光电隔离
光电隔离器件和应用
Pollution Degree 4 The Pollution leads to a constant conductivity.e.g. through conductive Dust, Rain or Snow.
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不同连接方式对光耦隔离电压的要求
Working Voltage Vrms oder DC 50 100 150 300 600 1000
4
为什么要隔离?
4. 浮动电平驱动问题
以上侧开关,H-桥,半桥,三相马达驱动为例,上侧IGBT导通时, 基准电压从0上 升到供电电压(+150V)。所以, 控制和驱动器两侧一定要隔离
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5
为什么要隔离?
5. 接地回路电流问题
两部分电路需要交换信息, 但它们的接地点电平不同或在接地线上有强烈的干 扰信号(地电流)。如果两个接地点之间不加以隔离就会叠加在信号上而产生 干扰
8
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光耦爬电距离和净间隙距离
Creepage
Clearance
Creepage: Distance along an insulating surface between conductors 爬电距离: 导体间隔离绝缘体之间的距离 Clearance: Distance across air between conductors 净间隙尺寸:导体间空气隔离距离
stm32光电隔离电路原理
stm32光电隔离电路原理
STM32光电隔离电路原理是通过光电隔离器件实现信号的隔离。光电隔离器件由发光二极管和光敏三极管组成。
工作原理如下:
1. 发光二极管(LED)接收信号输入,根据输入信号的波形和电平控制发光二极管的通断。
2. 发光二极管发出的光经过空气或光导纤维传输到光敏三极管的输入面。
3. 光敏三极管的敏感面对准发光二极管发出的光,根据光的强弱产生一个电压信号。
4. 产生的电压信号经过放大处理后,作为输出信号,可以与单片机或其他电路进行隔离传输。
光电隔离电路的作用:
1. 隔离作用:通过光敏三极管将输入信号与输出信号通过光传输进行隔离,避免了信号之间的相互干扰和电气隔离。
2. 电压隔离:由于光电隔离器件相互之间没有电气接触,因此可以实现高电压隔离,防止高压信号对低电压设备的影响。
3. 抗干扰能力强:光电隔离器件对电磁干扰的抗能力较强,可以有效地减少信号传输过程中的干扰。
总的来说,STM32光电隔离电路原理是利用光电隔离器件实现信号的电气隔离,提高了系统的稳定性和可靠性,并能够有效地抵抗干扰。
光隔离器的工作原理
光隔离器的工作原理
光隔离器是一种常见的光学器件,它在光通信、光电子设备等领域有着广泛的
应用。光隔离器的主要作用是防止光信号在光学系统中的反射和干涉,从而提高光学系统的性能和稳定性。那么,光隔离器的工作原理是什么呢?
首先,光隔离器的核心部件是偏振器件。偏振器件可以将入射光线中的特定偏
振态进行选择性地透过或者反射。在光隔离器中,偏振器件的作用是只允许特定偏振态的光线通过,而将其他偏振态的光线反射或吸收,从而实现光信号的单向传输。
其次,光隔离器利用非线性光学效应实现光信号的单向传输。非线性光学效应
是指当光线通过介质时,由于介质的非线性光学性质,光的传播会发生一些非线性的变化。在光隔离器中,利用非线性光学效应可以使得光信号在一个方向上传输时,受到最小的阻碍和干扰,而在另一个方向上则会受到较大的阻碍和衰减,从而实现光信号的单向传输。
