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光電耦合技術范文1
隨著半導體技術和光電子學的發展，一種能有效地隔離噪音和抑制干擾的新型半導體器件――光電耦合器于1996年問世了。光電耦合器的優點是體積小、壽命長、無觸點、抗干擾能力強、能隔離噪音、工作溫度寬，輸入輸出之間電絕緣，單向傳輸信號及邏輯電路易連接等。光電耦合器按光接收器件可分為有硅光敏器件（光敏二極管、雪崩型光敏二極管、PIN光敏二極管、光敏三極管等）、光敏可控硅和光敏集成電路。把不同的發光器件和各種光接收器組合起來，就可構成幾百個品種系列的光電耦合器，因而，該器件已成為一類獨特的半導體器件。其中光敏二極管加放大器類的光電耦合器隨著近年來信息處理的數字化、高速化以及儀器的系統化和網絡化的發展，其需求量不斷增加。
1 光電耦合器的結構特點
光電耦合器的主要結構是把發光器件和光接收器件組裝在一個密閉的管殼內，然后利用發光器件的管腳作輸入端，而把光接收器的管腳作為輸出端。當在輸入端加電信號時，發光器件發光。這樣，光接收器件由于光敏效應而在光照后產生光電流并由輸出端輸出。從而實現了以“光”為媒介的電信號傳輸，而器件的輸入和輸出兩端在電氣上是絕緣的。這樣就構成了一種中間通過光傳輸信號的新型半導體電子器件。光電耦合器的封裝形式一般有管形、雙列直插式和光導纖維連接三種。圖1是三種系列的光電耦合器電路圖。
（1）輸入和輸出端之間絕緣，其絕緣電阻一般都大于10Ω，耐壓一般可超過1kV，有的甚至可以達到10kV以上。
（2）由于“光”傳輸的單向性，所以信號從光源單向傳輸到光接收器時不會出現反饋現象，其輸出信號也不會影響輸入端。
（3）由于發光器件（砷化鎵紅外二極管）是阻抗電流驅動性器件，而噪音是一種高內阻微電流電壓信號。因此光電耦合器件的共模抑制比很大，所以，光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。
（4）容易和邏輯電路配合。
（5）響應速度快。光電耦合器件的時間常數通常在微秒甚至毫微秒極。
（6）無觸點、壽命長、體積小、耐沖擊。
2 光電耦合器的發展現狀
目前，光電耦合器已顯示出一種朝大容量和高速度方向發展的明顯趨勢。美、日兩國生產的光電耦合器以紅外發光二極管和光敏器件管組成的器件為主，該類器件大約占整個美、日兩國生產的全部光電耦合器的60%左右。因為這種類型的器件不僅電流傳輸效率高（一般為7～30%），而且響應速度比較快（2～5μs），因而能夠滿足大多數應用場合要求。例如：日本橫河電機公司、美國莫托羅拉公司生產的光電耦合器具有很高的輸入、輸出絕緣性能，其響應速度快、傳輸效率高等特點，近幾年來，國內有關單位投入大量人力物力也研究和開發了各種光電耦合器件。如上海半導體器件八廠、上海無線電十七廠等。而重慶光電技術研究所為了適應市場需要研制出了一種由高速響應發光器件和邏輯輸出型光接收放大器組成的厚膜集成雙路高速高增益光電耦合器。這種光電耦合器的輸入端由兩只GaAIAs側面發光管組成，其輸出端由兩只Si―PIN光電探測器以及兩個高速高增益線性放大電路組成。
除此之外，重慶光電技術研究所還研制出了高速高壓光電耦合器、GG2150I型射頻信號光電耦合器、GG2060I型高壓脈沖測量光電耦合器、GH1204U型高壓光傳輸光電耦合器以及GH1201Y型和GOHQ-I型光電耦合器等。
3 光電耦合器的應用
3.1用作固體繼電器
光電耦合器是一種將發光二極管和光敏三極管組裝在一起的新穎光電器件，它采用光信號來傳遞信息，從而使電路的輸入與電氣上處于完全隔離的狀態，這種信息傳遞方式是所有采用變壓器和繼電器作隔離來進行信號傳遞的一般解決方案所不能相比的。由于光電耦合器具有可單向傳遞信息、通頻帶寬、寄生反饋小、消噪能力強、抗電磁干擾性能好等特點，因而無論在數字電路還是在模擬電路中均得到了越來越廣泛的應用。
