Рейтинг@Mail.ru

Как подключить оптоизолятор к Arduino

автор:
Be the first to comment! Arduino
Print Friendly, PDF & Email
Разберёмся на примере микросхемы TLP281 с принципом работы оптопары, рассмотрим, в каких случаях и каким образом их применяют.

Для проекта нам понадобятся:

1Что такое оптопараи в каких случаях её применяют

Оптопара (или оптрон) – это электронный компонент, который позволяет исключить влияние электромагнитных и электрических наводок одной части электрической цепи на другую. Также с помощью оптопары можно отделить высоковольтную часть цепи от низковольтной. Ещё одно преимущество оптопары – возможность применения в цепи переменного тока. Кроме того, оптопара может служить заменой электромеханическому реле, т.к. способно коммутировать части электроцепи. По сути, оптопара действует как электромеханическое реле, только без механической части. Переключение осуществляется с помощью оптического сигнала, который передаётся от управляющего элемента к управляемому. Именно поэтому оптопара и называется «опто-пара». Обычно она состоит из излучающего светодиода и фиксирующего фотодиода.

Оптопару иногда ещё называют «оптоизолятор» из-за того, что с помощью оптопары можно изолировать части электрической схемы друг от друга.

Причём оптический сигнал излучателя может быть в видимом или инфракрасном диапазоне. На работу оптопары это никак не влияет, т.к. и передатчик излучения, и приёмник обычно расположены в одном корпусе в непосредственной близости друг от друга. Обычно оптопара действует как триггер и имеет 2 состояния: «включено» и «выключено», но в некоторых случаях применяются оптопары с несколькими уровнями.

2Описание оптопары на микросхеме TLP281-4

Рассмотрим работу оптопары на примере микросхемы TLP281, а точнее её разновидности TLP281-4. Микросхема TLP281-4 имеет 4 канала. То есть у неё есть 4 управляющих ножки и 4 выходных ножки, к которым подключается полезная нагрузка.

Будем использовать для работы модуль HW-399. Выглядит он так, как показано на иллюстрации ниже. Рядом приведена его схема.

Внешний вид модуля HW-399 с микросхемой TLP281-4 и её схема
Внешний вид модуля HW-399 с микросхемой TLP281-4 и её схема

Здесь выводы IN1…IN4 – это управляющие входные сигналы от микроконтроллера, например, Arduino, или другого управляющего элемента. На них можно подавать напряжение от 3,3 до 5 вольт. Выводы OUT1…OUT4 – выходы. Ножки HVCC и HGND – питание и земля управляемой части электрической схемы. На ножку питания HVCC можно подавать напряжение до 24 вольт.

Выводы IN1…IN4 соответствуют анодам светодиодов модуля, которые и являются источниками светового сигнала для фотокатодов модуля, которые являются электронными ключами OUT1…OUT4.

Для демонстрации работы оптопары давайте соберём схему, показанную на следующем рисунке. Здесь управлять будем одним каналом IN1 модуля HW-399 с помощью Arduino. К выходу OUT1 модуля подключим светодиод, питание на который будем подавать с отдельного источника питания (хотя можно и с самого Arduino, в данном случае это не принципиально). Подключать светодиод необходимо через токоограничивающий резистор, разумеется.

Схема подключения модуля HW-399 с микросхемой TLP284-1 к Arduino
Схема подключения модуля HW-399 с микросхемой TLP284-1 к Arduino

Как только мы соберём схему и подадим питание на внешнюю цепь (ножка HVCC), светодиод загорится. Это из-за того, что на управляющий пин IN1 ещё не подан управляющий сигнал. При отсутствии напряжения логической единицы на входе IN1 (допустим, он просто «висит» в воздухе или подключён к земле) на выходе OUT1 находится низкий уровень. Поэтому ток может идти от питания HVCC через OUT1 на землю, и светодиод загорается.

Подключение оптопары TLP284-1 к Arduino
Подключение оптопары TLP284-1 к Arduino

Давайте загрузим в Arduino стандартный скетч из примеров – Blink. Этот скетч каждую секунду меняет логический уровень на 13-ой ножке Arduino. Таким образом, мы наглядно увидим, как работает управление оптопарой.

Подключение оптопары TLP284-1 к Arduino
Подключение оптопары TLP284-1 к Arduino

Когда на 13-ом выводе Arduino высокий логический уровень – загорается встроенный светодиод платы Arduino, и отправляется управляющий сигнал на вход IN1 модуля. На выходе OUT1 появляется высокий уровень, и светодиод, подключённый к модулю, гаснет, т.к. нулевая разность потенциалов, и ток не может протекать через светодиод. Когда на 13-ой ножке Arduino низкий уровень, то встроенный светодиод гаснет, и управляющий сигнал переключается также в низкий уровень. Из-за этого между выходом OUT1 и питанием HVCC модуля возникает разность потенциалов, и подключённый к микросхеме TLP281 светодиод загорается. Таким образом эти два светодиода будут загораться как бы в противофазе.

Осциллограмма при работе оптопары в скетче Blink
Осциллограмма при работе оптопары в скетче Blink

На приведённой осциллограмме голубой график – управляющий сигнал с пина 13 платы Arduino. А фиолетовый график – напряжение на светодиоде на 1-ом выходе модуля HW-399.

Download attachments:

Last modified onВторник, 02 Июнь 2020 19:37 Read 2035 times

Поделиться

Print Friendly, PDF & Email

Leave a comment

  1. Arduino это...
  2. Arduino это...
  3. Arduino это...
Отличный способ начать знакомство с электроникой, микроконтроллерами и программированием!
Замечательное средство для создания собственных электронных устройств, которые пригодятся в быту или для развлечения!
Уникальный конструктор, для которого разработаны десятки совместимых датчиков и модулей!
next
prev