光电耦合器在伺服系统中的应用
加入技术交流群
HCNR201光电耦合器是一种由三个光电元件D1、D2、D3组成的器件。当D1通过驱动电流If时，发出红外光(伺服光通量)。该光分别照射在D2、D3上，反馈光电二极管吸收D2光通量的一部分，从而产生控制电流I1。该电流用来调节If以补偿D1的非线性。输出光电二极管D3产生的输出电流I2与D1发出的伺服光通量成线性比例。令伺服电流增益K1=I1／If，正向增益K2=I2／If，则传输增益K3=K2／K1=I2／I1。
主要技术指标如下：
●线性度：±0．05％；
●线性系数：5％；
●隔离电压：1 414 V；
●具有0～15 V的输入／输出范围。
2．2．3 电压检测电路设计
系统母线电压检测电路如图3所示，信号为正极性输入，正极性输出。隔离电路中，R1调节初级运算放大器的输入偏置电流的大小，C1起反馈作用，同时滤除了电路中的毛刺信号，避免HCNR201中的铝砷化镓发光二极管(LED)受到意外的冲击。R3可以控制LED的发光强度，对控制通道增益起一定作用。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/168191.htm
2．2．4 运算放大器的选择
运放可以是单电源供电或正负电源供电，HCNR201是电流驱动型器件，其LED的工作电流为1 mA～20 mA，因此，运算放大器A1的驱动电流也必须达到20 mA，同时，根据输入电压范围，也要求运算放大器有相应的共模输入和输出能力。本设计电路采用单电源供电的LM2904集成运算放大器，其输出电流可达40mA。
2．2．5 电阻器的选择
A1组成驱动级的等效电路如图4所示。图中，Rf是等效反馈电阻器。该等效电路是典型的同相型放大器，故U+=U-，且U+=Uin，因此Uin=U-。
由图3知，If=(UO1-UD1)／R3
由图4可见，I1=U-／R1
因为K1=0．005，I1=0．005If
所以(UO1-UD1)／R3=200×U-／R1
假设，R1=200R3
则UO1=Uin+UD1
由图2知Vin=I1×R1，Vout=I2×R2
因为是线性光耦合器模拟信号隔离，且本系统要求线性关系为
本系统中，Vin=0～10 V，R1=10／20×10-3×0．005=100 k，R2=33 k，R3=500 Ω。
由于器件参数的离散性，I1近似等于0．005If，K3=I2／I1≈1，所以，此时R1、R2、R3的值仅为估算值，实际调节到线性度最佳时，R1=100 k，R2=36 k，R3=220 Ω。
应用线性光耦合器组成的模拟信号隔离电路的线性度好，电路简单，有效地解决了模拟信号与应用系统的电气隔离问题。
3 结论
实践证明，本系统在低电压控制电路与高压驱动电路之间，模拟量与数字量之间，有效地利用了光电隔离电路，提高了系统的抗干扰能力，保证了系统的可靠性。
评论