它的左半部分電路可用于將輸入的電信號Vi變成光電耦合器內發光二極管發光的光信號；而右半部分電路則通過光電耦合器內的光敏三極管再將光信號還原成電信號，所以這是一種非常好的電光與光電聯合轉換器件。圖中所用的光電耦合器的電流傳輸比為20%，耐壓為150V，驅動電流在8～20mA之間。在實際使用中，由于它沒有一般電磁繼電器常見的實際接點，因此不存在接觸不良和燃弧打火等現象，也不會因受外力或機械沖擊而引起誤動作。所以，它的性能比較可靠，工作十分穩定。
3.2 光電耦合器在PLC中的應用
光電耦合器實現現場與plc主機的電氣隔離，提高抗干擾性，避免外電路出故障時，外部強電侵入主機而損壞主機。實現電平交換，現場開關信號可能有各種電平，光電耦合器起變換plc主機要求的標準邏輯電平。
4結束語
光電耦合器在多種電子設備中的應用非常廣泛。隨著數字通信技術的迅速發展以及光隔離器和固體繼電器等自動控制部件在機械工業中應用的不斷擴大，特別是微處理機在各個領域中的應用推廣（有時一臺微機上的用量可達十幾個甚至上百個）和產品性能的逐步提高，光電耦合器的應用市場將日益擴大，同時，其社會交流和經濟交流也一定會十分顯著。今后，光電耦合器將向高速化、高性能，小體積，輕重量的方向發展。
參考文獻：
[1] 曲維本。光電耦合器的原理及其在電子線路中的應用。北京：國防工業出版社，1981
光電耦合技術范文2
關鍵詞 光纖Bragg光柵；地震檢波器；邊緣濾波；解調
中圖分類號P315 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）122-0232-02
光纖光柵傳感器技術的發展，使得光纖光柵逐漸走向實用化，其原理是利用外界物理變量的變化，從而引起光纖光柵的周期或折射率變化，并由此來獲得反射中心波長的的改變，實現對物理變量的傳感目的。隨著光線光柵傳感技術的不斷成熟，基于光纖光柵的地震檢波器更具有較好的應用價值。
1 光纖光柵傳感原理及結構
光纖光柵是基于參數周期性變化的波導，利用縱向折射率的變化來實現對不同光波模式的耦合。其傳輸模式如下所示：K=β1-β2=2π/?（對于式中的?表示為光柵周期）。利用相位調節耦合模式有正向傳導為反向，其公式為：2π/?=β1-β2=β01-（-β01）=2β01。當K值變大，則?值變?。?
2 基于光纖光柵的地震檢波器信號解調系統
在開展基于光纖光柵的地震檢波器信號解調應用時，首先要對光纖Bragg光柵的反射光波長進行檢測，再次是對解調方案進行合理選型。在當前的光電探測系統中，多采用對光強度的轉化，其思路主要有波長掃描和光學濾波。
2.1 邊緣濾波解調原理
從邊緣解調濾波工作原理來看，濾波器的輸出光強量ΔL與波長漂移量λ-λ0成線性關系，其函數如下：F（λ）=A（λ-λ0）。其解調系統原理如下圖所示：
2.2 解調光路系統設計
從光路系統的構成來看，主要由光源、光纖耦合器、傳感器及邊緣濾波器等組成。本實驗選用的光源為波長在800-1600nm之間的放大自發輻射源，其輸出譜平坦度≤4dB。輸出光功率為30-40mW，光纖跳線類型為FC，工作環境溫度在0℃-40℃。對于光纖連接器，選用連接損耗小、互換性好、回波損耗大、對環境溫度變化的性能相對穩定的光元件。對于耦合器的選擇，從其作用來看一方面應該引入傳感光柵，另一方面要能夠將反射的攜帶波長的信號導入濾波器，因此在選用波長在1550nm的光纖耦合器。對于傳感器的選擇，本實驗需用工作波長為1547.7nm，3dB帶寬為0.25nm，具有較好的邊模抑制比。
2.3 對光信號的處理
