光耦合器在各领域有哪些应用?
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光电耦合器(optical coupler,英文缩写为OC)亦称光电隔离器,简称光耦。光电耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED),使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换,从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。光电耦合器是一种把发光器件和光敏器件封装在同一壳体内, 中间通过电→光→电的转换来传输电信号的半导体光电子器件。其中,发光器件一般都是发光二极管。
光耦的应用领域非常广泛,最常见的应用就是在光通信和自动控制系统中。在光通信领域,光耦能够将光信号转换成电信号,从而在光纤通信系统中起到了至关重要的作用。在自动控制系统中,光耦则能够将光信号转换成电信号,从而控制电路中的各种元器件,实现自动控制。
光耦在通信应用
光耦在通信领域中有着广泛的应用。在通信设备中,光耦可以用于信号隔离、光电转换等功能。例如,在数字隔离器中,光耦可以隔离数字信号和传输媒介之间的电气连接,防止信号噪声的传播。在光通信系统中,光耦可以将光信号转换为电信号,从而实现信号的放大和再生。
光耦在计算机应用
在计算机领域中,光耦通常用于隔离计算机和外部设备之间的电气连接。例如,将光耦应用于计算机串行端口上,可以隔离计算机和串行设备之间的电气连接,从而实现信号的隔离和保护。
光耦在医疗应用
在医疗领域中,光耦通常被用于隔离医疗设备和患者之间的电气连接。例如,在心脏起搏器中,光耦可以将信号隔离,从而防止电气噪声干扰。
光耦在工业控制应用
在工业控制领域中,光耦可以用于信号隔离和控制回路中的电气隔离。例如,在电力控制回路中,光耦可以将控制信号和高压回路之间进行隔离,从而防止高压回路的电气噪声对控制信号的干扰。在电机控制回路中,光耦可以将控制信号和电机驱动回路之间进行隔离,从而实现电机的精确控制。
光耦驱动固态继电器
采用光电耦合器作固体继电器具有体积小、耦合密切、驱动功率小、动作速度快、工作温度范围宽等优点。图3所示是一个光电耦合器用作固体继电器的实际电路图,它的左半部分电路可用于将输入的电信号Vi变成光电耦合器内发光二极管发光的光信号;而右半部分电路则通过光电耦合器内的光敏三极管再将光信号还原成电信号,所以这是一种非常好的电光与光电联合转换器件。光电耦合器的电流传输比为20%,耐压为150V,驱动电流在8~20mA之间。在实际使用中,由于它没有一般电磁继电器常见的实际接点,因此不存在接触不良和燃弧打火等现象,也不会因受外力或机械冲击而引起误动作。所以,它的性能比较可靠,工作十分稳定。
光耦组成开关电路
当输入信号ui为低电平时,晶体管V1处于截止状态,光电耦合器B1中发光二极管的电流近似为零,输出端Q11、Q12间的电阻很大,相当于开关“断开”;当ui为高电平时,v1导通,B1中发光二极管发光,Q11、Q12间的电阻变小,相当于开关“接通”.该电路因Ui为低电平时,开关不通,故为高电平导通状态.同理,因无信号(Ui为低电平)时,开关导通,故为低电平导通状态.