In diesem Tutorial werden wir einen Optokoppler mit dem ATMEGA8-Mikrocontroller verbinden. Oktokoppler sind faszinierende Geräte zur Isolierung elektronischer und elektrischer Schaltkreise. Dieses einfache Gerät isoliert die empfindliche Elektronik von robuster Elektronik wie Motoren und behält gleichzeitig die Kontrolle über die Quelle.
Angenommen, wir möchten die Drehzahl eines Wechselstrommotors wie eines Lüfters mit der Steuerlogik einer Steuerung steuern. Wir können das Signal von der Steuerung an das Steuerungssystem weiterleiten, das den Motor antreibt. Während des Prozesses nehmen wir aber auch das Geräusch vom Motordrehzahlregelsystem auf. Aufgrund des Wechselstromkreises und der Motoren müssen wir viel Rauschfilterung durchführen. Mit OPTOELECTRONICS können wir den direkten Kontakt der Steuereinheit von der Motorantriebseinheit vermeiden. Auf diese Weise vermeiden wir die Geräuschübertragung zwischen Systemen, können jedoch die Last vollständig kontrollieren.
OPTOELCTRONICS, wie der Name schon sagt, wird ein Lichtauslösesystem enthalten sein. Wir werden ein Signal an ein Licht emittierendes Gerät am Ende der Quelle senden und es wird einen Lichtauslöseschalter am Ende der Last geben. Wir werden dies in der Beschreibung näher erläutern. Hier werden wir 4N25, einen 6-poligen IC, an den ATMEGA8-Controller anschließen. Wenn der Schalter am Controller-Ende gedrückt wird, leuchtet eine am Lastende angeschlossene LED auf.
Erforderliche Komponenten
Hardware: ATmega8-Mikrocontroller, Netzteil (5 V), AVR-ISP-PROGRAMMER, 4N25-OPTOCOUPLER, 1 kΩ-Widerstand (3 Stück), LED
Software: Atmel Studio 6.1, Progisp oder Flash Magic.
Schaltplan und Erklärung
Das Schaltbild für die OPTOCOUPLER-Schnittstelle mit dem AVR-Mikrocontroller ist in Abbildung 1 dargestellt.
Bevor wir weiter gehen, wollen wir diskutieren, wie OPTOCOUPLER funktioniert. Der interne Schaltkreis des Geräts ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Hier sind PINA und PINC mit der Quellseite verbunden.
PINB, PINC, PINE repräsentieren die Lastseite.
Aus dem Diagramm geht hervor, dass sich am Quellende eine LED (Light Emitting Diode) und auf der Lastseite ein PHOTOTRANSISTOR befindet. Das System befindet sich in einem Chip, sodass die Verstärkung von PHOTOTRANSISTOR hoch ist.
Wenn nun ein Signal quellenseitig an die LED weitergeleitet wird, sendet die LED Lichtstrahlung aus, da der Fototransistor neben der LED liegt. Beim Lichtempfang wird der Transistor eingeschaltet. Das Steuersignal vom Controller wird also zum Auslösen des lichtempfindlichen Lasttreibers in Licht umgewandelt.
Ferner kann die Chipschaltung dargestellt werden als:
Mit einer Diode am Quellenende und einem Transistor am Lastende ist die obige Schaltung für den Namen völlig sinnvoll. Jetzt ist der Controller mit einer Taste versehen. Beim Auslösen sendet der Controller einen Impuls an das Diodenende von OPTOCOUPLER. Wenn die Last als LED platziert ist, steuert der Transistor im OPTOCOUPLER die LED an. Die LED leuchtet also.
Die Kommunikationsmethode zwischen OPTOCOUPLER und Mikrocontroller wird Schritt für Schritt im unten angegebenen C-Code erläutert.