對于光信號的處理是實現光電探測信號轉換的基礎。從實際應用來看，首先需要將光信號轉換為電信號，利用光電效應或熱電效應來探討濾波器的性能。主要性能參數有以下幾類：一是對于光電探測靈敏度，其值是由入射調制垂直輻射到探測器時，探測器對輸出的基頻點壓均方根值Vs與入射輻射功率均方根值Ps的比值：其公式表示為：RV=Vs/Ps或者RI=Is/Ps。
二是表征為光譜響應，即探測器對不同波長輻射的響應能力；三是量子效應，即對入射光子形成的光電流，單位時間內產生的光電子數與入射的光子數之比。四是探測度，即對于調制輻射功率Ps基頻分量的均方值，在探測器輸出的電壓有效值Vs與噪聲均方根電壓Vn的比重，其公式為：。對于D來說，其值越大表明其探測能力越強。
對于實驗過程來看，光電轉換中由光至電流，再由電流轉換為電壓，由于信號轉換中的電信號比較微弱，為了提高放大精度時需要運用放大器來實現，而放大器因其噪聲影響，會對濾波器調制功能帶來影響。如下圖所示，對于虛線所示的等效電路，其Cp為結電容，Rp為等效電阻，而En表示為等效噪聲電壓，In表示為等效噪聲電流，Kv為放大器增益。
3 結論
對于本文的光纖Bragg光柵地震檢波系統的設計來說，重點是對光電電路及信號的處理，特別是對于邊緣濾波器自身的不穩定性，及噪聲影響，可以通過對光電轉換和優化濾波電路來說獲得較好的實驗效果。通過對現有解調技術的分類分析，從實際系統性能需求上，確立基于邊緣濾波解調思路，并在對光路系統和光電信號的處理上，分布就其可靠性和進行了探討?？偟膩砜?，本方案實現了對傳統檢波技術的突破，但在光柵耦合中對于光纖雙折射等問題缺乏有效的遏制，還有對于實驗中的屏蔽手段還需要進一步優化。另外對于信號處理及模/數、數/模轉換等部分精度處理不夠，有必要在以后的解調方案中進行修正與改進。
參考文獻
光電耦合技術范文3
關鍵詞：隔離傳送；模擬信號；串行D/A接口
引言
在電力電子裝置中，經常需要在兩個不同的模塊之間傳送模擬信號，并且要保證安全可靠地傳送。通常兩個不同模塊之間的電位可以相差幾百伏乃至幾千伏，比如電機控制中的隔離電樞電流和電壓傳感器，電動機地與控制系統地的隔離等。特別在一些以微處理器為核心的電力電子裝置中，需要傳送代表輸出特性的參考信號，而運行于高頻開關狀態的功率電路與控制電路往往不在同一電路板上，為了防止強電磁干擾串到微機系統導致系統運行異常，并降低EMI和工頻干擾，在信號傳送的時候需要嚴格隔離。在工業過程控制與測量系統中更是普遍需要用到模擬量隔離傳輸技術，如熱電偶、壓力電橋、應變計、傳感器的數據隔離放大均是例子。因此，研究精確可靠的傳輸方案對于保證系統的整體性能具有重要意義。本文以數控精密高頻開關逆變電源系統為例，研究了電力電子裝置中模擬信號的精確隔離傳輸的方法。
1隔離傳輸方法及其比較
實現電氣上隔離的方法從耦合方式來看，可以分為磁耦合隔離方法、光電耦合隔離方法、電容耦合隔離方法等。
磁耦合隔離方法是最常用的耦合隔離方法。圖1所示的是AD公司生產的隔離放大器AD202的內部結構示意圖，是一個典型的變壓器耦合二端隔離放大器，采用了調幅與解調技術將直流或交流信號通過變壓器耦合到輸出級，輸入級內置一個獨立的運放作為信號預處理，可進行緩沖、濾波等功能。輸出級是對信號進行解調，濾波與放大。內置的DC/DC變換器可以提供電源給輸入側的運放、調制器或其他電路。
圖2
另外，還有三點隔離的變壓器耦合隔離放大器，如BB公司的3656,可以實現輸入級和輸出級隔離，而且供電電源與放大器隔離，真正實現了信號和電源完全隔離。
