Система оптопары: 4 ступени

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

В этой статье объясняется, как подключить систему оптопары.

Эта система используется для изоляции двух источников питания. Типичные области применения включают медицину, где необходимо изолировать пациента от возможных сбоев в электроснабжении и скачков напряжения, чтобы избежать поражения электрическим током. Эти системы используются в аппаратах ЭЭГ и ЭКГ.

Усилитель обычно питается от аккумуляторных батарей.

Схема может работать всего от одного источника питания на 1,5 В.

Запасы

Детали: оптопара, 8-контактное гнездо для намотки проводов, резистор 1 кОм - 5, 10 кОм - 1, 1 МОм потенциометр - 2 (второй потенциометр может быть просто переменным резистором для экономии денег), обмотка провода, изолированный провод, источник питания (3 В или 1,5 В можно реализовать с батареями AA / AAA / C / D), платой матрицы, жгутом аккумуляторов.

Инструменты: USB-осциллограф, инструмент для зачистки проводов, плоскогубцы, инструмент для намотки проводов.

Дополнительные детали: припой.

Дополнительные инструменты: паяльник, мультиметр.

Шаг 1: спроектируйте схему

Я использовал старую программу моделирования PSpice, чтобы сократить время рисования.

Вход должен питаться от батареи, чтобы предотвратить попадание на вход скачков напряжения освещения или других скачков напряжения и травм пользователя.

Смещение выхода - очень хорошая идея, потому что мощность входных фотодиодов очень мала.

Ro используется для защиты выхода от короткого замыкания.

Ci - биполярный конденсатор.

Выходная схема аналогична биполярному транзистору BJT NPN.

Шаг 2: Моделирование

Выходной сигнал инвертирован и меньше входного. Однако тестирование покажет, что система имеет коэффициент усиления -1.

В использованной мной неточной модели PSpice могут быть параметры затухания.

Шаг 3: Сделайте схему

Для этой схемы, которую я использовал, не нужны резисторы большой мощности.

Я использовал один блок питания на 3 В вместо двух, потому что у меня не было жгута батарей на 3 В.

Входной резистор смещения Rb1 должен быть очень точным переменным резистором. Я использовал только потенциометр, потому что у меня не было других компонентов. Вы можете попробовать использовать точный тримпот. Мне потребовалось много времени, чтобы отрегулировать значение Rb1, потому что я не использовал подстроечный резистор. Значение было от слишком низкого до высокого, чтобы предотвратить ограничение выходного сигнала.

Значение Rc1 не обязательно должно быть точным. Вы можете использовать любой переменный резистор, какой захотите. Вы даже можете заменить Rc1 постоянным резистором после измерения сопротивления, необходимого для поддержания выходного напряжения на уровне половины напряжения питания.

Шаг 4: Тестирование

Я использовал дешевый USB-осциллограф за 25 долларов от eBay.

Первым шагом была регулировка выходного потенциометра Rc1 так, чтобы выходное напряжение было половиной напряжения питания.

Вторым первым шагом была регулировка входного потенциометра Rb1 так, чтобы входной сигнал не насыщался. Второй потенциометр оказывает незначительное влияние на величину смещения выходного сигнала.

Я установил вход своего генератора сигналов на минимальную амплитуду. Система имеет коэффициент усиления -1. Это означает, что входной сигнал инвертирован.