Làm cách nào để chọn các thành phần đi kèm cho bộ ghép quang?

Tôi đang sử dụng bộ ghép quang ( MOC3021 ) để cảm nhận trạng thái Bật / Tắt của thiết bị điện tử sử dụng vi điều khiển ATmega16L. Làm thế nào để tôi đi về làm điều này? Thông số kỹ thuật cung cấp chính của tôi là 230V, 50Hz. Làm thế nào để tôi thiết kế mạch xung quanh và chọn các giá trị thành phần, như các điện trở?

EDITED vào ngày 13 tháng 6 năm 2012 Lưu ý: Đây là lần đầu tiên tôi giải một mạch như thế này. Xin vui lòng gửi bất kỳ thông tin phản hồi hữu ích. (bao gồm cả những điều tôi đã làm sai hoặc bất kỳ cải tiến nào)

Nhắc đến sơ đồ trên. Ý tưởng là sử dụng mạch này để xác định xem tải hay tắt. Chân đầu ra từ bộ ghép quang kết nối với ngắt ngoài của Vi điều khiển tôi đang sử dụng là ATmega16L. Ngắt sẽ theo dõi trạng thái của tải. Sau khi giám sát tôi có thể chuyển trạng thái của tải bằng rơle (rơle hoạt động như một cơ chế Điều khiển ) kết nối với cùng một vi điều khiển.

Bây giờ, tôi đã thử tính các giá trị điện trở cho R1, R2 và Rc. Lưu ý, VIL của vi điều khiển (tối đa) = 0,2xVcc = 660mV và VIH (tối thiểu) = 0,6xVcc = 1,98V và VIH (tối đa) = Vcc + 0,5 = 3,8V.

Để tính Rc khá dễ. Khi bóng bán dẫn không dẫn điện đầu ra cao (ở mức 3,3V). Khi bóng bán dẫn tiến hành đầu ra được kéo xuống thấp. do đó, từ quan điểm của vi điều khiển, đầu ra cao có nghĩa là tải được TẮT và đầu ra thấp có nghĩa là tải được BẬT.

Nhìn vào biểu dữ liệu cho SFH621A-3, sử dụng TLB tối thiểu 34% với IF = 1mA. Do đó, ở đầu vào 1mA, đầu ra sẽ là 340uA. Vì vậy, để vi điều khiển phát hiện điện áp thấp từ đầu ra của bộ ghép quang, tôi có thể sử dụng giá trị điện trở là 1Kohm không? Vì vậy, đầu ra từ bộ ghép quang sẽ có điện áp 340mV (thấp hơn VIL (tối đa) )

Thêm về điều này sau đó, là một ngày dài.

EDITED ngày 15 tháng 6 năm 2012

Lưu ý: Giải quyết các điện trở trên đường dây điện (R1 và R2). Vui lòng kiểm tra tính toán của tôi và bất kỳ thông tin phản hồi thích hợp.

Mục tiêu : mục tiêu là giữ cho đèn LED * BẬT ** trong khoảng thời gian tối đa trong nửa thời gian 10mS (20mS toàn bộ thời gian 50Hz). Hãy nói rằng đèn LED phải BẬT trong 90% thời gian, điều đó có nghĩa là đèn LED cần ít nhất 1mA dòng điện trong 90% thời gian trong nửa thời gian đó, điều đó có nghĩa là đèn LED sẽ hoạt động trong 9mS trong nửa giây. Vậy, 9mS / 10mS = 0,9 * 180 ( nửa thời gian ) = 162 độ. Điều này cho thấy hiện tại sẽ là 1mA giữa 9deg và 171deg ( và ít hơn 1mA từ 0deg đến 9deg và 171deg đến 180deg ). Không coi thời gian BẬT là 95% vì làm việc với toàn bộ số là gọn gàng và 5% không tạo ra bất kỳ sự khác biệt nào trong ứng dụng này.

Vpeak-pic = 230V x sqrt (2) = 325V. Lấy dung sai vào tài khoản. Dung sai tối thiểu 6%. 325 x 0,94 ( 100-6 ) x sin (9) = 47,8V

Vì vậy, R1 (47,8V - 1,65V) / 1mA = 46,1 Kohms Chọn giá trị nhỏ hơn 46,1 Kohms của 39 Kohms (sê-ri e12). Bây giờ, một điện trở giá trị nhỏ hơn được chọn so với những gì đã được tính toán, có nghĩa là dòng điện qua điốt sẽ lớn hơn 1mA.