電容耦合隔離方法是比較先進的，采用了頻率調制技術，通過對輸入電壓數字編碼和差動電容勢壘耦合，準確地隔離和傳輸模擬信號。圖2所示的是BB公司電容耦合隔離放大器ISO122的框圖，隔離放大器輸入和輸出之間通過2個1pF的隔離電容進行信號耦合。在調制端，輸入放大器對輸入電流和一個可切換的電流源之間的差值進行積分。假設VIN為0V，積分器將以單向的斜率上升直到超過比較器的閾值。內部的壓控振蕩器使電流源以500kHz的頻率切換，輸出調制的數字電平以差動形式加在勢壘電容上。同時外加隔離電壓呈共模形式。輸出端的放大器檢測出來的差動信號作為另一個電流源到積分器A2的切換控制，信號解調產生一個平均值等于VIN的VOUT，經過低通濾波器濾掉余下的載波噪聲之后，就成為隔離放大器的輸出。
由于采用了數字化調制手段，隔離柵的性能不會影響到模擬信號的完整性，所以有較高的可靠性和良好的頻率特性。
光電耦合器是通過光信號的傳送實現耦合的，輸入和輸出之間沒有直接的電氣聯系，具有很強的隔離作用，在實際中應用很廣泛。光電耦合器件具有非線性電流傳輸的特性，如果直接用于模擬量的傳輸，則線性度和精度都很差。于是很多公司相繼推出線性光耦隔離放大器，如BB公司的ISO100,利用發光二極管LED與兩個光電二極管進行耦合，一路反饋到輸入端，一路耦合到輸出端，經過激光調整精心匹配，線性度和穩定度都很好。
2開關式隔離傳送與串行方式
針對光電耦合器能夠相當可靠地傳遞開關量信號，因此，在實際應用中考慮數字隔離的方法，即將模擬信號通過A/D轉換變成數字信號，再采用光電耦合器進行數字隔離。
2．1PWM的調制及解調方式
一種開關量隔離方式，集成PWM或微處理器輸出信號調制的PWM波形，傳送信號的瞬時電平與脈寬成正比，經過光電隔離后對PWM信號低通濾波，恢復成模擬信號。
2．2V/F方式
另一種A/D轉換常用方法如圖3所示。它采用電壓/頻率變換即V/F變換，設計的模擬信號隔離傳送電路如圖3所示。傳感器輸出的微弱信號放大到伏級，送入LM331構成的V/F轉換電路變成脈沖信號，信號頻率與輸入電壓成正比；可以進行長距離傳輸，而后經過光電耦合器切斷前后電路電氣聯系，隔離后的脈沖信號再送入同樣由LM331構成的F/V轉換電路得到復原的模擬電壓信號。
綜上比較各種隔離方法的傳輸特性，其性能綜合對比如表1所列。
表1各種隔離方法的傳輸性能對比
耦合方式傳送精度噪聲濾波結構復雜度傳送距離電平死區
變壓器耦合中需要高短有
電容耦合較好需要高短有
線性光電耦合較好不需要中短有
PWM低需要低長無
V/F中需要中長有
前面幾種隔離方法都采用了集成的結構，性能得以保證，但是，由于隔離是在芯片內部實現，輸入級與輸出級間距很短，對于信號傳輸空間上有一定距離的應用場合，效果并不是很好；同時在調制與解調過程中不可避免地會有一些噪聲產生，因此輸出級要設置相應的濾波電路，導致準確度下降，
線性光耦當輸入信號較小時，驅動電流可能小到無法令光電管檢測，存在死區；后來的V/F開關轉換方法傳輸可靠，但是隔離的兩端都需要V/F芯片，電路仍顯復雜，另外，工作頻帶受限制，低端因為紋波大而準確度下降，高端信號亦受濾波器頻帶限制。
圖5
要解決或改善上述的不足單從電路結構完善上已經余地不大，唯有考慮引入數字式的傳輸手段。
2．3直接數字信號傳輸方式
對于模擬信號要求較高的場合，可以采用數字式信號傳輸，優點是精度高，抗干擾性強和可靠性好，能夠實現任意波形的信號傳送。在有些應用場合中是通過微處理器直接生成數字信號，則更有理由采用數字式傳輸。
將數字信號轉換到模擬信號的方法可以有多種，如PWM信號濾波，數字電位器。從信號的準確度和驅動穩定度來看，專用的DAC芯片最為可靠。專用的DAC芯片，是通過數據線輸入，轉換成模擬信號輸出，一般8～12位的精度已經可以達到大多數傳送要求的準確度，因為輸入是數字電平，所以可以進行光電隔離，還能通過遠距離傳送，這樣就可以實現在兩個不同的電網絡之間傳送模擬信號。
DAC芯片通常有串行和并行之分，并行的DAC芯片應用較多，編程簡便，但是，應用時候需要把所有數據線以及讀寫控制線全部進行隔離，這樣需要的光電耦合器的數量就較多，長距離傳輸的時候電路結構也比較復雜，優點只是信號變換速率較快。