此外,光隔离器还利用光学偏振效应实现光信号的单向传输。光学偏振效应是
指当光线通过具有特定结构的介质时,光的偏振态会发生改变。在光隔离器中,利用光学偏振效应可以使得特定偏振态的光线在传输过程中受到最小的干扰和衰减,而其他偏振态的光线则会受到较大的干扰和衰减,从而实现光信号的单向传输。
总的来说,光隔离器的工作原理是利用偏振器件、非线性光学效应和光学偏振
效应,实现光信号的单向传输。通过这些原理的相互作用,光隔离器可以有效地防止光信号的反射和干涉,提高光学系统的性能和稳定性,从而在光通信、光电子设备等领域发挥重要作用。
光电隔离汇报
之光电隔离
概念
隔 隔离是指把干扰源与接收系统隔离开来,使 离 有用信号正常传输,而干扰耦合通道被切断,
达到抑制干扰的目的
隔 光电隔离 离 变压器隔离 方 继电器隔离 式
优势
光 1. 由于“光”传输的单向性,所以信号从光源单向传输到光接收器时
电
不会出现反馈现象,此外其输出信号也不会对输入端造成干扰。
隔 2. 光电耦合器件的共模抑制比很大,所以,光电耦合器件可以很好地
离
抑制干扰并消除噪音。
的
3. 光电隔离方式响应速度快,响应时间一般为数微秒以内,高速型光 电耦合器的响应时间有的甚至小于10ns。
优 4. 光电耦合器无触点、寿命长、体积小、耐冲击。 势
原理
图2 光电耦合器X光图
图1 光电耦合器原理图
Fra Baidu bibliotek
图3 光电耦合器剖面图
应用 光电隔离在远距离传输信号时的应用
注意
(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(包括控制量信号、状态信号等) 全部隔离,使得被隔离的两边没有任何电气上的 联系,否则这种隔离也是没有意义的。
谢谢!
光电隔离器应用实例
光电隔离器应用实例
光电隔离器是一种广泛应用于电子电路中的电气隔离器件。它能够实现不同电
位之间的电气隔离、信号传输,避免高压危险或噪声干扰的影响。本文将介绍光电隔离器的应用实例。
实例一:交流电压测量
在交流电路中,由于电位不同,要对波形电压进行测量就需要使用光电隔离器。光电隔离器可以消除输入端高电位源电流对测量电压带来的影响,并将测量信号传输到输出端,靠输出端外接电路来处理信号。
实例二:信号传输
在电子电路中,信号处理模块与通讯模块的电位常常不同,需要使用光电隔离
器实现信号传输。通过光电隔离器将不同电位的信号隔离开来,能够有效避免干扰和损耗,并保证信号传输的稳定性和可靠性。
实例三:伺服控制
伺服控制的实现需要传感器、计算机和执行机构协同工作,而它们的电位常常
是不一致的,因此需要使用光电隔离器来实现电气隔离与信号传输。光电隔离器能够有效地隔离不同电位之间的信号,使控制系统的性能更加优越。
实例四:开关量输入与输出
在数字电路中,由于接口电路与微处理器之间存在电势差,需要使用光电隔离
器将接口电路与微处理器隔离开来,以保证数字电路的正常工作。同时,光电隔离器也常常用于开关量输入与输出,能够提高开关量输入和输出的稳定性和可靠性。
实例五:电力控制
在电力控制领域中,常常需要使用光电隔离器进行控制信号转换和电气隔离,
以保障操作人员的安全,并保证电力系统运行的稳定性。光电隔离器能够有效地将控制电路与高电压电路分离开来,保证电气隔离,同时实现传输信号,使电力系统更加智能、高效。
综上所述,光电隔离器在电子电路、信号处理、伺服控制、数字电路等领域的
光隔离器的工作原理
光隔离器的工作原理
光隔离器是一种光学元件,主要用于通过分离不同方向或不同极化状态的光来进行信号处理或实现光学隔离。
光隔离器的工作原理基于法拉第效应或开尔文效应。根据法拉第效应,当一束光通过具有非线性光学材料的磁场区域时,光的传播方向会受到影响。而根据开尔文效应,当电流通过一个导体时,导体周围会产生一个磁场,这个磁场会影响通过导体的光信号。
在光隔离器中,一般会使用磁光晶体(如镁钛酸锂晶体)或偏振片来实现光的分离。当光通过磁光晶体时,磁场会改变晶体内部的光折射率,使得光在晶体中传播的速度和传播方向发生改变,进而实现光的分离。
具体地说,光隔离器一般包括输入端、输出端和一对偏振片。当线偏振光从输入端进入光隔离器时,首先会通过第一个偏振片。这个偏振片只允许特定方向的光通过,因此只有偏振方向与第一个偏振片相同的光能够通过。然后,通过施加磁场或电流,改变磁光晶体的折射率,使得偏振方向与第一个偏振片相同的光在晶体中发生偏转。而偏振方向与第一个偏振片垂直的光则不受影响,仍然沿原方向通过。
最后,通过第二个偏振片,这个偏振片的偏振方向与第一个偏振片垂直,因此只有偏振方向与第一个偏振片垂直的光能够通过。这样,原来的光信号就被分离成了两部分,每一部分沿着不同的方向传播。
总而言之,光隔离器利用磁光晶体或偏振片的特性,通过控制光的传播方向和偏振状态,实现对不同方向或极化状态的光信号的分离和隔离。
光电隔离的原理
光电隔离的原理
光电隔离是一种基于光和电的作用原理实现信号隔离的技术。其原理是利用光电对隔离,将输入信号转换为光信号,经过光电元件隔离后,再将光信号转换为输出电信号。
光电隔离的关键部件是光电耦合器,其由发光二极管和光敏三极管组成。当输入信号为电信号时,通过驱动电路使发光二极管工作,将电信号转换为光信号。光信号经过隔离后,到达光敏三极管,光敏三极管通过光信号的作用将光信号转换为电信号输出。
光电隔离的优点是能够实现电气隔离,避免了输入信号与输出信号之间的相互干扰和接地问题。同时,光信号在传输过程中不受外界电磁干扰的影响,可以实现长距离传输。此外,光电隔离还能够实现不同电位之间的信号转换,实现电平匹配。
光电隔离被广泛应用于各种电子设备和系统中,特别是工业自动化控制系统和电力系统等场合。它能够确保输入信号的准确传递和输出信号的稳定性,提高系统的可靠性和抗干扰能力。
总之,光电隔离通过光信号的转换和隔离实现输入信号与输出信号之间的隔离,具有电气隔离、抗干扰和信号转换等优点,是一种常用的信号隔离技术。
8路光耦光电隔离模块
8路光耦光电隔离模块是一种广泛应用的电子元件,主要用于隔离和传输信号,提高系统的稳定性和可靠性。这种模块具有8个独立的通道,每个通道都包含一个光耦器件,能够实现光电转换和信号隔离。
在模块中,光耦器件是核心部分,它利用光电效应实现电信号和光信号之间的转换。当电信号输入时,光耦器件将电信号转换为光信号,通过光导纤维传输到接收端。在接收端,另一个光耦器件将光信号转换回电信号,完成信号的传输和隔离。
与传统的直接连接方式相比,8路光耦光电隔离模块具有很多优点。首先,它可以有效地隔离输入和输出信号,避免地线环路和公共阻抗等问题,提高系统的抗干扰能力。其次,它能够避免高低电平之间的直接耦合,保护电路免受电压冲击和电火花的影响。此外,它还可以减少电路板空间占用,简化电路设计和安装过程。
在实际应用中,8路光耦光电隔离模块被广泛应用于各种需要隔离和传输信号的场合,如通信、电力、工业控制等领域。它可以替代传统的继电器、变压器等元件,提高系统的性能和稳定性。同时,由于其体积小、重量轻、易于集成等特点,它也成为了现代电子设备中不可或缺的一部分。
总之,8路光耦光电隔离模块是一种高效、可靠的电子元件,具有广泛的应用前景。随着电子技术的不断发展,它将继续发挥重要作用,推动电子设备的小型化、智能化和高效化发展。
光电隔离器的工作原理和应用
光电隔离器的工作原理和应用
光电隔离器是一种常用的电气元件,用来在电力系统中建立光电隔离,以阻止信号,电流或电压从一端传递到另一端。它主要用于隔离、保护分立的电路,以及在额定电压驱动电子设备时,保护驱动电子设备免受高压损坏。在工业控制和电力系统中,光电隔离器被广泛应用,其基本结构分为电极结构和光学结构两部分。
光电隔离器的工作原理
光电隔离器的工作原理是利用电磁感应原理,将光信号转换为电信号,从而实现电气信号的隔离传输。它的结构一般由电极结构和光学结构两个部分组成,电极结构由线圈绕制,其上有一组电极,用来收发子信号;光学结构由一对端子,其中一对端子上有一个半导体,另一对端子上有一个光源,如红外线、可见光、太阳光等,当光源亮起后,另一端的半导体就会发出电子信号,该信号就会被传递到电极结构中去,然后由电极结构传输到设备上使之运作。
光电隔离器的应用
1、在工业控制中,光电隔离器以隔离的方式,将可控硅、变频器的控制信号与电源线及其它低压线路实现隔离,以保护低压系统安全。
2、光电隔离器还可用于保护设备和人身安全。由于它具有隔离电压,抗电磁干扰等优势,可以在受噪声影响较大的环境中,将高压信号安全地传输到相应的设备上,使用户安全工作,减少事故的发生率。
3、光电隔离器可用于模拟信号的长距离传输,防止模拟信号中
的放电、脉冲和噪声等不良现象,保证信号精准的进行传输,从而使模拟信号的控制更加可靠。
4、光电隔离器还可用于发电站在通信系统中的网络保护,用于
监测发电站设备的运行情况,并将其信息传输到控制室,实现智能化控制。
常见的电气隔离方法
常见的电气隔离方法
电气隔离是指在电气系统中使用各种手段将电气设备或电气线路与其他设备或线路隔离开来,以确保电气系统的安全运行。常见的电气隔离方法包括以下几种:
1. 空气隔离:空气隔离是最常见、最基本的电气隔离方法之一。它通过将电气设备或线路置于绝缘材料包围的空间中,以阻止电流的流动和电气设备之间的相互影响。空气隔离主要应用于低压电气设备,如开关、插座等。
2. 绝缘隔离:绝缘隔离是通过在电气设备或线路上添加绝缘材料来实现的。绝缘材料具有良好的绝缘性能,可以有效地隔离电流,防止电气设备之间的相互干扰。常见的绝缘材料包括绝缘胶带、绝缘管等。
3. 隔离开关:隔离开关是一种特殊的开关设备,它可以将电气线路与其他设备或线路隔离开来。隔离开关通常具有可靠的绝缘性能和可见的断开指示,可以确保操作人员在进行检修或维护工作时安全隔离电气设备。
4. 隔离变压器:隔离变压器是一种特殊的变压器,它将电气设备或线路与其他设备或线路隔离开来。隔离变压器通常具有良好的绝缘性能和高质量的绝缘材料,能够有效地隔离电流和防止电气设备之间的相互干扰。
5. 屏蔽隔离:屏蔽隔离是一种通过电气屏蔽来实现的隔离方法。屏蔽隔离主要应用于高压电气设备或线路,通过在设备或线路周围添加金属屏蔽罩,可以有效地隔离电流和防止电磁波的干扰。
6. 光电隔离:光电隔离是一种利用光电器件来实现电气隔离的方法。光电隔离器件通常由发光二极管、光敏二极管和光电耦合器等组成,通过发光二极管发出的光信号来传输电信号,实现电气设备之间的隔离。
7. 油浸隔离:油浸隔离是一种通过在电气设备或线路上添加绝缘油来实现电气隔离的方法。绝缘油具有良好的绝缘性能和散热性能,可以有效地隔离电流和防止电气设备之间的相互干扰。油浸隔离主要应用于高压电气设备或线路。
信号隔离的基本原理
信号隔离的基本原理
信号隔离是指在电子系统中,通过一些特定的方法和设备,将一个电路中的信号与另一个电路中的信号隔离开来,使得它们不会相互干扰或传递到其他电路中。在现代电子技术中,信号隔离是非常重要的,它可以保证电子设备的稳定性、可靠性和安全性。
信号隔离的基本原理可以归纳为三个方面:电气隔离、光电隔离和磁电隔离。
1. 电气隔离:电气隔离是指通过利用绝缘材料将两个电路之间的导电介质隔离开来,从而达到信号隔离的目的。常见的电气隔离方法包括使用绝缘材料包裹导线、使用绝缘层的电路板、使用光电耦合器等。这些方法可以有效地隔离信号,防止电流和电压的传递,从而避免了电路间的相互干扰。
2. 光电隔离:光电隔离是利用光电耦合器将电路中的信号转换为光信号,再将光信号传输到另一个电路中进行接收和转换。光电隔离器通常由发光二极管(LED)和光电晶体管(OPT)组成。当输入端的电流通过LED时,LED会发出光信号,光信号经过隔离区域后,被光电晶体管接收并转换为相应的电压信号。这种方法可以实现高速、高精度的信号隔离,而且能够抵抗电磁干扰和噪声。
3. 磁电隔离:磁电隔离是利用磁电耦合器将电路中的信号转换为磁
信号,再将磁信号传输到另一个电路中进行接收和转换。磁电隔离器通常由输入绕组、隔离层和输出绕组组成。当输入绕组中的电流变化时,会产生相应的磁场变化,磁场经过隔离层后,作用于输出绕组上,从而在输出绕组中产生相应的电压信号。与光电隔离器相比,磁电隔离器具有较高的工作频率和较低的功耗,适用于一些高频率和低功耗的应用场景。
光电隔离 单向 可控硅
光电隔离单向可控硅
光电隔离、单向和可控硅是电子工程中的几个重要概念,各自有特定的应用和特点。
1. 光电隔离器:也被称为光耦,是一种利用光作为媒介进行信号传输的电子器件。它通常包含一个发光二极管和一个光敏器件,如光电二极管或光电晶体管。当输入信号加在输入端时,发光二极管发光,光敏器件接收光并转换为电信号,实现输入和输出之间的电气隔离。光电隔离器广泛应用于各种电路中,如开关电源、电机控制、通信系统等,以增强电路的抗干扰能力和提高安全性能。
2. 单向:在电子学中,单向通常指的是一种只能在一个方向上传输信号或电流的设备或电路。例如,二极管就是一个典型的单向元件,它允许电流在特定方向上流动,阻止反方向流动。单向元件在电路设计中非常重要,可以用来控制电流方向和防止反向电流对电路的损害。
3. 可控硅:可控硅整流器(SCR)是一种大功率开关器件,具有三个电极(阳极、阴极和控制极),可以在控制信号的作用下实现电流的单向导通和关断。可控硅广泛应用于电力控制和开关电路中,如调光器、电机控制、自动控制系统等。通过控制可控硅的导通和关断状态,可以实现大功率设备的开关控制和调节。
总的来说,光电隔离、单向和可控硅都是电子工程中的重要概念和技术,它们在实现电路的隔离、控制和保护等方面发挥着重要的作用。
光电隔离的作用范文
光电隔离的作用范文
光电隔离是一种利用光电效应原理来实现电气隔离的技术。它通过光电传感器将光信号转换成电信号,实现了对电路之间的隔离,以提高系统的稳定性、可靠性和安全性。本文将从以下几个方面对光电隔离的作用进行详细介绍。
首先,光电隔离可以实现电气隔离。在许多工业设备中,需要对输入和输出信号进行隔离,以防止不同电路之间的相互影响。光电隔离器通过将电信号转换为光信号,并利用光纤传输数据,从而实现了输入和输出信号的完全隔离。这样可以避免由于输入电路和输出电路之间存在相互连接而导致的互相干扰和相互影响,提高了系统的稳定性和可靠性。
其次,光电隔离可以提高系统的抗干扰能力。在电气设备中,常常会受到电磁干扰、射频干扰和静电干扰等多种干扰信号的影响。这些干扰信号会导致系统的误差增大,工作稳定性受到影响。光电隔离器通过将电信号转换为光信号,在传输过程中能够有效抵御这些干扰信号的影响,使得输出信号能够更加准确地反映输入信号,提高了系统的抗干扰能力。
第三,光电隔离可以提高系统的安全性。在一些特殊的工业环境下,存在着危险的高电压和强电流电路。如果在这些电路之间使用普通的电气隔离器,可能会存在漏电和火灾的风险。而光电隔离器通过将电信号转换为光信号,并使用光纤进行传输,消除了电气隔离存在的安全隐患,提高了系统的安全性。
第四,光电隔离可以实现远距离传输。在一些应用场景中,由于设备之间的距离较远,无法直接使用电线进行传输。而光电隔离器通过光纤传输光信号,可以实现远距离的传输。光信号具有传输速度快、干扰小、传
输距离远等优势,使得光电隔离器可以应用于需要远距离传输的系统中,满足系统的需求。
隔离式安全栅的工作原理
隔离式安全栅的工作原理
隔离式安全栅是一种用于保护电源和信号途径的装置,能够有效地隔离输入和输出信号,并保证信号传递的安全性和可靠性。本文将介绍隔离式安全栅的工作原理,包括隔离技术、保护措施以及应用领域等方面。
一、隔离技术
隔离式安全栅主要采用了磁隔离、光电隔离和电容隔离等技术,将输入和输出信号之间的电气联系彻底断开。磁隔离是利用互感器的原理,在输入端和输出端分别放置互感器,通过磁场的作用将输入和输出信号隔离开来。光电隔离是指使用输出端和输入端之间的光学耦合器进行隔离,将输入信号通过LED转换成光信号,再通过光电二极管将光信号转换成输出信号。电容隔离则是通过一个高阻值电容器将输入和输出信号隔离。这些隔离技术都能够实现输入和输出信号的完全隔离,从而提高了系统的稳定性和安全性。
二、保护措施
隔离式安全栅还采用了多种保护措施,以确保系统在异常情况下的安全性。其中最常见的措施包括过压保护、过流保护和过温保护等。过压保护是指当输入端的电压超出设定范围时,安全栅能够自动切断输入端的电源,以保护输出端的设备安全。过流保护是指当输出端的电流超过设定值时,安全栅能够自动切断输出端,以避免设备损坏。过温保护则是指当安全栅内部
温度超出设定值时,自动切断输入端的电源,以保护安全栅本身的安全。
三、应用领域
隔离式安全栅广泛应用于不同领域的电子设备,如工业自动化、医疗器械、新能源电力等等。在工业自动化中,隔离式安全栅常常被用于信号隔离、电源隔离、模拟量隔离等方面。在医疗器械中,隔离式安全栅可以用于患者的电生理诊断、电治疗等场合,保证设备的安全性和可靠性。在新能源电力领域,隔离式安全栅则可以用于太阳能电池板的应用、电动汽车的充电系统等方面。
光电耦合 光电隔离-概述说明以及解释
光电耦合光电隔离-概述说明以及解释
1.引言
1.1 概述
光电耦合是一种通过光信号来实现电信号的传递和控制的技术。它将光电器件与电子器件结合起来,通过光电光信号转换器件和电光信号转换器件的相互作用,实现光与电之间的转换。光电耦合技术广泛应用于通信、控制、测量和传感等领域。
光电耦合技术的基本原理是利用光电二极管、光电三极管等光电器件将光信号转换为电信号,或者利用光调制器件将电信号转换为光信号。通过光电转换器件,光信号可以方便地传输和控制,具有较高的传输效率和抗干扰能力。
光电隔离是光电耦合技术的一种重要应用方式,它通过光电耦合器件将输入端的电信号转换为光信号,再通过光学隔离器件将光信号传输到输出端,并再次通过光电耦合器件将光信号转换为电信号。这种方式可以实现输入端与输出端之间的电气隔离,避免电气信号的相互干扰和传输中的电流回路问题。
光电隔离在工业控制、电力系统、医疗设备等领域具有广泛的应用。它可以有效地解决电气隔离和信号隔离的问题,提高系统的稳定性和安全
性。此外,光电隔离还可以实现不同电位的信号传输,方便系统的设计和调试,提高系统的可靠性和可维护性。
总之,光电耦合是一种通过光信号实现电信号的传递和控制的技术,光电隔离是其重要应用方式之一。光电耦合技术和光电隔离技术在现代工程中起着重要的作用,对于提高系统的可靠性、稳定性和安全性具有重要意义。随着科技的不断发展,光电耦合和光电隔离技术将迎来更广阔的发展前景。
1.2 文章结构
文章结构部分内容可以如下所示:
文章结构部分的目的是介绍本篇长文的整体结构和内容安排。本文共分为引言、正文和结论三个部分。
