光电耦合器使用常识 在光电耦合器输入端接入正向电压,将指针式万用表仍然置于“R×100”电阻挡,红、黑表笔分别接光电耦合器输出端的两个引脚。如果有一次表针指数为无穷大(或电阻值较大),但红、黑表笔互换后却有很小的电阻值(<100Ω),则此时黑表笔所接的引脚即为内部NPN型光敏三极管的集电极c、红表笔所接的引脚为发射极e。当切断输入端正向电压时,光敏三极管应截止,万用表指数应为无穷大。这样,不仅确定了4脚光电耦合器PC817的引脚排列,而且还检测出它的光传输特性正常。如果检测时万用表指针始终不摆动,则说明光电耦合器已损坏。 图1光电耦合器的检测 至于多通道光电耦合器的检测,应首先将所有发光二极管的管脚判别出来,然后再确定对应的光敏三极管的管脚。对于在线路的光电耦合器,最好的检测方法是“比较法”,即拆下怀疑有问题的光电耦合器,用万用表测量其内部二极管、三极管的正向和反向电阻值,并与好的同型号光电耦合器对应脚的测量值进行比较,若阻值相差较大,则说明被测光电耦合器已损坏。 2.鉴别器检测法。 笔者多年前曾根据光电耦合器的原理,设计制作了一个能够快速判断光电耦合器好坏的小巧鉴别器,其电路如图2所示。当将光电耦合器的输入、输出引脚分清极性后正确插入鉴别器的4个相应插孔内时,如果发光二极管VD1、VD2同步闪烁发光,则证明光电耦合器完好。如果VD1不闪烁发光,则说明光电耦合器内部发光管已开路;如果VD1闪烁发光,但VD2不亮或恒定发光,说明光电耦合器内部不是发光管失效就是光敏晶体管已开路或击穿损坏。 图2 光电耦合器鉴别器电路图、图3 自制光电耦合器
制作时,VD1用红色闪烁发光二极管,VD2用绿色普通发光二极管。R用RTX-1/8W型碳膜电阻器。4个管脚插孔可用0.4mm~0.6mm的裸铜丝,在一枚2号大头针上密绕十几圈,并在尾端留出长度大于3cm的焊接引线(应套上绝缘管),然后脱胎而成。G用4节5号干电池串联(6V)而成,如用4F20-6V型叠层干电池会更方便。整个电路可焊装在一个体积合适的塑料小盒内,面板开孔伸出两个发光二极管的管帽和4个插孔。注意:输入和输出插孔的间距不要超过1cm,各插孔伸出的引线长度不要小于2cm,便于灵活互换位置,以适应不同型号和引脚排列的光电耦合器检测。本装置不设电源开关,用毕拔掉光电耦合器,电源即被自动切断。 光电耦合器的结构及原理 光电耦合器分为很多种类,图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。当电信号送入光电耦合器的输入端时,发光二极体通过电流而发光,光敏元件受到光照后产生电流,CE导通;当输入端无信号,发光二极体不亮,光敏三极管截止,CE不通。对于数位量,当输入为低电平“0”时,光敏三极管截止,输出为高电平“1”;当输入为高电平“1”时,光敏三极管饱和导通,输出为低电平“ 0”。若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。这种光耦合器性能较好,价格便宜,因而应用广泛。 光电耦合器的抗干扰特性
图一 最常用的光电耦合器之内部结构图 三极管接收型 4脚封装
图二 光电耦合器之内部结构图 三极管接收型 6脚封装
图三 光电耦合器之内部结构图 双发光二极管输入 三极管接收型 4脚封装
图四 光电耦合器之内部结构图 可控硅接收型 6脚封装
图五 光电耦合器之内部结构图 双二极管接收型 8脚封装 光电隔离技术的应用 微机介面电路中的光电隔离 图六 光电耦合器接线原理 对于线性类比电路通道,要求光电耦合器必须具有能够进行线性变换和传输的特性,或选择对管,采用互补电路以提高线性度,或用V/F变换后再用数位光耦进行隔离。 图七 双向可控硅(晶闸管) 远距离的隔离传送 图八 传输长线的光耦浮置处理 长线的“浮置”去掉了长线两端间的公共地线,不但有效消除了各电路的电流经公共地线时所产生杂讯电压形成相互窜扰,而且也有效地解决了长线驱动和阻抗匹配问题;同时,受控设备短路时,还能保护系统不受损害。 图九 过零检测 220V交流电压经电阻R1限流后直接加到2个反向并联的光电耦合器GD1,GD2的输入端。在交流电源的正负半周,GD1和GD2分别导通,U0输出低电平,在交流电源正弦波过零的瞬间,GD1和GD2均不导通,U0输出高电平。该脉冲信号经反闸整形后作为单片机的中断请求信号和可控矽的过零同步信号。 注意事项 (1)在光电耦合器的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源,若两端共用一个电源,则光电耦合器的隔离作用将失去意义。 (2)当用光电耦合器来隔离输入输出通道时,必须对所有的信号(包括数位量信号、控制量信号、状态信号)全部隔离,使得被隔离的两边没有任何电气上的联系,否则这种隔离是没有意义的。 |
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