圖6
2．4串行D/A數字隔離的辦法
對于速率傳輸并非很快的場合，采用串行的D/A芯片就能夠很好地適應應用的要求。各大芯片廠商都已推出了串行接口的D/A芯片，通常輸入端采用串行方式接收數據，如SPI或者I2C總線時序。微機接收來自各類傳感器的模擬信號，配合或者自帶的A/D轉換器，將模擬信號變換成數字信號，再通過軟件進行濾波、放大等數據處理，由程序將需要輸出的數據加上若干控制位組合成串行數據列，通過微機I/O口，經過光耦隔離輸入到串行D/A芯片，變換成模擬信號輸出。圖4所示的是通過光耦實現的串行隔離傳送的一個方案。
這樣便可以將控制電路與高電壓電路完全隔離起來，只要將串行D/A芯片置于功率電路端。因為中間完全是數字信號傳輸，所以能夠較好地解決傳輸干擾，連線也相當簡單，一般不超過4根線，使電路的結構得以簡化。圖5所示的是實際的電路。
3串行D/A隔離信號傳輸的設計與實驗結果
作者設計的數控開關電源中需要提供多路精確的25Hz參考信號，并且需要與主功率電路與驅動電路完全隔離，為此，采用了本文提出的方法。在以微處理器80C196KC為核心的實驗電源系統中，逆變的參考信號是通過微機控制串行D/A生成，傳送到隔離側的功率控制電路。
本文采用MAXIM公司的串行8位DAC，電壓輸出，整個封裝為8腳，結構簡單。其中微處理器與芯片之間的SPI總線控制通過軟件來實現，輸入端的口線用高速光耦6N137分別隔離。
因為，80C196KC系列沒有單口線操作指令，所以，各口線時序以并行方式同步輸出。
輸入線包含片選線、時鐘線和數據線，首先，軟件時序操作令片選有效，然后，程序就可以向芯片發送整合的數據包。時鐘線上輸出的是一定頻率的脈沖信號，在每個時鐘的上升沿后，將數據包中的各位按次序送到數據線上，當時鐘變為下降沿時刻，數據輸入到DA的寄存器內。具體時序如圖6所示。
要完成一次數據的發送，串行芯片需要接收到16個數據位，也就是至少需要16個時鐘周期，對于MAX522的時鐘頻率可達5MHz，故數據的發送周期最短大約為200ns，對于其他串行芯片可以類推，但是一般微處理器指令執行速率達不到這么快。
實驗中輸出25Hz波形，輸出點數為256，采樣頻率達到6kHz，已經能夠滿足精密工頻逆變電源的波形控制要求。如果采用更高速的處理器可傳輸頻率更高的模擬信號。用這種方法可以實現多路信號的同步傳輸，只要將各串行芯片的片選端和時鐘端分別相連，從數據端發送不同的數據位，就可以在隔離的另一側輸出同步波形。圖7所示的是通過這種方法生成的兩路參考波形，相位差90°。實驗證明這種隔離方法能夠使微機控制電路受到的干擾大大降低，由于采用數字信號的方式，無須濾波，可以適應信號發生突變的應用要求。
光電耦合技術范文4
【關鍵詞】無線供電；磁耦合共振；實驗
隨著科學技術的發展，人們日常生活中有了許許多多的電子電器設備，它們都附帶有電源線、充電器，而且各種充電器規格不一不能通用，這些電源線和充電器充斥了我們的生活，成了我們生活中無法拋棄的羈絆，我們有沒有可能徹底甩掉這些小尾巴？答案是肯定的，我們可以應用無線供電技術。海爾已經推出了“無尾電視”概念機，不需要電源線、信號線和網線。
無線電力傳輸是一種區別于有線傳輸的特殊供電方式。無線供電技術其實在很多年前就有概念，特拉斯在發明了交流電并構建交流供電體系后開始構想無線輸電方案，同時進行了實踐。
目前，無線供電技術有以下三種方法：
第一，電磁耦合。最早應用的無線供電技術是1885年研制成功至今仍在廣泛應用的變壓器，它是典型的電磁耦合無線供電例子，其基本原理是法拉第的電磁感應理論，兩組導線繞在鐵制框架上，兩者沒有直接連接，完全靠電磁感應傳遞能量。在現代社會生活中，這種電磁感應式的無線供電系統已得到了較為廣泛地應用，其中一個例子是電動牙刷。電動牙刷經常接觸水，無法采用直接充電方式，研究者采用電磁耦合無線充電技術，在充電座和牙刷中各有一個線圈，當牙刷放在充電座上時就有磁耦合作用，類似一個變壓器，感應電壓整流后就可對鎳鎘電池充電；另一個應用更加廣泛的例子是我們使用的各種智能卡片，如公交卡，第二代身份證和很多可以記錄信息的卡片，他們都采用了無線供電技術，這些卡片的內部結構相似，由一小塊芯片和一個線圈組成。在卡片中的電路中沒有供電模塊，當卡片在讀卡機邊晃動時，讀卡機周圍形成一個快速變化的磁場，卡片中的線圈產生感應電流，感應電流給內部的芯片供電，芯片對外發射信號，將自身的信息發送給讀卡器，接下來讀卡器就可以判斷出目前卡中有多少余額，并完成扣款操作。這就是非接觸IC卡的原理，實質已應用了無線供電技術。雖然電磁感應無線供電技術比較成熟，但這種供電技術會受到很多限制，其中最大的問題就是低頻磁場會隨著距離的增加而快速衰減，如果實際應用要增加供電距離，只能根據需要加大磁場強度，但磁場強度加大不僅增加電能的消耗，還會造成近距離的磁信號記錄設備失效，例如銀行卡上的磁條在強磁場下會去磁損壞。另外，電磁感應無線供電技術是直接以電磁波形式進行1cm以下的較近距離的發射和接收，電磁波向四面輻射，能量大量浪費，效率較低，通常它只適合相互“貼著”的小功率電子產品。
第二，光電耦合。光電耦合無線供電技術就是把電能轉化為光能，比如激光，通過光將能量傳遞到目的地再轉化為電能。光電耦合無線供電技術比較直觀，而且光電轉換技術也較成熟且應用廣泛。但我們知道光的傳遞路徑中不能有障礙物。所以光電耦合無線供電技術有很大的應用障礙。
第三，電磁共振。電磁共振其原理類似聲波共振的原理，兩種介質具有相同的共振頻率，就可以用來傳遞能量，稱之為非輻射性電磁共振。美國麻省理工學院的科學家正在開發一種使用非輻射性的無線能量傳輸方式來驅動電器，無論是手機，筆記本電腦還是數碼相機，如果這項研究獲得成功，它們的充電器都可以退休了。特定頻率的電磁波能引起物體的振動，如果兩個物體固有頻率相同，就可以傳遞這種振動，也就是傳遞能，研究人員讓一個天線發射電磁波，讓接收器來接收，轉化為能量，這是電磁共振無線供電技術的基本原理。按照這一原理所有使用電池的電器都可以換用電磁共振無線供電技術供電。將來電磁共振無線供電技術將會有很大的應用空間，比如在地下鋪設線路后，我們隨時可以為手機，甚至開行中的汽車充電。
根據以上分析，我們認為磁耦合共振無線供電技術是最有可能廣泛應用的技術。無線供電技術（無線充電）可以讓電能隔著空氣、塑料外殼實現傳輸，大大方便了應用。
無線電能傳輸方案如圖1。
圖1 無線電能傳輸方案原理框圖
采用磁耦合共振所消耗的電能只有傳統電磁感應供電技術的百萬分之一，當發射端通電時，它并不向外界發射電磁波，而只是在周圍形成一個非輻射磁場，這個磁場用了和接收端聯絡，激發接收端共振，從而已很小的消耗代價來傳輸能量。這項技術中，磁場的強度和地球的強度相似，人們不用擔心對自己身體和其它設備產生不良影響。
采用芯可泰XKT801芯片，我們進行了以下無線供電實驗。
無線供電模塊有振蕩電路、整形電路、檢測電路、頻率干擾抑制電路、電流自動控制、無線功率發射電路等組成。
圖2 無線供電模塊電路組成
光電耦合技術范文5
關鍵詞：壓扁機；自動化； 單片機
中圖分類號：TP202 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2012)36-8821-04
草藥具有較高的藥用價值。為了更好的存儲和使用，常需將草藥壓扁。目前壓扁由人工完成，操作過程勞動強度大,效率低。因此,廣大藥農急需適應一家一戶操作的自動化草藥壓扁機。實現以自動化壓扁代替人工壓扁,將大幅減輕人員的勞動強度,提高草藥成品的效率，降低了生產成本。
1 系統設計