光电隔离器的工作原理
光电隔离器的工作原理
光电隔离器是一种利用光电效应实现信号隔离的器件。其工作原理如下:
1. 光电效应:光电隔离器基于光电效应,即光照射到特定材料表面时,会产生电子与空穴的产生和流动。当光照射到光电隔离器的光电转换元件上时,产生的光电信号会被转换为电信号。
2. 输入端光电转换:光电隔离器的输入端一般是一个发光二极管(LED),它会发出特定频率的光信号。这个信号通过光电转换元件(如光敏二极管)转换为电信号。
3. 隔离层:光电隔离器内部通常会有一个隔离层,用于将输入端的光信号与输出端的电信号隔离开,避免信号干扰和电气隔离。
4. 输出端光电转换:经过隔离层后,电信号会传输到输出端的光电转换元件上,如光敏三极管。这个元件会将电信号再次转换为光信号。
5. 输出端反转:光信号经过光电转换后会经过电流放大器,将电流变得更强,并根据需要可以进行电压反转。
6. 输出端隔离:经过输变换后的光信号会再次通过隔离层,和输入端的光信号隔离开,继而输出为隔离后的电信号。
通过以上步骤,光电隔离器能够将输入端的电信号经过光电转
换和隔离处理后,输出为隔离后的电信号。这种隔离能够有效地防止信号干扰、噪音等问题,提高信号的稳定性和可靠性,广泛应用于电子设备的隔离、变换和保护等方面。
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带隔离的增强型RS-485接口电路图
磁耦隔离iCoupler技术,是由ADI公司设计开发的一项适合高压环境的隔离电路的专利技术,而非传统的基于光电耦合器所采用的发光二极管(LED)与光敏三极管结合,因采用了高速的iCOMS工艺,因此在功耗、体积、集成度、速度等各方面都优于光耦。同时能满足医用设备高电压工业应用、电源以及其它高隔离度环境的严格隔离要求,非常适合在各种工业上的应用,包括数据通信、数据转换器接口、各种总线隔离以及其它多通道隔离应用。
图1 ADM2483功能内部框图
ADM2483是带隔离的增强型RS-485 收发器,其内部框图如图1所示,它包括一个三通道隔离器、一个带三态输出的差分驱动器和一个带三态输入的差分接收器。1/8 单位负载的接收器输入阻抗可允许多达256 个收发器接入总线,最高传输速率可达500Kbps。逻辑端兼容3V/5V 工作电源,总线端5V 供电。
图2 ADM2483BRW典型应用电路
ADM2483与其它RS-485 接口芯片相比,集成了磁隔离技术,仅需要一个外部的DC/DC电源即可。ADM2483应用电路如图3所示,本电路仅供参考,若遇特殊应用,为了设备及系统安全,可以选择相应的其它保护措施,如TVS 等等。
89c51单片机采用光耦隔离485电路原理图
--------以上部分请勿修改!-------------
提高485总线的可靠性
摘要:就485总线应用中易出现的问题,分析了产生的原因并给出解决问题的软硬件方案
和措施。
关键词:RS-485总线、串行异步通信
--------------------------------------------------------------------------------
1 问题的提出
在应用系统中,RS-485半双工异步通信总线是被各个研发机构广泛使用的数据通信总
线,它往往应用在集中控制枢纽与分散控制单元之间。系统简图如图1所示。图1. RS-485系统示意图
由于实际应用系统中,往往分散控制单元数量较多,分布较远,现场存在各种干扰,所
以通信的可靠性不高,再加上软硬件设计的不完善,使得实际工程应用中如何保障RS-485总
线的通信的可靠性成为各研发机构的一块心病。
