工业通信中光电耦合器的应用.docx

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1、工业通信中光电耦合器的应用黄俊民摘 要：光电耦合器作为一种特别重要的光电器件，能够调整电流的状态，可以满意当前工业系统高规格的隔离和爱护要求。特殊是近几年，随着数字通信技术的不断发展，固体继电器与光隔离器等部件被广泛应用在机械行业中，为光耦合器供应了广袤的市场。光耦合器在将来的发展过程中，将会体积更小、性能更高、重量更轻、运转速度更快。关键词：工业通信;光电耦合器;结构原理中图分类号：TN622 文献标记码：A0 引言光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电-光-电转换器件。由于该器件运用寿命长、工作温度范围宽，所以在过程限制、工业通信、家用电器、医疗设备、通信设备、计算机以及精密仪器等方面有

2、着广泛应用1。在当前工艺技术持续发展与提升的过程中，其工作速度、工作电流以及集成水同等性能，均会得到较大提升。为了进一步拓展光耦的功能，在一般光电耦合器件的基础上，可以通过LED进行调制信号的加载工作，通过光形式的专属信号、光电二极管的提取以及接收光信号的方式，同时对相关数据进行复原处理，能够在电-光-电转换过程中进行传输数据，实现通信的功能。1 光电耦合器结构分析光電耦合器是以光为媒介传输电信号，对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以它在各种电路中得到广泛应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光电耦合器的主要结构是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳内，然后把发光器件的

3、管脚作为输入端，把光接收器的管脚作为输出端。当在输入端加电信号时，发光器件发光。这样，光接收器件由于光敏效应而在光照后产生光电流并由输出端输出。从而实现了以光为媒介的电信号传输，而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的。这样就构成了一种中间通过光传输信号的新型半导体光电子器件。光电耦合器的封装形式一般有管形、双列直插式和光导纤维连接3种。2 工业通信的原理数字通信主要是借助数字信号来传递信息以及数据，而电子电路中的数字信号主要通过“0”与“1”二值逻辑表示信息信号，之后即能够通过数字信道实现信息传递的目的。为了有效提高信息传输的保密性以及稳定性，同时为了促使信道利用率得到进一步提升，在开展信号传

4、输工作前，采纳不同编码手段对信号频谱进行调整，可以使信号抗干扰实力得到有效提升，削减系统噪声与外界噪声造成的干扰问题。之后借助调制器科学调制信号，能够有效拓展信号频谱，仅提高其与信道传输的适用性，将信道作用充分发挥出来，有效保证了传输性能。另外，对于数字信号来说，同步环节具有重要地位，假如是帧同步与时钟同步缺少精确性，那么信息精确性也会受到干脆影响。信号借助无线信号或是有线信道向接收端传输信号之后，进行解调以及译码等处理后即能复原信息2。对于数字通信来说，程控交换技术同样特别重要，其主要是以及电话交换机相关技术作为支撑，渐渐演化成程控交换机，将交换程序输入计算机中，就能实现信息的接驳限制，最初

5、的信息类型仅涵盖语音类型，在发展过程中不断丰富，数据信息类型种类更加多元，通过交换机的应用，有效提高了通信体系维护管理工作的敏捷性、牢靠性与便捷性，促使其功能更加丰富，因此，借助限制软件可以拓展硬件功能，促使信息服务质量得到有效提升。3 微型处理器的通信及接口选择ARM32位内核STM32处理器作为ECON限制器的CPU，I/O接口数量为12个，能够实现数字输入、数字输出以及模拟等功能3。数字舵机和外部传感器应当借助该I/O结构实现和ECON限制器构建通信的目的。其主要涵盖数字量和模拟量2种通信信号，数字信号接收端可以选择I/O接口D引脚，然而假如是在不同ECON限制器中构建通信，那么不能够仅

6、借助数字线开展，而应当针对通信电缆科学设置相应的协助电路。4 微型处理器之间通信电路设计微型处理器共有12个I/O通信端口，能够满意实力源C6工程中大部分项目的要求，然而对于柔性制造体系、汽车生产线模拟以及AGV导引小车等结构困难以及创新性较强的项目来说，I/O接口会出现数量不足的问题，所以须要保证各个限制器能够充安排合，这样才能够保证工作任务的顺当完成。5 多个微型处理器协作工作原理在多个微型处理器通过协作完成困难项目任务时，不同限制器应当保证自身的工作任务能够打算充分。系统基于特定时间段或是特定状态，触发数字信号，保证不同限制器均能完成自身工作。图1为2个ECON102限制器之间进行协作工

