PC817, 4N35 וכו ', משמש לעתים קרובות בדגימת מתח המוצא ובמעגל מגבר מתח השגיאה במעגל אספקת החשמל המיתוג, ומשמש גם במעגל קלט האות הדיגיטלי של המהפך. מסוף בקרה. המבנה הוא הפשוט ביותר, צד הקלט מורכב מדיודה פולטת אור, וצד הפלט מורכב משלישיית רגיש לאור, המשמשת בעיקר לבידוד ולהעברת אותות מיתוג;
2. הסוג השני הוא מצמד פוטו משולב, כגון 6N137, HCPL2601 וכו '. צינור הזוהר בצד הקלט מאמץ סוג חדש של חומר זוהר עם אפקט עיכוב נמוך, וצד הפלט מורכב ממעגל שער ומטרנזיסטור שוטקי. , שמשפר מאוד את שיפור הביצועים. מהירות תגובת התדרים גבוהה בהרבה מזו של מצמד הצילום הטריודה, והיא משמשת גם במעגל איתור התקלות של ממיר התדרים ומעגל אספקת החשמל המיתוג;
3. הסוג השלישי הוא מצמד אופטי ליניארי, כגון A7840. המבנה והביצועים שונים לגמרי משני התקני המצמד האופטי. במעגל הוא משמש בעיקר להעברה לינארית של אותות אנלוגיים חלשים ברמת mV. במעגל ממיר התדרים, הוא משמש לעתים קרובות לדגימה והגברה של עיבוד זרם המוצא, ולעיבוד דגימה והגברה של מתח DC לולאה ראשי.
4. מדידה ובדיקה מקוונת של הסוג הראשון של מכשיר מצמד האופטי:
לסוג הראשון של מצמד אופטי יש ירידת מתח עבודה של כ -1.2 וולט בכניסה, זרם כניסה מרבי של 50mA, וערך יישום אופייני של 10 mA; זרם היציאה המקסימלי הוא בערך 1A, כך שהוא יכול להניע ישירות ממסרים קטנים, וירידת מתח הרוויה ביציאה נמוכה מ- 0.4 וולט. ניתן להשתמש בו להעברת אותות בתדר נמוך יותר ואותות DC בעשרות kHz. ישנן דרישות קוטביות למתח / זרם הקלט. כאשר נוצר נתיב זרם קדימה, שני הפינים בצד הפלט מציגים מצב נתיב. כאשר הזרם הקדמי נמוך מערך מסוים או הנושא מתח הפוך מסוים, שני הפינים בצד הפלט נמצאים במצב פתוח.
שיטות מדידה:
הילוך הדיודה של המונה הדיגיטלי, ירידת המתח הקדמית של צד קלט המדידה היא 1.2 וולט, וההפך אינסופי. ירידות המתח החיוביות והשליליות או ערכי ההתנגדות בצד הפלט - כולם קרובים לאינסוף.
קובץ ההתנגדות x10k של מד המצביע, נמדד בסיכות 1 ו -2 שלו, יש הבדל ברור בהתנגדות חיובית ושלילית, ההתנגדות קדימה היא בערך עשרות kΩ, ההתנגדות ההפוכה היא אינסופית; 3 ו -4 סיכות יש אינסוף התנגדות קדימה ואחור.
שיטת מדידה של שני מטרים. השתמש בקובץ ההתנגדות x10k של המולטימטר האנלוגי (שיכול לספק 15 וולט או 9 וולט, עשרות פלט זרם μA), חבר את סיכות 1 ו -2 בכיוון החיובי (עט שחור עם סיכה אחת) והשתמש בקובץ ההתנגדות של מטר אחר כדי מדוד x1k 1 ערך ההתנגדות של סיכה 3, כאשר סיכה 4 וסיכה 1 מחוברים, ערך ההתנגדות בין סיכות 2 ל -3 יהיה בערך 4kΩ. אם הסיכה 20 וסיכה 1 מנותקים, ההתנגדות בין סיכות 2 ל -3 תהיה אינסופית.
ניתן לחבר ספק כוח DC בסדרה כדי להגביל את זרם הכניסה לפחות מ -10 mA. כאשר מעגל הקלט מופעל, ההתנגדות של פינים 3 ו -4 במצב נתיב, וכאשר מעגל הקלט פתוח, ערך ההתנגדות של סיכות 3 ו -4 הוא אינסופי.
המוצר השני שלנו:
