Промишленото електронно оборудване работи в електрически шумни и механично предизвикателни среди. Проблемът е, че компонентите за автоматизация, контрол и инструментация зависят от точните сигнали, без електрически смущения или изкривяване, за да функционират правилно. В резултат на това модулите за оптокуплер често се използват от инженерите като източници на сигнали и като посредници за защита на сигнала между захранването, индустриалните контроли и други компоненти.
В индустриалните приложения модулът Optocoupler е самостоятелно устройство, монтирано на DIN-Rail, което осигурява оптична изолация на сигналния път. В основата му е оптокоуплер, верига със светлинен диод или светодиод и фоточувствително устройство. Входната страна на модула Optocoupler се състои от електрониката на захранването или сигнала и светодиода. Изходът се състои от фоточувствителното устройство (обикновено фототранзистор или фотодиод) в изходната верига. Когато токът се преминава през светодиода, той причинява излъчване на инфрачервена светлина, която активира фоточувствителното устройство, като по този начин позволява токът да премине през изхода на оптокуплера. По този начин изходът на Optocoupler е аналогичен на цифров превключвател, който се включва и изключва в зависимост от наличието на сигнал за входно напрежение.
Ключов параметър на Optocoupler е текущото коефициент на прехвърляне или CTR, което е мярка за съотношението между входните и изходните токове. Докато индустриалните контролери могат да работят без оптокуплер, последният подобрява безопасността, надеждността и точността и избягва потенциалните проблеми при създаването на директни (неизолирани) сигнални връзки.
1. Оптокоуплеровите модули предпазват от електрическа интерференция:От прости сигнали за превключване на механични ограничения до предаване на данни на базата на протокол, всичко в индустриална среда е податливо на електрически шум. Тези сигнали са най -уязвими, ако трябва да изминат някакво разстояние. Тук оптокуприте изолират общия шум от режим, генериран от бездомни токове, преминаващи през заземяването. За да направите това, правилно настройте системата с помощта на Optocoupler, като свържете веригите на източника и приемника, за да отделите заземяващите и сигналните връзки.
2. Модулът Optocoupler свързва веригите с високо напрежение и ниско напрежение:Те могат да бъдат повредени, ако входът на сигнала в индустриалния контролер надвишава наборните ограничения ...... Въпреки това, често е необходимо да се следи нивата на мощност. Например, цифровият вход на PLC може да бъде проектиран да приеме 24 VDC, но трябва да наблюдава натоварването на 220 V AC. Свързването на 220 VAC директно към входа на PLC очевидно ще повреди последното. Следователно модулът за оптокуплер може да приеме вход 220 VAC и да генерира изходно напрежение за обратна връзка в максимално допустимия вход на контролера.
3. Optocoupler модули защитават индустриалните контролери от преходни събития:Преходните процеси са внезапни краткотрайни изблици на напрежение или ток. Въпреки кратката си продължителност, преходните процеси могат да причинят значителни щети на индустриалните контролери. Тук модул за оптокуплер може да се използва като изолационна бариера между индустриалния контролер и всички полеви сензори, които са изложени на пренапрежения или входни токове.
Докато Optocoupler модулите предимно изолират входния сигнал от захранването, някои дизайни помагат да се гарантира качеството на изходния сигнал. Например, някои модули на оптокуплер могат да заменят електромеханичните сигнални релета. Последният обикновено работи с ниски превключващи токове от 2а или по -малко. Това прави оптокуплерите с подобни или по -високи изходни токове, подходящи за подмяна ... но са проектирани да продължат по -дълго, защото няма движещи се части. По-конкретно, електромеханичните релета обикновено работят за 100, 000 до 1, 000, 000 ......, но релетата на базата на оптокуплер могат да продължат десетилетия. В допълнение, оптикуплерните модули избягват електромеханичните проблеми на задната електромотивна сила и отскачането на сигнала.
Бързото превключване на твърдото състояние на базата на Optocoupler ги прави подходящи за широк спектър от натоварвания на системата с висока мощност. Оптокуплерите също могат да допълват индустриалните захранвания с изолация.
Високоскоростни превключващи оптокупчици също защитават стандартните сигнали за управление и управление на контрола, като модулация на ширината на импулса или PWM и Modbus RS485, за да назовем само два примера. Тук свързването на базата на свързване на EMI се свежда до минимум чрез изолиране на контролера и приемащия елемент.
Откриване на нулев с Optocoupler модули
Някои приложения, базирани на променлив ток, изискват свръх нулево откриване, което е измерване на прехода на променлив сигнал, тъй като се превключва над и под нулата. Тук схемата за свръх нула позволява на контролера да измерва честотата и фазата на формата на вълната, както и тесният импулс, който се образува на изхода всеки път, когато променливотоковият сигнал пресича точката 0 V. Вариациите на веригата за свръх-нулев детектор изобилстват, но веригата на базата на Optocoupler е превъзходна. Optocoupler осигурява бариера за изолация на шума между променливотоковия сигнал и контролера ... много модули на Optocoupler дори имат вградени нулеви вериги за откриване, за да се сведе до минимум броя на устройството.
Когато Optocoupler допълва захранването, той обикновено изолира системата DC/AC, AC/AC, AC/DC или DC/DC конвертор в контрола за контрол на обратната връзка на захранването (заедно с входния страничен трансформатор). Това подреждане елиминира всички директни проводими пътища между входа на мощността и всички изходни терминали (и всички свързани полеви устройства, двигатели или други товари) за по -безопасен, по -ефективен дизайн. На оборудване, което редовно се превключва между много различни състояния на мощност, оптокулярите могат (дори до десетки kV/μsec) да предпазят захранването от преходни напрежения в общ режим. При приложения с високо напрежение, оптокуприте могат също да изключат токовете на земния контур, причинени от различни захранвания и са проектирани да имат малка разлика в потенциала на заземяването, като по този начин елиминират проблемите с електрическия шум в общ режим.
Как да изберете модул Optocoupler
Това са основните параметри, които определят най -подходящия избор на модул Optocoupler.
Входно напрежение- Определете максималното напрежение на входния сигнал и изберете модул Optocoupler над границата.
Изходно напрежение и ток- Уверете се, че изходът на Optocoupler може да се справи с напрежението и тока, изисквани от приложението. Някои модули на оптокуплер имат висок ток или оценки на изхода на високо напрежение.
Време за реакция- Всеки оптокуплер, използван за високоскоростна сигнализация, се нуждае от време за реакция в микросекунди (μsec).
Монтаж- Optocoupler вериги могат да бъдат изградени от нулата, но модулите за монтаж на DIN-RAIL са лесни за инсталиране.