Tính toán dòng điện mới: ((325V x 110%) - 1.25V) / 39 Kohms = 9.1mA (quá gần với tối đa Nếu điốt). Quay trở lại vấn đề này ngay lập tức [Nhãn - 1x]

Đầu tiên tính toán xếp hạng công suất của điện trở (xem xét 39 Kohm) ((230 + 10%) ^ 2) / 39K = 1,64 Watts (quá cao).

Quay trở lại tính toán [Nhãn - 1x] Hãy chọn hai điện trở 22 Kohm. Họ cùng nhau thêm tối đa 44 Kohm, khá gần 46,1 Kohm (đã tính ở trên)

kiểm tra định mức công suất của hai điện trở kết hợp: ((230 + 10%) ^ 2) / (2 x 22) Kohm = 1.45W. chọn 22 điện trở Kohm mỗi điện trở có công suất 1W.

Bây giờ, sau tất cả điều này , TLB ban đầu là 34%, có nghĩa là 1mA sẽ bị hết 340 . Nhưng bây giờ vì điện trở 2x22 Kohm, dòng điện sẽ tăng thêm một chút ở đầu ra. Điều đó có nghĩa là tiềm năng cao hơn trên Rc điện trở kéo lên. Sẽ có một vấn đề để có được một volt giảm dưới 500mV trên đầu ra của bộ ghép quang ??

MOC3021 là một bộ ghép quang có đầu ra triac. Nó được sử dụng để lái một triac điện thường để chuyển đổi các thiết bị hoạt động chính. Triacs chỉ có thể được sử dụng trong các mạch điện xoay chiều.

Bạn cần một bộ ghép quang có đầu ra bóng bán dẫn, tốt nhất là một đèn có hai đèn LED song song ở đầu vào. Các SFH620A là một phần như vậy.

Hai đèn LED trong phản song song đảm bảo rằng bóng bán dẫn được kích hoạt trên cả hai chu kỳ của nguồn điện. Nhiều bộ ghép quang chỉ có 1 đèn LED, sẽ hoạt động, nhưng cung cấp cho bạn xung đầu ra 10ms trong khoảng thời gian 20ms cho 50Hz. Bạn cũng cần đặt một diode song song với đầu vào trong trường hợp đó, để bảo vệ đèn LED khỏi quá điện áp khi bị phân cực ngược.

$\mu$

$\Omega$$\mu$

$\mu$$\Omega$$\mu$

Nếu chúng ta muốn có TLB ít nhất 34% ở mức 1mA, chúng ta phải sử dụng SFH620A-3.

$\leq$$V_{IN}$$V_{LED}$

$\times$$\leq$$\Omega$$\Omega$$\times$ $\sqrt{2}$ $\times$$\Omega$

$\Omega$$\Omega$, không phải là giá trị E24. Chúng ta có thể chọn giá trị E24 gần nhất để kiểm tra các tính toán của chúng tôi hoặc chọn E96. Hãy làm sau.

Đó là tất cả mọi người. :-)

chỉnh sửa
Tôi đề nghị trong nhận xét rằng có nhiều hơn nữa phải được tính, câu trả lời này có thể dài gấp 3 lần. Ví dụ, dòng rò của đầu vào của chân I / O của AVR, có thể cao gấp mười lần bóng bán dẫn. (Đừng lo lắng, tôi đã kiểm tra nó và chúng tôi an toàn.)

$\times$ $V_{DD}$
có đủ dòng điện đầu ra, chỉ là dòng điện đầu vào 1mA cao đến mức chúng ta cần điện trở nguồn cho chúng. Darlington không nhất thiết phải giải quyết vấn đề này nếu chúng cũng chỉ được chỉ định ở 1mA. Với 600% TLB, chúng tôi sẽ có được bộ thu 6mA, nhưng chúng tôi không cần điều đó. Chúng ta không thể làm gì về 1mA trong? Có lẽ. Đối với bộ ghép quang tôi đã đề cập đến Đặc điểm điện chỉ nói về 1mA. Có một biểu đồ trong biểu dữ liệu, hình.5: TLB so với dòng chuyển tiếp, cho thấy TLB lớn hơn 300% tại 0.1mA. Bạn phải cẩn thận với những biểu đồ này. Trong khi các bảng thường cung cấp cho bạn các giá trị tối thiểu và / hoặc tối đa, các biểu đồ thường cung cấp cho bạn các giá trị tiêu biểu. Bạn có thể có 300%, nhưng nó có thể thấp hơn. Thấp hơn bao nhiêu? Nó không nói. Nếu bạn xây dựng chỉ một sản phẩm, bạn có thể dùng thử, nhưng bạn có thể '
$\mu$$\mu$