壓扁機總體結構主要由控制器、傳動機構、機架、電機及其他附件組成。具體包括機架、前后運動電機、前后運動鏈條、壓桿、螺母支撐桿、螺母、前后移動架、滑槽、壓輥支架、等組成。通過設計的自動控制器控制電動機的運行,電機帶著龍門架滾軸式滾筒架上下移動,并根據壓力、速度等調節使壓桿在工作臺面上前后往復運動以壓扁草藥。操作可分為手動工作模式和自動工作模式。該文主要是對控制電路的硬件設計和軟件進行介紹。
2 硬件電路設計
接近傳感器采用是電容式接近傳感器，這種開關的測量通常是構成電容器的一個極板，而另一個極板是開關的外殼。這個外殼在測量過程中通常是接地或與設備的機殼相連接。當有物體移向接近開關時，不論它是否為導體，由于它的接近，總要使電容的介電常數發生變化，從而使電容量發生變化，使得和測量頭相連的電路狀態也隨之發生變化，由此便可控制開關的接通或斷開。這種接近開關檢測的對象，不限于導體，可以絕緣的液體或粉狀物等。
光耦合器亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發光器（紅外線發光二極管LED）與受光器（光敏半導體管）封裝在同一管殼內。當輸入端加電信號時發光器發出光線，受光器接受光線之后就產生光電流，從輸出端流出，從而實現了“電—光—電”轉換。以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器，由于它具有體積小、壽命長、無觸點，抗干擾能力強，輸出和輸入之間絕緣，單向傳輸信號等優點，在數字電路上獲得廣泛的應用。
3 軟件設計
4 總結
目前該設計已得到初步應用，大大提高了草藥壓扁機自動化程度，完全克服了手工操作費時費力的缺點，效果良好。該機具有性價比高，外形美觀， 操作方便，生成效率高等優點。完全滿足草藥壓扁這一工作過程的自動化。
參考文獻：
[1] 張毅剛.單片機原理及應用[M].北京:高等教育出版社,2007.
光電耦合技術范文6
關鍵詞：傳感器；PLC；輸入電路；輸出電路
科學技術是人類社會存在和發展的基石，技術不但需要，而且還應該與時俱進，隨著社會發展的需要得到加強和升華。PLC與傳感器技術發展迅猛，是當代工業控制發展的重要標志。PLC可以接收來自傳感器的各種信號，并應用之完成各種所需的操作。
PLC的輸入/輸出接口并不復雜，我們知道PLC為了提高抗干擾能力，輸入/輸出接口都采用光電耦合器來隔離輸入/輸出信號與內部處理電路的傳輸。因此，輸入/輸出端的信號只是驅動光電耦合器的內部LED導通，被光電耦合器的光電管接收，即可使外部輸入/輸出信號可靠傳輸。下面就從PLC的輸入/輸出接口電路，談一下PLC與傳感器的連接及應用。
一、輸入/輸出接口電路
1.輸入接口電路
輸入接口是連接PLC與其他外設之間的橋梁。生產設備的控制信號通過輸入接口傳送給CPU。
開關量輸入接口用于連接按鈕、選擇開關、行程開關、接近開關和各類傳感器傳來的信號，PLC輸入電路中有光電耦合器隔離，并設有RC濾波器，用以消除輸入觸點的抖動和外部噪聲干擾。當輸入開關閉合時，一次電路中流過電流，輸入指示燈亮，光電耦合器被激勵，三極管從截止狀態變為飽和導通狀態，這是一個數據輸入過程。在一般整體式PLC中，直流輸入接口都使用PLC本機的直流電源供電，不再需要外接電源。
2.開關量輸入接口信號的主要功能