7、作。从图1中可以看出，限制器1与限制器2中的I/O 10接口，借助触发电路进行连接，限制器1中的传感器发觉特定环境参数之后，该限制器中的I/O 10接口会发送二进制信号，信号位数为1位，之后触发电路向限制器2中的I/O结构传输触发信号，该种状况下，限制器2的中心处理器完成触发信号接收后，发动限制指令，让限制器2稳定运转。6 光电耦合器在通信电路中的应用光电耦合器在长线信息传输中作为终端隔离元件，可以大幅度提高信噪比。所以，它在各种电路中得到了广泛应用。依据它的特性，人们利用光电耦合器制作可控的光电开关，对开关电路和高压电路能够起到特别好的限制和稳压作用，为人们的运用供应了诸多便利。由于微机处理

8、器会完成触发信号接收工作，所以可以将通信电缆电路视为触发电路，能够借助光耦电路达成这一目标。对于通信电路来说，TLP521光电耦合器是核心器件，其主要特点就是工作温度宽、响应速度快以及信号基本上不会发生失真问题。光电耦合器之所以能够在传输信号的同时，有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰，使通道上的信号杂讯比得到提高，主要有以下4个方面的缘由。1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几一百零一欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105 106 。依据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压也会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光，从而被抑制掉了。2）

9、光电耦合器的输入回路与输出回路之间既没有电气联系又没有共地。二者之间的分布电容微小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避开了公共阻抗耦合干扰信号的产生。3）光电耦合器可以起到很好的平安保障作用，即使外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。4）光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有10 s左右，适用于对回应速度要求很高的场合。7 工业自动化行业光电耦合器通信发展趋势科技的不断发展为光电耦合通信创建了较多的可能性以及较大的发展空间，以太网、互联网以及其他网络技术构建较为完善

10、，有线通信起先被无线通信取代，并渐渐成为通信行业中的关键通信技术手段，在通信市场中的占有率持续增加，发展为自动化通信体系中的关键方式4。因为光耦通信技术的应用优势特别突出，在困难工业条件下可以保证通信服务质量，所以使相关人员能够在恶劣条件下进行牢靠、稳定的通信，保证工业自动化能够获得更多的优质服务。通过对光耦通信发展趋势的深化分析能够发觉，将来光耦通信技术的平安性、效率等性能均会得到有效提升，并且相关人员会将削减光耦通信发展过程中的能耗问题作为主要探讨内容。基于工业生产条件差异，须要科学选择通信手段，强化有线通信和无线通信之间的联合，促使通信系统和无线通信之间能够充分进行整合，充分兼容不同厂商

11、的设备，科学制定无线通信协议，保证协议具有良好的通用性，进而促使工业自动化产业能够获得良好的光耦通信服务。同时，工作人员须要对无线通信的传输速率进行提升，提高无线网络的实际覆盖范围。无线通信将会是将来通信领域的主流通信方式，具有良好的发展前景。8 SPI通信中光耦应用案例SPI即串行外设接口，在MCU与其他外围设备中有着广泛应用，可以通过串行形式进行通信并实现信息交换。其能够和不同厂商、不同标准的器件干脆连接。光耦的结构相当于把发光二极管和光敏三极管封装在一起，使被隔离的2个部分的电路通过光电耦合器内的光传递信号，使被隔离的2个部分的电路之间在没有电的状况下干脆连接，防止因有电的连接而引起干扰

12、及损坏。光耦隔离方式因其耐压高、抗干擾实力强、成本低而广泛应用于各种隔离电路中。SPI具有同步、高速以及全双工等特点，同时芯片管脚占用路途的最高值为4根，能够有效节约芯片管脚，同时主从设备在进行通信时，均是采纳主设备的时钟信号，通信牢靠。部分隔离电路须要SPI通信的状况下，可以通过光耦实现信号隔离，其经济性与可行性均较为突出。9 结论总之，在工业行业中光耦通信具有重要的应用地位，其社会效益和经济效益也非常显著，可有效解决输出与负载隔离的问题。因此，相关人员在实际应用时，要依据不同的电路选择不同类型的光电耦合器，但必需与现阶段的工业通信须要相符，正确相识新型通信应用的优势，保证通信技术的稳定发展

13、。参考文献1张玲.无线通讯技术在数字化中的应用探讨J.中国新通信，2022，19（13）：113.2孙秀蓉.数字通信技术原理及其应用J.科技创新与应用，2022（20）：169-170.3陆泉森，李军，鲍鸿，等.光耦隔离技术在智能测控系统中的应用J.机械与电子，2022（2）：53-56.4杨海平.光耦合器在通信中的应用探讨J.科技致富向导，2022（2）：82，233. 第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页