光電耦合器在伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用
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HCNR201光電耦合器是一種由三個光電元件D1、D2、D3組成的器件。當(dāng)D1通過驅(qū)動電流If時，發(fā)出紅外光(伺服光通量)。該光分別照射在D2、D3上，反饋光電二極管吸收D2光通量的一部分，從而產(chǎn)生控制電流I1。該電流用來調(diào)節(jié)If以補償D1的非線性。輸出光電二極管D3產(chǎn)生的輸出電流I2與D1發(fā)出的伺服光通量成線性比例。令伺服電流增益K1=I1／If，正向增益K2=I2／If，則傳輸增益K3=K2／K1=I2／I1。
主要技術(shù)指標(biāo)如下：
●線性度：±0．05％；
●線性系數(shù)：5％；
●隔離電壓：1 414 V；
●具有0～15 V的輸入／輸出范圍。
2．2．3 電壓檢測電路設(shè)計
系統(tǒng)母線電壓檢測電路如圖3所示，信號為正極性輸入，正極性輸出。隔離電路中，R1調(diào)節(jié)初級運算放大器的輸入偏置電流的大小，C1起反饋作用，同時濾除了電路中的毛刺信號，避免HCNR201中的鋁砷化鎵發(fā)光二極管(LED)受到意外的沖擊。R3可以控制LED的發(fā)光強度，對控制通道增益起一定作用。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/168191.htm
2．2．4 運算放大器的選擇
運放可以是單電源供電或正負(fù)電源供電，HCNR201是電流驅(qū)動型器件，其LED的工作電流為1 mA～20 mA，因此，運算放大器A1的驅(qū)動電流也必須達到20 mA，同時，根據(jù)輸入電壓范圍，也要求運算放大器有相應(yīng)的共模輸入和輸出能力。本設(shè)計電路采用單電源供電的LM2904集成運算放大器，其輸出電流可達40mA。
2．2．5 電阻器的選擇
A1組成驅(qū)動級的等效電路如圖4所示。圖中，Rf是等效反饋電阻器。該等效電路是典型的同相型放大器，故U+=U-，且U+=Uin，因此Uin=U-。
由圖3知，If=(UO1-UD1)／R3
由圖4可見，I1=U-／R1
因為K1=0．005，I1=0．005If
所以(UO1-UD1)／R3=200×U-／R1
假設(shè)，R1=200R3
則UO1=Uin+UD1
由圖2知Vin=I1×R1，Vout=I2×R2
因為是線性光耦合器模擬信號隔離，且本系統(tǒng)要求線性關(guān)系為
本系統(tǒng)中，Vin=0～10 V，R1=10／20×10-3×0．005=100 k，R2=33 k，R3=500 Ω。
由于器件參數(shù)的離散性，I1近似等于0．005If，K3=I2／I1≈1，所以，此時R1、R2、R3的值僅為估算值，實際調(diào)節(jié)到線性度最佳時，R1=100 k，R2=36 k，R3=220 Ω。
應(yīng)用線性光耦合器組成的模擬信號隔離電路的線性度好，電路簡單，有效地解決了模擬信號與應(yīng)用系統(tǒng)的電氣隔離問題。
3 結(jié)論
實踐證明，本系統(tǒng)在低電壓控制電路與高壓驅(qū)動電路之間，模擬量與數(shù)字量之間，有效地利用了光電隔離電路，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，保證了系統(tǒng)的可靠性。
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