Industriële elektronische apparatuur werkt in elektrisch lawaaierige en mechanisch uitdagende omgevingen. Het probleem is dat automatiserings-, besturings- en instrumentatiecomponenten afhankelijk zijn van nauwkeurige signalen vrij van elektrische interferentie of vervorming om correct te functioneren. Als gevolg hiervan worden Optocoupler -modules vaak door ingenieurs gebruikt als signaalbronnen en als signaalbescherming tussen de voedingen, industriële bedieningselementen en andere componenten.
In industriële toepassingen is een OptoCoupler-module een op zichzelf staand din-rail gemonteerd apparaat dat optische isolatie van het signaalpad biedt. In de kern staat een optocoupler, een circuit met een lichtemitterende diode of LED en een lichtgevoelig apparaat. De invoerzijde van de OptoCoupler -module bestaat uit de stroom- of signaalingangelektronica en de LED. De uitgang bestaat uit het lichtgevoelige apparaat (meestal een fototransistor of fotodiode) in het uitgangscircuit. Wanneer de stroom door de LED wordt geleid, veroorzaakt dit de emissie van infraroodlicht, waardoor het lichtgevoelige apparaat wordt geactiveerd, waardoor de stroom door de uitvoer van de OptoCoupler kan gaan. Op deze manier is de Optocoupler -uitgang analoog aan een digitale schakelaar die in- en uitschakelt, afhankelijk van de aanwezigheid van een ingangsspanningssignaal.
Een belangrijke parameter van een OptoCoupler is de stroomoverdrachtsverhouding of CTR, wat een maat is voor de verhouding tussen de invoer- en uitgangsstromen. Hoewel industriële controllers kunnen werken zonder een optocoupler, verbetert deze laatste de veiligheid, betrouwbaarheid en nauwkeurigheid, en vermijdt de mogelijke problemen van het maken van directe (niet-geïsoleerde) signaalverbindingen.
1. Optocoupler -modules beschermen tegen elektrische interferentie:Van eenvoudige mechanische limietschakelaarsignalen tot op protocol gebaseerde gegevensoverdracht, alles in een industriële omgeving is vatbaar voor elektrische ruis. Deze signalen zijn het meest kwetsbaar als ze een afstand moeten afleggen. Hier isoleren optocouplers de gewone modusruis die wordt gegenereerd door zwerfstromen die door de grondaansluiting stromen. Stel hiervoor het systeem correct in met behulp van de OptoCoupler door de bron- en ontvangingscircuits aan te sluiten om de grond- en signaalverbindingen te scheiden.
2. De OptoCoupler-module verbindt de hoogspannings- en laagspanningscircuits:Ze kunnen worden beschadigd als de signaalinvoer naar de industriële controller de ingestelde limieten overschrijdt ...... Het is echter vaak nodig om de vermogensniveaus bij te houden. De digitale input van een PLC kan bijvoorbeeld worden ontworpen om 24 VDC te accepteren, maar moet een 220 V AC -belasting controleren. Door 220 VAC rechtstreeks aan de PLC -ingang te verbinden, wordt deze laatste duidelijk beschadigd. Daarom kan een OptoCoupler -module een 220 VAC -ingang accepteren en een feedbackuitgangsspanning genereren binnen het maximaal toegestane invoerbereik van de controller.
3. Optocoupler -modules beschermen industriële controllers tegen tijdelijke gebeurtenissen:Transiënten zijn plotselinge spanningsuitbarstingen of stroom. Ondanks hun korte duur kunnen transiënten aanzienlijke schade aan industriële controllers veroorzaken. Hier kan een OptoCoupler -module worden gebruikt als een isolatiebarrière tussen de industriële controller en alle veldsensoren die worden blootgesteld aan straten of versterkingsstromen.
