Photocouplerとは何ですか、Photocouplerを選択して使用する方法は？

光学信号を媒体として使用して回路を接続するオプトカプラーは、耐久性や断熱性などの汎用性と信頼性が高いため、音響、医学、産業など、高精度が不可欠な領域でアクティブな要素です。

しかし、いつ、どのような状況下で、オプトカプラーは機能し、その背後にある原則は何ですか？または、自分の電子機器作業で実際にフォトカプラーを使用している場合、それを選択して使用する方法がわからない場合があります。オプトカプラーはしばしば「フォトトランジスタ」および「フォトダイオード」と混同されるためです。したがって、この記事では、フォトカプラーとは何かが紹介されます。
フォトカプラーとは何ですか？

OptoCouplerは電子コンポーネントであり、その語源は光学的です

カプラーは、「光と結合」を意味します。 Optocoupler、光アイソレーター、光断熱材などとも呼ばれることもあります。光発光要素と光受信要素で構成され、入力側回路と出力側回路を光信号を介して接続します。これらの回路、つまり断熱状態では、これらの回路の間に電気接続はありません。したがって、入力と出力の間の回路接続は個別であり、信号のみが送信されます。入力と出力の間の高電圧断熱材で、大幅に異なる入出力電圧レベルで回路を安全に接続します。

さらに、この光信号を送信またはブロックすることにより、スイッチとして機能します。詳細な原理とメカニズムについては後で説明しますが、フォトカプラーの光発現要素はLED（光発光ダイオード）です。

1960年代から1970年代まで、LEDが発明され、その技術的進歩が重要だったとき、Optoelectronicsブームになりました。当時、さまざまです光学デバイス発明され、光電カプラーもその1つでした。その後、Optoelectronicsはすぐに私たちの生活に浸透しました。

①原則/メカニズム

オプトカプラーの原理は、光発光要素が入力電気信号を光に変換し、光を受信する要素がライトバック電気信号を出力側回路に送信することです。光発現要素と光受信要素は、外部光のブロックの内側にあり、光を伝達するために2つは互いに反対になります。

発光要素で使用される半導体は、LED（発光ダイオード）です。一方、使用環境、外部サイズ、価格などに応じて、光受信デバイスで使用される多くの種類の半導体がありますが、一般的に最も一般的に使用されるのはフォトトランジスタです。

動作していないとき、フォトトランス装置は、通常の半導体が行う電流をほとんど持ちません。そこに光入射すると、フォトタンシスターがP型半導体およびN型半導体の表面に光電気駆動力を生成し、N型半導体がP領域に流れ、P領域の遊離電子半導体がN領域に流れ、電流が流れます。

フォトトランジスターはフォトダイオードほど反応するものではありませんが、出力を数百倍から1,000倍の入力信号に増幅する効果もあります（内部電界のため）。したがって、それらは弱い信号でさえ拾うのに十分な敏感であり、これは利点です。

実際、私たちが見る「ライトブロッカー」は、同じ原理とメカニズムを備えた電子デバイスです。

ただし、ライトインターパーターは通常、センサーとして使用され、光放射要素と光受信要素の間にライトブロッキングオブジェクトを渡すことにより役割を実行します。たとえば、自動販売機とATMのコインと紙幣を検出するために使用できます。

②機能

オプトカプラーは光を介して信号を送信するため、入力側と出力側の断熱材が主要な機能です。高い断熱は騒音の影響を容易にすることはありませんが、隣接する回路間の偶発的な電流の流れを防ぎます。これは、安全性の点で非常に効果的です。そして、構造自体は比較的単純で合理的です。

その長い歴史のため、さまざまなメーカーの豊富な製品ラインナップもOptoCouplersのユニークな利点です。物理的な接触がないため、部品間の摩耗は小さく、寿命は長くなります。一方、LEDは時間と温度の変化の経過とともにゆっくりと劣化するため、明るい効率が容易に変動しやすいという特徴もあります。

特に、透明なプラスチックの内部成分が長い間曇っている場合、それは非常に良い光になることはできません。ただし、いずれにせよ、機械的接触の接触と比較して、寿命は長すぎます。

フォトトランジスタは一般にフォトダイオードよりも遅いため、高速通信には使用されません。ただし、一部のコンポーネントには出力側に増幅回路があり、速度を上げるため、これは不利ではありません。実際、すべての電子回路が速度を上げる必要はありません。

③使用法

光電カプラー主に操作の切り替えに使用されます。回路はスイッチをオンにすることでエネルギーを与えますが、上記の特性、特に断熱性と長寿命の観点からは、高い信頼性を必要とするシナリオに適しています。たとえば、騒音は医療用電子機器とオーディオ機器/通信機器の敵です。

また、モータードライブシステムでも使用されています。モーターの理由は、速度が駆動時にインバータによって制御されるが、高出力によりノイズを生成するからです。このノイズは、モーター自体が故障するだけでなく、周辺機器に影響を与える「地面」を流れるようにするだけです。特に、長い配線を備えた機器はこの高出力ノイズを簡単に拾うことができます。そのため、工場で発生した場合、大きな損失を引き起こし、深刻な事故を引き起こすことがあります。切り替えに高度に断熱されたオプトカプラーを使用することにより、他の回路やデバイスへの影響を最小限に抑えることができます。

第二に、OptoCouplersを選択して使用する方法

製品設計に適用するために適切なオプトカプラーを使用する方法は？次のマイクロコントローラー開発エンジニアでは、OptoCouplersの選択と使用方法について説明します。

coint常に開いて、常に閉じてください

フォトカプラーには2つのタイプがあります。電圧が適用されないときにスイッチをオフ（オフ）するタイプ、電圧が印加されたときにスイッチをオン（オフ）するタイプ、電圧がないときにスイッチをオンにするタイプ。電圧が印加されたら、適用してオフにします。

前者は通常開いていると呼ばれ、後者は通常閉じられていると呼ばれます。選択方法は、まず、必要な回路の種類によって異なります。

sutput電流と印加電圧を確認してください

フォトカプラーには、信号を増幅する特性がありますが、常に電圧と電流を通過するとは限りません。もちろん、それは定格ですが、目的の出力電流に従って入力側から電圧を適用する必要があります。

製品データシートを見ると、垂直軸が出力電流（コレクター電流）であり、水平軸が入力電圧（コレクターエミッター電圧）であるチャートを見ることができます。コレクター電流はLED光強度によって異なるため、目的の出力電流に従って電圧を適用します。

ただし、ここで計算された出力電流は驚くほど小さいと思うかもしれません。これは、時間の経過に伴うLEDの劣化を考慮した後も確実に出力できる現在の値であるため、最大評価よりも少ないです。

それどころか、出力電流が大きくない場合があります。したがって、OptoCouplerを選択するときは、「出力電流」を慎重に確認し、それに一致する製品を選択してください。

③最大電流

最大伝導電流は、オプトカプラーが実施する際に耐えることができる最大電流値です。繰り返しますが、プロジェクトが必要な出力量と購入前に入力電圧が何であるかを確認する必要があります。使用される最大値と電流が制限ではなく、マージンがあることを確認してください。

photocouplerを正しく設定します

適切なオプトカプラーを選択したので、実際のプロジェクトで使用してみましょう。インストール自体は簡単です。各入力側回路と出力側回路に接続された端子を接続するだけです。ただし、入力側と出力側を誤って向かわないように注意する必要があります。したがって、データテーブルのシンボルを確認する必要があります。そうすれば、PCBボードを描画した後に光電気カプラーの足が間違っていることがわかりません。