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如何选择光耦合器模块
2023-06-07 23:30:00
工业电子设备在电气噪声和机械挑战环境中运行。问题是自动化、控制和仪表组件依赖于正常运行，没有准确的电干扰或扭曲信号。因此，光耦合模块通常被工程师用作信号源、电源、工业控制和其他组件之间的信号保护中介。
在工业应用中，光耦合模块是一种独立的DIN导轨安装装置，为信号路径提供光学隔离。其核心是光耦合器电路，配有发光二极管BA7612N或LED和光敏装置。光耦合模块的输入侧包括电源或信号输入电子设备和LED。输出包括输出电路中的光敏装置(通常是光电晶体管或光电二极管)。当电流通过LED时，会引起红外光的发射，从而激活光敏装置，通过光耦合器输出电流。这样，光耦合器的输出类似于数字开关和电压根。
电流传输比或CTR是光耦合器的关键参数之一，它是输入和输出电流之间的比率。尽管工业控制器能够在没有光耦合器的情况下工作，但是后者可以提高安全性、可靠性和准确性，避免直接连接(非隔离)信号的潜在问题。
1.光耦合器模块可以防止电气干扰:在工业环境中，一切都容易受到电噪声的影响，从简单的机械限位开关信号到基于协议的数据传输。如果这些信号必须传输到任何距离，它们最有可能受到攻击。在这里，光耦合器可以隔离通过接地连接的杂散电流产生的共模噪声。因此，正确设置使用光耦合器的系统，将源极和接收电路分别连接到单独的接地和信号连接上。
2.高压和低压电路连接光耦合模块：如果工业控制器输入的信号超过设定限制，则损坏...但是通常需要跟踪功率水平。举例来说，PLC的数字输入可能是为了接受24Vdc，但是需要对220V的交流负荷进行监控。PLC输入直接连接到220Vac显然会损坏后者。所以光耦合器模块可以接受220Vac输入，反馈输出电压可以在控制器最大允许输入范围内产生。
3.光耦合模块可以保护工业控制器免受瞬态事件的影响:瞬态事件是一种突然的短时电压或电流突然爆发。虽然瞬间变化的持续时间很短，但瞬间变化可能会对工业控制器造成很大的损坏。在这里，光耦合模块可以作为工业控制器与任何暴露在浪涌或浪涌电流下的现场传感器之间的隔离屏障。
虽然光耦合模块主要隔离输入信号和电源，但一些设计有助于保证输出信号的质量。例如，一些光耦合模块可以代替机电信号继电器。后者通常使用2A或更低的低开关电流。这使得输出电流相似或更高的光耦合器非常适合替代...但是因为没有移动部件，所以设计寿命更长。具体而言，机电继电器通常工作100，000 到 1，000，000 个周期...但基于光耦合器的继电器可使用数十年。另外，光耦合器模块可避免机电问题、反电势和信号反弹。
固态继电器基于光耦合器的快速开关适用于各种高功率系统的输出负荷。光耦合器也可以通过隔离来补充工业电源。
高速度开关光耦合器还可保护脉冲宽度调节或PWM和Modbusrs485等标准控制和控制功率信号，仅举两个例子。基于耦合的EMI耦合可以通过隔离控制器和接收元件最大限度地减少。
采用光耦合器模块进行过零检测。
一些基于交流的应用程序需要零检测，这是交流信号在零以上和零以下切换时的转换测量。在这里，可以通过零电路和控制器测量波形的频率和相位，输出端形成的窄脉冲可以通过每个通信信号超过0V点。零探测器电路随处可见，但基于光耦合器的探测器电路更好。光耦合器在通信信号和控制器之间提供噪声隔离屏障...为了减少设备的数量，许多光耦合器模块甚至内置零点检测电路。
交流/DC转换器通常用于电源的反馈控制环(与输入侧变压器一起)。这种布局消除了电源输入和所有输出端子之间的所有直接导电路径(以及任何连接的现场设备、电机或其他负载)，从而实现了更安全、更高效的设计。光耦合器可以(甚至高达几十千伏/μsec)保护电源免受瞬态共模电压的影响。在高压应用中，光耦合器还可以切断不同电源引起的接地环路电流，设计中的接地电位差很小，从而消除共模电噪声问题。
光耦合器模块如何选择？
选择最适合光耦合器模块的参数是首要条件。
选择高于限值的光耦合器模块，输入电压-确定输入信号的最大电压。
输出电压和电流-保证光耦合器的输出能处理应用所需的电压和电流。有些光耦合器模块具有高电流或高压输出额定值。
响应时间-任何用于高速信号传输的光耦合器都需要微秒(μsec)对单位的响应时间。
安装-光耦合器电路可以从零开始构建，但是DIN导轨安装模块很容易安装。
小结
光纤耦合器，又称分歧器、连接器、适配器和光纤法兰，是实现光信号分离/闭路或延长光纤链路的组成部分。它们属于光被动元件领域，将用于电信网络、有线电视网络、用户电路系统和区域网络。实现光信号功率在不同光纤之间的分配或组合。光纤芯区不同光纤表面的导波能量相互交换。根据使用的光纤类型，可分为多模光纤、单模光纤和保偏光纤耦合器。
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