Trong câu trả lời khác của tôi, tôi đã giải thích lý do tại sao tôi không sử dụng bộ ghép quang Darlington ở đó: lý do chính là điện áp bão hòa của Darlington, cao hơn nhiều so với một BJT thông thường, nó có thể cao tới 1 V. Đối với ATmega16L bạn ' đang sử dụng điện áp đầu vào tối đa cho mức thấp là 0,2 × VDĐ hoặc 0,66 V ở nguồn cung cấp 3,3 V. 1 V quá cao.

Nhưng nó không phải là một thứ không thể sửa được, nó chỉ cần một vài thành phần phụ. Đồng thời chúng tôi cũng sẽ làm một cái gì đó về dòng điện đầu vào 1 mA.

Để bắt đầu với dòng điện đầu vào, chúng tôi đã phải sử dụng 1 mA vì bảng dữ liệu không đề cập đến bất cứ điều gì thấp hơn, và sau đó bạn có thể thử mọi thứ, nhưng bạn tự mình làm, không có gì đảm bảo. Bảng dữ liệu cho FOD816 , tuy nhiên, có một biểu đồ thú vị.

Đó là một. Công cụ này cung cấp TLB cho các dòng đầu vào thấp tới 100 100A và thậm chí nó còn cao: 350% (hãy nhớ rằng đây là Darlington). Nhưng bạn phải cẩn thận với những biểu đồ này. Mặc dù các bảng thường sẽ cung cấp cho bạn các giá trị tối thiểu hoặc tối đa, loại biểu đồ này sẽ cung cấp cho bạn các giá trị tiêu biểu, trừ khi có quy định khác. Vậy những gì tối thiểu? Chúng tôi không biết, nhưng 100% là an toàn. Hãy đảm bảo an toàn hơn nữa và giả sử tỷ lệ CTR là 50%. Vì vậy, với 100 LờiA, chúng tôi sẽ nhận được 50 PhaA. Hãy xem nếu đủ.

Đây là giai đoạn đầu ra sửa đổi. Transitor của U1 là Darlington photo, cung cấp nguồn 50 50A khi bật. Hãy chọn 10 LờiA cho R4, vì vậy giá trị của nó sẽ là 0,6 V / 10 SựA = 60 kΩ. Tôi sẽ trở lại chức năng của R4 sau.

$H_{FE}$

$\times$

R4 vẫn cần một số lời giải thích. Giả sử chúng ta bỏ qua nó. Sau đó, tất cả hiện tại của Darlington chuyển sang T1. Khi tắt dòng rò của FOD816 (được gọi là "dòng tối" trong biểu dữ liệu) có thể cao tới 1 LờiA. T1 sẽ khuếch đại đến 250 trường hợp xấu nhất tối đa, đủ để giảm 3,3 V trên R5. Vì vậy, đầu ra có thể thấp vĩnh viễn.
Chúng tôi đã chọn giá trị 60 kΩ cho R4. Sau đó, miễn là điện áp rơi trên nó nhỏ hơn 0,6 V, tất cả dòng điện của Darlington sẽ đi qua R4, và không qua T1, vì điện áp cực phát cơ sở tối thiểu không đạt được. Đó là vào lúc 10 mùa hè. Vì vậy, dòng điện tối 1 1AA sẽ chỉ gây ra sụt giảm 60 mV và không có dòng cơ sở.

Chúng tôi có các giá trị cho tất cả các thành phần của chúng tôi, điều duy nhất còn lại là tăng các điện trở đầu vào lên 220 kΩ mỗi thành phần. Bạn có thể sử dụng điện trở 1/4 W cho điều đó.

Để tìm các tham số của mạch, bắt đầu với những gì bạn cần ở đầu ra và làm việc ngược lại. 10 kΩ là một giá trị tốt cho pullup trên đầu ra. Trừ khi bạn có các yêu cầu bất thường, như hoạt động của pin trong đó năng lượng thấp là quan trọng, 10 kΩ là sự đánh đổi tốt giữa mức đủ thấp để kéo dây cao chắc chắn chống rò rỉ và tiếng ồn hợp lý, nhưng không quá thấp để yêu cầu quá nhiều dòng điện.