①計量控制：產品或零件的自動計量；檢測計量器、儀表的指針范圍而控制數或流量；檢測浮標控制測面高度，流量；檢測不銹鋼桶中的鐵浮標；儀表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。②尺寸控制：金屬板沖剪的尺寸控制裝置；自動選擇、鑒別金屬件長度；檢測自動裝卸時堆物高度；檢測物品的長、寬、高和體積。 ③計數及控制：檢測生產線上流過的產品數；高速旋轉軸或盤的轉數計量；零部件計數。 ④檢測異常：檢測瓶蓋有無；產品合格與不合格判斷；檢測包裝盒內的金屬制品缺乏與否；區分金屬與非金屬零件；產品有無標牌檢測；起重機危險區報警；安全扶梯自動啟停。⑤檢測物體存在有否：檢測生產包裝線上有無產品包裝箱；檢測有無產品零件。 ⑥轉速與速度控制：控制傳送帶的速度；控制旋轉機械的轉速；與各種脈沖發生器一起控制轉速和轉數。 ⑦檢驗距離：檢測電梯、升降設備的停止、起動、通過位置；檢測車輛的位置，防止兩物體相撞檢測；檢測工作機械的設定位置，移動機器或部件的極限位置；檢測回轉體的停止位置，閥門的開或關位置；檢測氣缸或液壓缸內的活塞移動位置。
3.輸出接口電路及功能
輸出接口用于連接繼電器、接觸器、電磁閥線圈，是PLC的主要輸出口，是連接PLC與外部執行元件的橋梁。PLC有三種輸出方式：繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。其中繼電器輸出型為有觸點的輸出方式，可用于直流或低頻交流負載；晶體管輸出型和晶閘管輸出型都是無觸點輸出方式，前者適用于高速、小功率直流負載，后者適用于高速、大功率交流負載。
二、輸入/輸出接口器件的接線
1.輸入接口器件的接線
PLC的輸入接口連接輸入信號，器件主要有開關、按鈕及各種傳感器。在接入PLC時，每個觸點的兩個接頭分別連接一個輸入點及輸入公共端。PLC的開關量輸入接線點都是螺釘接入方式，每一位信號占用一個螺釘。輸入公共端在某些PLC中是分組隔離的，例如在FX2N機型是連通的。對于一些無源器件，PLC內部電源能為每個輸入點大約提供7mA作電流，這也就限制了線路的長度。PLC與三線傳感器之間的連接，三線傳感器由PLC的+24端子供電，也可以由外部電源供電；PLC與兩線傳感器之間的連接，兩線傳感器由PLC的內部供電。當采用接近開關、光電開關等兩線式傳感器時，由于傳感器的漏電流較大，可能出現錯誤的輸入信號而導致PLC的誤動作，此時可在PLC輸入端并聯旁路電阻。
2.輸出接口器件的接線
PLC的輸出接口上連接的器件主要是繼電器、接觸器、電磁閥的線圈、指示燈、蜂鳴器等。這些器件均采用PLC機外的專用電源供電，PLC內部不過是提供一組開關接點。接入時線圈的一端接輸出點螺釘，一端經電源接輸出公共端。由于輸出端口連接線圈種類多，所需的電源種類及電壓不同，輸出端口公共端常分為許多組，一般4點為一組，而且組間是隔離的。PLC輸出端口的電流定額一般為2A，大電流的執行器件需配裝中間繼電器。
3.輸出接口器件接線的注意事項
PLC與輸出設備連接時，不同組（不同公共端）的輸出點，其對應輸出設備（負載）的電壓類型、等級可以不同，但同組（相同公共端）的輸出點，其電壓類型和等級應該相同。要根據輸出設備電壓的類型和等級來決定是否分組連接。
PLC的輸出端經常連接的是感性輸出設備（感性負載），為了抑制感性電路斷開時產生的電壓使PLC內部輸出元件造成損壞。因此當PLC與感性輸出設備連接時，如果是直流感性負載，應在其兩端并聯續流二極管；如果是交流感性負載，應在其兩端并聯阻容吸收電路。
三、結束語
目前PLC數字量輸入端口一般分單端共點與雙端輸入，各廠商的單端共點（COM）的接口有光電耦合器正極共點與負極共點之分，由于這些區別，用戶在選配外部傳感器時接法上需要一定的區分與了解，只有這樣才能正確使用PLC與傳感器。PLC輸入接口電路形式和外接元件（傳感器）輸出信號形式的多樣性，因此在PLC輸入模塊接線前必要了解PLC輸入電路形式和傳感器輸出信號的形式，才能確保PLC輸入模塊接線正確無誤，在實際應用中才能游刃有余，為后期的編程工作和系統穩定奠定基礎。
參考文獻：
[1]劉洪濤，黃海.《PLC應用開發從基礎到實踐》.電子工業出版社
[2]郭艷萍.《電氣控制與PLC應用》.人民郵電出版社
[3]徐科軍.《傳感器與檢測技術》.電子工業出版社
