光电耦合器件

1、 8.1.4 光电耦合器件光电耦合器件 光电耦合器件是由光电耦合器件是由发光元件发光元件(如发光如发光二极管二极管)和和光电接收元件光电接收元件合并使用，以光合并使用，以光作为媒介传递信号的光电器件。作为媒介传递信号的光电器件。 根据其结构和用途不同，可分为：根据其结构和用途不同，可分为： 用于实现用于实现电隔离电隔离的光电耦合器（光的光电耦合器（光电隔离器），电隔离器）， 用于检测物体位置或用于检测物体位置或检测检测有无物体有无物体的光电开关。的光电开关。 1. 光电耦合器光电耦合器 光电耦合器的发光元件和接收元件光电耦合器的发光元件和接收元件都封装在一个外壳内，都封装在一个外壳内， 封装材

2、料：封装材料： 金属金属 塑料。塑料。 发光器件采用发光器件采用砷化镓砷化镓发光二极管，发光二极管，管芯由一个管芯由一个PN结组成，结组成， 随着正向电压的增大，正向电流增随着正向电压的增大，正向电流增加，发光二极管产生的光通量也增加。加，发光二极管产生的光通量也增加。 光电接收元件可以是光电接收元件可以是光敏二极管光敏二极管和和光敏三极管光敏三极管，也可以是，也可以是达林顿光敏管达林顿光敏管。 图8-21 光电耦合器组合形式 输入输出输入输出(a)(b) 输 入输 出输 入输 出(a)(b) 输入输出输入输出(a)(b) 为了保证光电耦合器有较高的灵为了保证光电耦合器有较高的灵敏度，敏度，

3、应使发光元件和接收元件的波长应使发光元件和接收元件的波长匹配匹配。 2. 光电开关光电开关 光电开关利用感光元件对变化的入光电开关利用感光元件对变化的入射光加以射光加以接收接收，并进行，并进行光电转换光电转换，同时，同时加以某种形式的加以某种形式的放大放大和和控制控制， 从而获得最终的控制输出从而获得最终的控制输出“开开”、 “关关”信号的器件。信号的器件。 图图8-22为典型的光电开关结构图。为典型的光电开关结构图。发 光 元 件窗接 收 元 件壳 体导 线接 收 元 件发 光 元 件壳 体导 线(a)(b)反 射 物 图图(a)是一种透射式的光电开关，是一种透射式的光电开关，它的发光元件和

4、接收元件的它的发光元件和接收元件的光轴光轴是重是重合的。合的。 当不透明的物体位于或经过它们之当不透明的物体位于或经过它们之间时，会阻断光路，使接收元件接收不间时，会阻断光路，使接收元件接收不到来自发光元件的光，这样就起到了检到来自发光元件的光，这样就起到了检测作用。测作用。 图图(b)是一种反射式的光电开关。是一种反射式的光电开关。 发光元件窗接收元件壳体导线接收元件发光元件壳体导线(a)(b)反射物 它的发光元件和接收元件的光轴在它的发光元件和接收元件的光轴在同一平面且以某一角度相交，交点一般同一平面且以某一角度相交，交点一般即为待测物所在处。即为待测物所在处。 当有物体经过时，接收元件将

5、接收当有物体经过时，接收元件将接收到从物体表面反射的光，没有物体时则到从物体表面反射的光，没有物体时则接收不到。接收不到。 光电开关的光电开关的特点：特点： 小型、高速、非接触，而且与小型、高速、非接触，而且与TTL、 MOS 等电路容易结合。等电路容易结合。 用光电开关检测物体时，大部分只用光电开关检测物体时，大部分只要求其输出信号有要求其输出信号有“高高低低” (10) 之之分即可。分即可。 图图8 - 23 是光电开关的基本电路示例。是光电开关的基本电路示例。 图8-23 光电开关的基本电路 R VccCD4584(a)R Vcc(b)R Vcc(c)SN7414 R VccCD4584

6、(a)R Vcc(b)R Vcc(c)SN7414 CD4584 双列双列14脚封装脚封装 六非门（施密特触发器）六非门（施密特触发器） 互补互补MOS 电源电压：电源电压：715 v R VccCD4584(a)R Vcc(b)R Vcc(c)SN7414 图（图（a）、（）、（b）表示负载为）表示负载为CMOS比较器比较器等等高输入阻抗高输入阻抗电路时电路时的情况，的情况， R VccCD4584(a)R Vcc(b)R Vcc(c)SN7414 SN7414 双列双列14脚封装脚封装 六非门（施密特触发器）六非门（施密特触发器） 双极型低功耗双极型低功耗TTL 电源电压：电源电压：5 v 图（图（c）表示用晶体管放大光）表示用晶体管放大光电流的情况。电流的情况。 光电开关广泛应用于工业控制、自光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置中作为光控制和动化包装线及安全装置中作为光控制和光探测