Khi bóng bán dẫn đầu ra trong opto bật, nó sẽ đặt tối đa 3,3 V trên Rc. 3,3 V / 10 kΩ = 330 PhaA, là dòng điện tối thiểu mà bóng bán dẫn phải có khả năng chìm. Bạn muốn thêm một chút để dòng được giữ ở mức thấp khi nó được coi là thấp. Tôi muốn nói ở mức tối thiểu nó có thể đánh chìm 500 VanA, nhưng tôi sẽ sử dụng 1 mA trừ khi bạn có một lý do cụ thể để cắt nó.

Bây giờ chúng ta biết rằng đầu ra phải chìm 1 mA, chúng ta nhìn vào biểu dữ liệu của opto để xem chúng ta cần lái nó như thế nào để lấy ra 1 mA đó. Bạn đang sử dụng biến thể "-3" của phần này, theo trang đầu tiên của biểu dữ liệu có tỷ lệ chuyển hiện tại được đảm bảo tối thiểu là 100%. Điều đó có nghĩa là bóng bán dẫn có thể chìm ít nhất bằng dòng điện khi bạn đặt một trong các đèn LED. Tuy nhiên, lưu ý "± 10 mA" nhỏ hơn thông số kỹ thuật CTR. Điều này thực sự đang nói là nếu bạn đặt 10 mA qua đèn LED, thì bóng bán dẫn sẽ có thể chìm ít nhất 10 mA. Nó không thực sự hứa hẹn bất cứ điều gì ở bất kỳ hiện tại đầu vào khác.

Nhìn qua bảng dữ liệu nhiều hơn, bạn tìm thấy thông tin bổ sung ở đầu trang 3. Ở đây họ thực sự hiển thị TLB cho đầu vào 1 mA. Lưu ý rằng bây giờ nó chỉ được đảm bảo là 34%. Điều đó có nghĩa là để có được khả năng chìm đầu ra 1 mA, bạn phải lái các đèn LED với 1 mA / 34% = 2,9 mA, vì vậy hãy nhắm tới mức tối thiểu 3 mA tuyệt đối.

Bạn nói điện áp phải được cảm nhận là 230 V AC. Vì đó là một sin, nó sẽ có các cực đại là 325 V. Tín hiệu đầu ra của opto sẽ đi vào một vi mô, do đó không cần phải là tín hiệu ổn định khi bật nguồn. Trên thực tế, đó là một ý tưởng tốt cho vi mô để có thể thoát khỏi những gián đoạn và trục trặc nhất thời. Có lẽ tôi sẽ giữ một bộ đếm giảm dần mỗi ms khi tín hiệu tắt và đặt lại thành mức như 50 khi bật. Điều đó có nghĩa là bạn không thấy tín hiệu nào trong 50 ms để tuyên bố rằng nguồn bị tắt. Tất cả những gì cần thiết là một đốm sáng nhỏ ở đỉnh của chu kỳ dòng và hệ thống này sẽ hoạt động tốt. Lưu ý rằng các đỉnh của chu kỳ dòng xảy ra cứ sau 10 ms với công suất 50 Hz.

Vì vậy, hãy xem chúng ta đang ở đâu. Chúng tôi muốn có ít nhất 3 mA dòng chảy qua đèn LED khi điện áp nguồn là 325 V. Đèn LED sẽ giảm đến 1,65 V (đầu bảng dưới cùng trên trang 2), và điều này vẫn hoạt động ở điện áp dòng điện hợp lý thấp nhất . Mục tiêu của chúng tôi là có thể phát hiện tối thiểu 200 VAC, cao nhất là 283 V và 281 V sau khi đèn LED rơi. 281 V / 3 mA = 94 kΩ. Về lý thuyết, đó là tất cả những gì cần thiết trong chuỗi với đèn LED để kích hoạt đầu ra ít nhất một chút một lần trên mỗi đỉnh công suất.

Trong thực tế, đó là một ý tưởng tốt để thêm một số lề. Bạn muốn đầu ra được khẳng định cho một phần hữu hạn hợp lý của mỗi nửa chu kỳ, không chỉ đảm bảo được bật trong một cú đánh nhỏ. Với tất cả điều đó, tôi sẽ giảm một nửa điện trở xuống còn 47 kΩ. Điều đó sẽ kiên quyết bật đầu ra cho tất cả các điều kiện hợp lý với biên độ đáng kể.

