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Êtes-vous coupable d'appuyer sur le bouton de répétition de l'alarme au moins deux fois avant de vous réveiller à contrecœur de votre sommeil bienheureux ? Ma femme prétend que je détiens probablement le record du monde pour avoir appuyé sur le bouton de répétition puisque je le fais sans même ouvrir les yeux. Mais il arrive des moments où la troisième alarme de répétition ne se déclenche mystérieusement pas et c'est une bataille perdue pour commencer ma journée à l'heure.
Dans l'électronique, les systèmes embarqués comptent souvent sur les circuits d'optocoupleurs pour recevoir des signaux d'entrée de capteurs externes ou d'interrupteurs. D'une certaine manière, ils sont comme les réveils des microcontrôleurs. Idéalement, tous les signaux sont transmis avec précision au microcontrôleur. Cependant, lorsque le symbole des optocoupleurs n'est pas correctement implémenté, le microcontrôleur peut parfois manquer des signaux d'entrée ou détecter faussement des signaux quand aucune entrée n'est déclenchée. Dans ce tutoriel de conception de PCB avec opto-isolateur, nous discuterons de comment établir une disposition de PCB d'optocoupleur réussie. Mais d'abord, rappelons-nous comment fonctionne un guide de conception d'optocoupleur dans ce tutoriel sur l'optocoupleur.
Optocoupleurs ou opto-isolateurs sont des composants électroniques qui isolent les signaux d'entrée à travers une interface optique. La forme la plus basique d'optocoupleur consiste en une LED infrarouge et un photo-transistor au sein d'un même circuit intégré. La LED infrarouge s'allume lorsque le courant électrique la traverse et son intensité dépend de l'amplitude du courant. Le photo-transistor est activé par la lumière de la LED, ce qui provoque une connexion courte entre son collecteur et son émetteur.
La LED infrarouge et le photo-transistor sont souvent séparés par du verre ou de l'air. Cela offre une isolation électrique de <10kV à travers la disposition du PCB de l'optocoupleur. En conséquence, les circuits d'optocoupleurs sont un choix idéal pour isoler les systèmes embarqués des interférences électriques provenant de l'environnement du signal d'entrée.
En plus de protéger le système embarqué du bruit électrique, les optocoupleurs sont également utilisés pour séparer les systèmes à basse tension et à haute tension. Par exemple, le photo-triac, qui est une variation des optocoupleurs, peut être utilisé pour contrôler des dispositifs à haute tension AC. Par exemple, un moteur AC. Cela élimine le risque de défauts de circuit qui peuvent causer des dommages au microcontrôleur et à ses composants accompagnateurs pour l'appareil.
L'optocoupleur est un composant passif simple que la plupart des concepteurs rencontrent. Faire fonctionner un PCB d'optocoupleur n'est pas sorcier ; cependant, il existe quelques erreurs de conception qui annulent l'objectif de l'utilisation d'un optocoupleur ou qui provoquent des signaux d'entrée instables.
Dans la disposition de base d'un PCB d'optocoupleur, le circuit intégré (CI) comprend deux broches de terre. L'une est connectée à la LED infrarouge et l'autre est connectée au phototransistor. Une erreur consiste à connecter les deux terres ensemble lors du routage du PCB. Dans mon expérience d'ingénieur, j'ai rencontré cela même dans des contrôleurs électroniques utilisés dans des machines.
La raison principale d'utiliser un optocoupleur est de séparer en toute sécurité deux circuits. Lorsque la terre externe est connectée au PCB, tout bruit de terre provenant du circuit peut se coupler directement au circuit sensible à bord. Au lieu de cela, créez une connexion de signal séparée pour les broches de terre externes et allouez des connecteurs dédiés pour les fils de terre d'entrée.
Outre l'application de la tension de sortie appropriée, la LED infrarouge de l'optocoupleur nécessite un courant adéquat pour fonctionner correctement. La valeur du courant direct minimum peut être consultée sur le graphique du Rapport de Transfert de Courant de l'optocoupleur concerné. Si la résistance limitatrice de courant fonctionne à la valeur minimale de l'optocoupleur, le phototransistor peut se comporter de manière irrégulière. Par exemple, sur 10 entrées valides provenant des interrupteurs, seule une partie sera détectée.
D'autre part, la valeur de la résistance limitatrice ne doit pas être trop basse. Ceci afin d'éviter la défaillance de la LED infrarouge. Comme les LED classiques, la LED infrarouge a un courant direct maximal qui ne doit pas être dépassé. Cela rend le choix de la bonne résistance limitatrice de courant une étape cruciale pour assurer un fonctionnement fiable de la PCB de l'optocoupleur.
De manière générale, tous les optocoupleurs ne sont pas construits de la même manière. Par exemple, l'opto-triac est utilisé pour contrôler une charge en courant alternatif et l'opto-Darlington est idéal pour les situations où seule une petite quantité de courant d'entrée est générée. Une autre considération est la tension de claquage collecteur-émetteur, qui peut varier pour différents modèles d'optocoupleurs.
Mais si vous utilisez simplement un guide de conception d'optocoupleur pour des isolateurs d'entrée normaux, des modèles comme le PC817 feront l'affaire. Vous passerez également moins de temps à créer des empreintes puisque le composant électronique optocoupleur générique dans votre logiciel de conception de PCB fera l'affaire. Lorsque vous avez besoin d'accéder à un outil de mise en page de PCB facile à utiliser qui inclut tout ce qui est nécessaire pour construire des cartes de circuits de haute qualité manufacturables, ne cherchez pas plus loin que CircuitMaker. En plus d'un logiciel de conception de PCB facile à utiliser, tous les utilisateurs de CircuitMaker ont accès à un espace de travail personnel sur la plateforme Altium 365. Vous pouvez télécharger et stocker vos données de conception dans le cloud, et vous pouvez facilement visualiser vos projets via votre navigateur web sur une plateforme sécurisée.
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