Razumevanje OCT/impulznega izhoda

1. Definicija in osnovni koncept

Izhod OCT

• Optični sklopnik, znan tudi kot optoizolator, je srce OCT izhoda. Sestavljen je iz infrardeče svetleče diode (LED) in fototranzistorja. Ko se na vhodno stran optičnega sklopnika dovede električni signal, LED oddaja infrardečo svetlobo. Ta svetloba nato zadene fototranzistor na izhodni strani. Prevodnost fototranzistorja se spreminja glede na intenzivnost vpadne svetlobe. V kontekstu OCT izhoda se električni izhod fototranzistorja uporablja za prenos informacij. Ta izhod je lahko v obliki digitalnega signala, ki je visok ali nizek, odvisno od tega, ali LED sveti ali ne. Uporaba optičnega sklopnika zagotavlja električno izolacijo med vhodnim in izhodnim vezjem. Ta izolacija je izjemno pomembna v aplikacijah, kjer lahko na vhodni strani pride do visokih napetostnih razlik ali električnega šuma, ki bi sicer lahko motil ali poškodoval občutljivo elektroniko na izhodni strani. Na primer, v sistemu za distribucijo električne energije, kjer se spremljajo visokonapetostni električni signali, lahko OCT izhod varno prenaša informacije o stanju alimeritveteh visokonapetostnih tokokrogov v nizkonapetostni krmilni ali nadzorni sistem brez tveganja električnih motenj ali kratkih stikov.

Impulzni izhod

• Impulzni izhod se nanaša na generiranje niza diskretnih električnih impulzov. Impulz je kratkotrajna sprememba nivoja električnega signala, običajno iz nizkega v visoko stanje in nato nazaj v nizko stanje. Značilnosti teh impulzov, kot so njihova frekvenca (število impulzov na časovno enoto), širina (trajanje visokega dela impulza) in amplituda, nosijo informacije. V mnogih merilnih napravah, kot so merilniki pretoka in merilniki energije, se izmerjena količina pretvori v ustrezen impulzni signal. Na primer, v merilniku pretoka vode lahko vsaka enota prostornine vode, ki teče skozi merilnik, povzroči generiranje enega samega električnega impulza. S štetjem števila teh impulzov v določenem obdobju je mogoče določiti skupno prostornino pretoka vode. Frekvenca impulzov je neposredno sorazmerna s pretokom, pri čemer višji pretok povzroči višjo frekvenco impulzov.

2. Delovna načela

Generiranje impulzov na osnovi OCT

• V nekaterih sistemih se OCT uporablja za generiranje impulznega izhoda. Na primer, v digitalni komunikacijski povezavi med dvema električno izoliranima podsistemoma lahko mikrokrmilnik na oddajni strani pošlje vrsto digitalnih signalov. Ti signali se uporabljajo za krmiljenje LED diode v optičnem sklopniku. Ko mikrokrmilnik preklaplja signal med visokim in nizkim stanjem, se LED dioda ustrezno vklopi in izklopi. Fototranzistor na izhodni strani nato ustvari ustrezno vrsto impulzov. Električna izolacija, ki jo zagotavlja OCT, zagotavlja, da morebitni električni šum ali napetostni prehodi na oddajnem vezju ne vplivajo na sprejemno vezje. To je še posebej uporabno v okoljih z veliko elektromagnetnimi motnjami, kot so industrijske tovarne, kjer delujejo veliki motorji in druga električna oprema.

Generiranje impulzov iz senzorjev

• V aplikacijah, ki temeljijo na senzorjih, je postopek ustvarjanja impulznega izhoda povezan s fizikalno količino, ki jo zaznavamo. Vzemimo za primer magnetni senzor, ki se uporablja za merjenje hitrosti vrtenja gredi. Senzor je zasnovan tako, da zazna prehod magnetnih elementov (kot so zobje na zobniku, pritrjenem na gred). Vsakič, ko magnetni element gre mimo senzorja, povzroči spremembo v izhodu senzorja. Ta sprememba se nato pogoje in oblikuje v impulz. Frekvenca teh impulzov je neposredno povezana s hitrostjo vrtenja gredi. Če se gred vrti hitreje, gre mimo senzorja več magnetnih elementov na enoto časa, kar ima za posledico višjo frekvenco impulzov. Ta impulzni izhod se nato lahko pošlje v mikrokrmilnik ali drugo krmilno napravo za nadaljnjo obdelavo, kot je izračun hitrosti vrtenja in prikaz na monitorju.

3. Aplikacije

Industrijska avtomatizacija

• V industrijskih avtomatizacijskih sistemih se OCT/impulzni izhod pogosto uporablja. Na primer, v sistemu tekočega traku se lahko senzorji bližine z impulznim izhodom uporabljajo za zaznavanje prisotnosti in premikanja predmetov na traku. Vsakič, ko predmet preide mimo senzorja, se ustvari impulz. Te impulze lahko šteje programabilni logični krmilnik (PLC), da spremlja število prevažanih predmetov. Izhod OCT se uporablja, kadar morajo ti senzorji komunicirati s PLC-jem, hkrati pa ohranjati električno izolacijo in zaščititi občutljivo vezje PLC-ja pred morebitnim električnim šumom ali napetostnimi sunki v industrijskem okolju.

Merjenje energije

• Pri števcih električne energije in plina je impulzni izhod pogosta značilnost. Pri števcu električne energije se poraba energije meri v številu porabljenih vatnih ur. Notranje vezje števca pretvori izmerjeno električno energijo v niz impulzov. Več energije kot se porabi, več impulzov se ustvari. Te impulze je mogoče poslati v zapisovalnik podatkov ali sistem pametnega omrežja za oddaljeno spremljanje in obračunavanje. Uporaba impulznega izhoda poenostavi komunikacijski proces in omogoča enostavno integracijo z drugimi.sistemi za upravljanje z energijo.

Instrumentacija in meritve

• V različnih merilnih instrumentih, kot so osciloskopi in frekvenčni števci, se lahko izhod OCT/impulz uporablja za kalibracijo in prenos signala. Kalibracijski vir lahko na primer generira natančne impulzne signale z znanimi frekvencami in amplitudami. Te impulze je mogoče poslati instrumentu, ki ga kalibriramo, prek vmesnika, ki temelji na OCT, da se zagotovi natančno merilno delovanje. V frekvenčnem števcu se vhodni signal, ki je lahko niz impulzov iz senzorja ali komunikacijske povezave, prešteje in analizira, da se določi frekvenca signala.