Echipamentele electronice industriale funcționează în medii zgomotoase din punct de vedere mecanic. Problema este că componentele de automatizare, control și instrumentare depind de semnale exacte fără interferențe electrice sau distorsionare pentru a funcționa corect. Drept urmare, modulele Optocoupler sunt adesea utilizate de ingineri ca surse de semnal și ca intermediari de protecție a semnalului între sursele de alimentare, controalele industriale și alte componente.
În aplicațiile industriale, un modul OptoCoupler este un dispozitiv de auto-rail auto-conținut, care asigură o izolare optică a căii de semnal. În centrul său se află un optocoupler, un circuit cu o diodă sau un LED care emite lumină și un dispozitiv fotosensibil. Partea de intrare a modulului Optocoupler este formată din electronice de intrare de putere sau semnal și LED. Ieșirea este formată din dispozitivul fotosensibil (de obicei un fototransistor sau fotodiodă) în circuitul de ieșire. Când curentul este trecut prin LED, aceasta provoacă emisia de lumină infraroșie, care activează dispozitivul fotosensibil, permițând astfel să treacă curentul prin ieșirea OptoCoupler. În acest fel, ieșirea OptoCoupler este analogă cu un comutator digital care se aprinde și se oprește în funcție de prezența unui semnal de tensiune de intrare.
Un parametru cheie al unui optocoupler este raportul de transfer curent sau CTR, care este o măsură a raportului între curenții de intrare și de ieșire. În timp ce controlerele industriale pot funcționa fără optocoupler, acesta din urmă îmbunătățește siguranța, fiabilitatea și precizia și evită problemele potențiale de realizare a conexiunilor de semnal direct (non-izolate).
1. Modulele Optocoupler se protejează împotriva interferenței electrice:De la semnale simple de comutare a limitelor mecanice până la transmiterea datelor bazate pe protocol, totul într-un mediu industrial este sensibil la zgomotul electric. Aceste semnale sunt cele mai vulnerabile dacă trebuie să parcurgă orice distanță. Aici, optocouplerii izolează zgomotul modului de mod comun generat de curenții rătăciți care curg prin conexiunea la sol. Pentru a face acest lucru, configurați în mod corespunzător sistemul folosind OptoCoupler conectând circuitele sursă și receptor la conexiunile separate la sol și semnal.
2. Modulul OptoCoupler conectează circuitele de înaltă tensiune și de joasă tensiune:Acestea pot fi deteriorate dacă intrarea semnalului către controlerul industrial depășește limitele setului ...... Cu toate acestea, este adesea necesar să se urmărească nivelurile de putere. De exemplu, aportul digital al PLC poate fi proiectat pentru a accepta 24 VDC, dar trebuie să monitorizeze o încărcătură de 220 V. Conectarea 220 VAC direct la intrarea PLC va deteriora, evident, acestea din urmă. Prin urmare, un modul OptoCoupler poate accepta o intrare de 220 VAC și poate genera o tensiune de ieșire de feedback în intervalul maxim de intrare admisibil al controlerului.
3. Modulele Optocoupler protejează controlerele industriale de evenimente tranzitorii:Tranzitorii sunt explozii bruște de scurtă durată de tensiune sau curent. În ciuda duratei lor scurte, tranzitorii pot provoca daune semnificative controlerelor industriale. Aici, un modul OptoCoupler poate fi utilizat ca o barieră de izolare între controlerul industrial și orice senzori de câmp care sunt expuși la curenți sau curenți.
În timp ce modulele Optocoupler izolează în primul rând semnalul de intrare de alimentarea, unele proiecte ajută la asigurarea calității semnalului de ieșire. De exemplu, unele module Optocoupler pot înlocui releele de semnal electromecanice. Acestea din urmă funcționează de obicei cu curenți de comutare scăzute de 2A sau mai puțin. Acest lucru face ca optocouplerele cu curenți de ieșire similari sau mai mari să fie potriviți pentru a înlocui ... dar sunt concepute pentru a dura mai mult, deoarece nu există piese în mișcare. Mai precis, releele electromecanice funcționează de obicei pentru 100, 000 la 1, 000, 000 cicluri ...... dar releele bazate pe optocoupler pot dura zeci de ani. În plus, modulele Optocoupler evită problemele electromecanice ale forței electromotive din spate și a semnalului de semnal.
Comutarea rapidă a releelor de stare solidă bazată pe optocoupler le face potrivite pentru o gamă largă de încărcături de ieșire a sistemului de mare putere. Optocouplerele pot, de asemenea, să suplimenteze sursele de energie industrială cu izolare.
Optocouplerele de comutare de mare viteză protejează, de asemenea, semnale de putere de control și control standard, cum ar fi modularea lățimii pulsului sau PWM și Modbus RS485, pentru a numi doar două exemple. Aici cuplarea EMI bazată pe cuplare este minimizată prin izolarea controlerului și a elementului de recepție.
Detectarea excesului de zero cu modulele Optocoupler
Unele aplicații bazate pe AC necesită o detectare excesivă de zero, care este o măsurare a tranziției unui semnal de curent alternativ, deoarece trece peste și sub zero. Aici, circuitul Over-Zero permite controlerului să măsoare frecvența și faza formei de undă, precum și pulsul îngust care se formează la ieșire de fiecare dată când semnalul AC traversează punctul 0 V. Variațiile circuitului detectorului de peste zero abundă, dar circuitul detectorului bazat pe optocoupler este superior. Optocoupler oferă o barieră de izolare a zgomotului între semnalul AC și controler ... Multe module Optocoupler au chiar circuite de detectare zero încorporate pentru a minimiza numărul de dispozitive.
Când un OptoCoupler completează sursa de alimentare, de obicei izolează sistemul DC/AC, AC/AC, AC/DC sau convertorul DC/DC în bucla de control de feedback a sursei de alimentare (împreună cu transformatorul lateral de intrare). Acest aranjament elimină toate căile conductoare directe între intrarea de putere și toate terminalele de ieșire (și orice dispozitive de câmp conectate, motoare sau alte sarcini) pentru un design mai sigur și mai eficient. Pe echipamentele care comută în mod regulat între stări de putere foarte diferite, optocouplerele pot (chiar până la zeci de kV/μsec) să protejeze sursa de alimentare de tensiunile tranzitorii în mod comun. În aplicațiile de înaltă tensiune, optocouplerele pot deconecta, de asemenea, curenții de buclă la sol cauzată de diferite surse de alimentare și sunt concepute pentru a avea o mică diferență în potențialul solului, eliminând astfel problemele de zgomot electric în mod comun.
Cum să alegeți un modul OptoCoupler
Aceștia sunt parametrii primari care determină cea mai potrivită selecție a modulului OptoCoupler.
Tensiune de intrare- Determinați tensiunea maximă a semnalului de intrare și selectați un modul OptoCoupler peste limită.
Tensiune de ieșire și curent- Asigurați -vă că ieșirea OptoCoupler poate gestiona tensiunea și curentul necesar de aplicație. Unele module OptoCoupler au evaluări de ieșire de curent sau de înaltă tensiune.
Timpul de răspuns- Orice optocoupler utilizat pentru semnalizare de mare viteză are nevoie de un timp de răspuns în microsecunde (μSEC).
Montare- Circuitele OptoCoupler pot fi construite de la zero, dar modulele de montare din rail sunt ușor de instalat.