Terwijl Optocoupler -modules het ingangssignaal voornamelijk van de voeding isoleren, helpen sommige ontwerpen de kwaliteit van het uitgangssignaal te waarborgen. Sommige OptoCoupler -modules kunnen bijvoorbeeld elektromechanische signaalrelais vervangen. De laatste werkt meestal met lage schakelstromen van 2A of minder. Dit maakt optocouplers met vergelijkbare of hogere uitgangsstromen goed geschikt om te vervangen ... maar zijn ontworpen om langer mee te gaan omdat er geen bewegende delen zijn. Meer specifiek werken elektromechanische relais typisch voor 100, 000 tot 1, 000, 000 cycli ...... maar Optocoupler-gebaseerde relais kunnen tientallen jaren duren. Bovendien vermijden optocoupler -modules de elektromechanische problemen van de elektromotorische terugkracht en signaalstuiter.
Het snel schakelen van OptoCoupler-gebaseerde relais op basis van vaste toestand maakt ze geschikt voor een breed scala aan uitvoerbelastingen van het krachtige systeem. Optocouplers kunnen ook industriële voedingen aanvullen met isolatie.
Hoge snelheidsschakelaar Optocouplers beschermen ook standaardcontrole- en besturingsvermogenssignalen zoals pulsbreedtemodulatie of PWM en Modbus RS485, om slechts twee voorbeelden te noemen. Hier wordt op koppeling gebaseerde EMI-koppeling geminimaliseerd door de controller en het ontvangende element te isoleren.
Detectie over nul met optocoupler-modules
Sommige AC-gebaseerde toepassingen vereisen detectie van meer dan nul, wat een meting is van de overgang van een AC-signaal omdat het boven en onder nul schakelt. Hier stelt het over-nul circuit de controller in staat om de frequentie en fase van de golfvorm te meten, evenals de smalle puls die zich bij de uitgang vormt telkens wanneer het AC-signaal het 0 V-punt kruist. Variaties van het over-nul detectorcircuit zijn er in overvloed, maar het op Optocoupler gebaseerde detectorcircuit is superieur. De optocoupler biedt een ruisisolatiebarrière tussen het AC-signaal en de controller ... Veel optocoupler-modules hebben zelfs ingebouwde nuldetectiecircuits om het aantal apparaten te minimaliseren.
Wanneer een OptoCoupler de voeding aanvult, isoleert deze meestal het systeem DC/AC, AC/AC, AC/DC of DC/DC -converter in de feedbackbesturingslus van de voeding (samen met de invoerzijde -transformator). Deze opstelling elimineert alle directe geleidende paden tussen de vermogensinvoer en alle uitvoerterminals (en eventuele verbonden veldapparaten, motoren of andere belastingen) voor een veiliger, efficiënter ontwerp. Op apparatuur die regelmatig schakelt tussen zeer verschillende stroomtoestanden, kunnen optocouplers (zelfs tot tientallen KV/μsec) de voeding beschermen tegen tijdelijke gewone-modusspanningen. In hoogspanningstoepassingen kunnen optocouplers ook grondlusstromen veroorzaakt door verschillende voedingen ontkoppelen en zijn ontworpen om een klein verschil in grondpotentiaal te hebben, waardoor de elektrische geluidsproblemen van de gemeenschappelijke modus worden geëlimineerd.
Hoe u een OptoCoupler -module kiest
Dit zijn de primaire parameters die de meest geschikte selectie van Optocoupler -module bepalen.
Invoerspanning- Bepaal de maximale spanning van het ingangssignaal en selecteer een optocoupler -module boven de limiet.
Uitgangsspanning en stroom- Zorg ervoor dat de uitgang van de OptoCoupler de spanning en stroom kan verwerken die nodig is door de toepassing. Sommige optocoupler -modules hebben hoge stroom- of hoogspanningsuitgangsratings.
Reactietijd- Elke optocoupler die wordt gebruikt voor high-speed signalering heeft een responstijd nodig in microseconden (μSec).
Montage- Optocoupler-circuits kunnen helemaal opnieuw worden gebouwd, maar de montagemodules van din-rail zijn eenvoudig te installeren.