Bạn có thể nghĩ đó là tất cả những gì bạn cần làm, nhưng chờ đã, còn nhiều nữa. Hãy nghĩ những gì sẽ xảy ra ở điện áp cao, như 240 V. Các đỉnh là 340 V, sẽ gây ra 7,2 mA thông qua các đèn LED. Bạn phải kiểm tra dòng LED tối đa được phép, là 60 mA, vậy là ổn. Tuy nhiên, hãy xem xét sự tiêu tán năng lượng trong điện trở. Nếu chúng ta nói điện áp trường hợp xấu nhất là 240 V, thì công suất đi vào điện trở (bỏ qua sự sụt giảm điện áp LED) là (240 V) ² /47 kΩ = 1,23 W. Đó là nên có ít nhất một "2 W" điện trở sau đó, và nó sẽ ấm lên rõ rệt.

Một vấn đề khác là đánh giá điện áp của điện trở cần phải được xem xét. Nó cần có khả năng chịu được các đỉnh 340 V, vì vậy, tổng thể bạn cần một điện trở 47 kΩ được định mức cho 2 W và 400 V. Chúng có thể được tìm thấy, nhưng có thể đơn giản hơn để sử dụng một số điện trở nối tiếp. Điều đó lan truyền điện áp cực đại và sự tiêu tán năng lượng giữa các điện trở loạt. Bốn điện trở 12 kΩ sẽ làm điều này và sẽ chỉ tiêu tan 300 mW và mỗi cái nhìn thấy 85 V. Điều đó sẽ dễ dàng tìm thấy và rẻ hơn so với một điện trở duy nhất trừ khi đây là một sản phẩm khối lượng mà bạn có thể mua những thứ với số lượng lớn. Vì vậy, câu trả lời cho câu hỏi khi được hỏi là đặt bốn điện trở 12 kΩ 1/2 watt thông thường nối tiếp với đèn LED.

Lưu ý rằng những thứ này không cần phải được tách ra ở mỗi bên của opto khi bạn hiển thị R1 và R2. Chỉ cần có một điện trở duy nhất nối tiếp với đèn LED ở đâu đó. Vì điện trở này được tạo thành từ bốn điện trở riêng lẻ trong trường hợp này, bạn có thể tách chúng ra theo bất kỳ cách nào bạn muốn để làm cho mọi thứ hoạt động tốt nhất về mặt cơ học ở phía điện áp cao của mạch. Tốt nhất là họ sẽ kết thúc để kết thúc để tối đa hóa đường dẫn creapage cho điện áp cao và để tỏa nhiệt.

Tuy nhiên, tôi không thực sự thích bộ ghép quang này cho ứng dụng này vì nó có tỷ số truyền dòng thấp như vậy, điều này buộc chúng tôi phải cung cấp rất nhiều dòng LED, khiến cho rất nhiều năng lượng bị tiêu thụ trong điện trở. Đối với loại ứng dụng này, nơi tỷ lệ chuyển đổi hiện tại cao là hữu ích và tốc độ không thành vấn đề, tôi thích FOD817 giá rẻ và có sẵn. Các phiên bản D của phần này có TLB được bảo đảm là 3x ở mức 5 mA. Họ không nói chính xác những gì bạn nhận được 1 mA, nhưng đặt cược khá an toàn, đầu ra có thể chìm ít nhất 1 mA với 1 mA.

FOD817 có một đèn LED đơn, nhưng rất dễ đối phó (FOD814 có đèn LED quay lại, nhưng ít khả dụng hơn và không có trong một số biến thể khuếch đại cao hơn). Sử dụng sơ đồ 50 ms được mô tả ở trên, sẽ không có vấn đề gì nếu bạn nhận được xung một lần trên mỗi chu kỳ dòng, cứ sau 20 ms. Đặt một diode nối tiếp với đèn LED cùng với các điện trở và một điện trở có giá trị cao đi qua đèn LED để đảm bảo nó không thấy điện áp ngược cao do rò rỉ một chút diode. 100 kΩ là tốt, và đủ cao để hiện tại của nó không liên quan đến các tính toán khác của chúng tôi. Một ưu điểm khác của điều này là không chỉ bạn có được mức tiêu thụ điện năng thấp hơn do yêu cầu dòng LED ít hơn, mà bạn còn nhận được một yếu tố giảm hai công suất khác do đèn LED chỉ được điều khiển theo một hướng.

Vì vậy, đây là câu trả lời cuối cùng của tôi:

Nếu bạn đang tìm kiếm một TLB rất cao cho loại ứng dụng này, hãy xem loạt Liteon LTV-8xxx . 600% tối thiểu ở 1mA NẾU.