在使用RS-485总线时,如果简单地按常规方式设计电路,在实际工程中可能有以下两个问
题出现。一是通信数据收发的可靠性问题;二是在多机通信方式下,一个节点的故障(如死
机),往往会使得整个系统的通信框架崩溃,而且给故障的排查带来困难。
针对上述问题,我们对485总线的软硬件采取了具体的改进措施
2 硬件电路的设计
现以8031单片机自带的异步通信口,外接75176芯片转换成485总线为例。其中为了实现
总线与单片机系统的隔离,在8031的异步通信口与75176之间采用光耦隔离。电路原理图如
图2所示。
图 2 改进后的485通信口原理图
充分考虑现场的复杂环境,在电路设计中注意了以下三个问题。
SN75176 485芯片DE控制端的设计
由于应用系统中,主机与分机相隔较远,通信线路的总长度往往超过400米,而分机系
统上电或复位又常常不在同一个时刻完成。如果在此时某个75176的DE端电位为“1”,那
么它的485总线输出将会处于发送状态,也就是占用了通信总线,这样其它的分机就无法与
主机进行通信。这种情况尤其表现在某个分机出现异常情况下(死机),会使整个系统通信
崩溃。因此在电路设计时,应保证系统上电复位时75176的DE端电位为“0”。由于8031在复
位期间,I/O口输出高电平,故图2电路的接法有效地解决复位期间分机“咬”总线的问题。
隔离光耦电路的参数选取
在应用系统中,由于要对现场情况进行实时监控及响应,通信数据的波特率往往做得较
高(通常都在4800波特以上)。限制通信波特率提高的“瓶颈”,并不是现场的导线(现场
施工一般使用5类非屏蔽的双绞线),而是在与单片机系统进行信号隔离的光耦电路上。此
处采用TIL117。电路设计中可以考虑采用高速光耦,如6N137、6N136等芯片,也可以优化普
通光耦电路参数的设计,使之能工作在最佳状态。例如:电阻R2、R3如果选取得较大,将会
使光耦的发光管由截止进入饱和变得较慢;如果选取得过小,退出饱和也会很慢,所以这两
只电阻的数值要精心选取,不同型号的光耦及驱动电路使得这两个电阻的数值略有差异,这
一点在电路设计中要特别慎重,不能随意,通常可以由实验来定。
485总线输出电路部分的设计
输出电路的设计要充分考虑到线路上的各种干扰及线路特性阻抗的匹配。由于工程环境
比较复杂,现场常有各种形式的干扰源,所以485总线的传输端一定要加有保护措施。在电
路设计中采用稳压管D1、D2组成的吸收回路,也可以选用能够抗浪涌的TVS 瞬态杂波抑制器
件,或者直接选用能抗雷击的485芯片(如SN75LBC184等)。
考虑到线路的特殊情况(如某一台分机的485芯片被击穿短路),为防止总线中其它分
机的通信受到影响,在75176的485信号输出端串联了两个20Ω的电阻R10、R11。这样本机的
硬件故障就不会使整个总线的通信受到影响。
在应用系统工程的现场施工中,由于通信载体是双绞线,它的特性阻抗为120Ω左右,
所以线路设计时,在RS-485网络传输线的始端和末端各应接1只120Ω的匹配电阻(如图2中
R8),以减少线路上传输信号的反射。
由于RS-485芯片的特性,接收器的检测灵敏度为± 200mV,即差分输入端VA-VB ≥
+200mV,输出逻辑1,VA-VB ≤-200mV,输出逻辑0;而A、B端电位差的绝对值小于200mV
时,输出为不确定。如果在总线上所有发送器被禁止时,接收器输出逻辑0,这会误认为通
信帧的起始引起工作不正常。解决这个问题的办法是人为地使A端电位高于B 两端电位,这样
RXD的电平在485总线不发送期间(总线悬浮时)呈现唯一的高电平,8031单片机就不会被误
中断而收到乱字符。通过在485电路的A、B输出端加接上拉、下拉电阻R7、R9,即可很好地
解决这个问题。
3 软件的编程