Inzicht in OCT/pulsoutput

1. Definitie en basisbegrip

OCT-uitvoer

• Een optische koppelaar, ook wel opto-isolator genoemd, vormt de kern van de OCT-uitvoer. Deze bestaat uit een infrarood lichtemitterende diode (LED) en een fototransistor. Wanneer een elektrisch signaal wordt aangelegd aan de ingangszijde van de optische koppelaar, zendt de LED infrarood licht uit. Dit licht valt vervolgens op de fototransistor aan de uitgangszijde. De geleidbaarheid van de fototransistor verandert als reactie op de intensiteit van het invallende licht. In de context van OCT-uitvoer wordt de elektrische output van de fototransistor gebruikt om informatie over te brengen. Deze output kan de vorm aannemen van een digitaal signaal, dat hoog of laag is, afhankelijk van of de LED brandt of niet. Het gebruik van een optische koppelaar zorgt voor elektrische isolatie tussen de ingangs- en uitgangscircuits. Deze isolatie is uiterst belangrijk in toepassingen waar er grote spanningsverschillen of elektrische ruis aan de ingangszijde kunnen optreden die anders de gevoelige elektronica aan de uitgangszijde zouden kunnen verstoren of beschadigen. In een stroomdistributiesysteem, waar bijvoorbeeld hoogspanningssignalen worden bewaakt, kan de OCT-uitvoer veilig informatie over de status ofmetingenvan deze hoogspanningscircuits naar een laagspanningsregel- of bewakingssysteem zonder risico op elektrische storingen of kortsluiting.

Pulsuitgang

• Pulsoutput verwijst naar het genereren van een reeks afzonderlijke elektrische pulsen. Een puls is een kortdurende verandering in het elektrische signaalniveau, meestal van een lage naar een hoge toestand en vervolgens weer terug naar een lage toestand. De kenmerken van deze pulsen, zoals hun frequentie (het aantal pulsen per tijdseenheid), breedte (de duur van het hoge gedeelte van de puls) en amplitude, bevatten informatie. In veel meetinstrumenten, zoals debietmeters en energiemeters, wordt de gemeten grootheid omgezet in een corresponderend pulssignaal. In een waterdebietmeter kan bijvoorbeeld elke eenheid water die door de meter stroomt, een enkele elektrische puls genereren. Door het aantal van deze pulsen gedurende een bepaalde periode te tellen, kan het totale waterdebiet worden bepaald. De frequentie van de pulsen is rechtstreeks evenredig met het debiet; een hoger debiet resulteert in een hogere pulsfrequentie.

2. Werkingsprincipes

OCT-gebaseerde pulsgeneratie

• In sommige systemen wordt de OCT gebruikt om pulsoutput te genereren. Bijvoorbeeld in een digitale communicatieverbinding tussen twee elektrisch geïsoleerde subsystemen, kan een microcontroller aan de zendzijde een reeks digitale signalen versturen. Deze signalen worden gebruikt om de LED in de optische koppelaar aan te sturen. Terwijl de microcontroller het signaal schakelt tussen een hoge en een lage toestand, gaat de LED dienovereenkomstig aan en uit. De fototransistor aan de zendzijde produceert vervolgens een overeenkomstige reeks pulsen. De elektrische isolatie die de OCT biedt, zorgt ervoor dat elektrische ruis of spanningspieken in het zendcircuit geen invloed hebben op het ontvangstcircuit. Dit is vooral nuttig in omgevingen met veel elektromagnetische interferentie, zoals industriële fabrieken waar grote motoren en andere elektrische apparatuur in werking zijn.

Pulsopwekking door sensoren

• Bij sensorapplicaties is het proces van pulsgeneratie gerelateerd aan de gemeten fysische grootheid. Neem bijvoorbeeld een magnetische pick-up sensor die gebruikt wordt om de rotatiesnelheid van een as te meten. De sensor is ontworpen om de passage van magnetische elementen te detecteren (zoals tanden van een tandwiel dat aan de as is bevestigd). Telkens wanneer een magnetisch element de sensor passeert, induceert dit een verandering in de sensoruitvoer. Deze verandering wordt vervolgens geconditioneerd en gevormd tot een puls. De frequentie van deze pulsen is rechtstreeks gerelateerd aan de rotatiesnelheid van de as. Als de as sneller draait, passeren er meer magnetische elementen per tijdseenheid de sensor, wat resulteert in een hogere pulsfrequentie. Deze pulsuitvoer kan vervolgens naar een microcontroller of ander besturingsapparaat worden gestuurd voor verdere verwerking, zoals het berekenen van de rotatiesnelheid en het weergeven ervan op een monitor.

3. Toepassingen

Industriële automatisering

• In industriële automatiseringssystemen wordt OCT/pulsoutput veelvuldig gebruikt. In een transportbandsysteem kunnen bijvoorbeeld naderingssensoren met pulsoutput worden gebruikt om de aanwezigheid en beweging van objecten op de band te detecteren. Telkens wanneer een object een sensor passeert, wordt een puls gegenereerd. Deze pulsen kunnen door een programmeerbare logische controller (PLC) worden geteld om het aantal getransporteerde objecten bij te houden. De OCT-output wordt gebruikt wanneer deze sensoren met de PLC moeten communiceren met behoud van elektrische isolatie, waardoor de gevoelige PLC-circuits worden beschermd tegen mogelijke elektrische ruis of spanningspieken in de industriële omgeving.

Energiemeting

• Bij elektriciteits- en gasmeters is pulsoutput een veelvoorkomende functie. Bij een elektriciteitsmeter wordt het energieverbruik gemeten in wattuur. De interne schakeling van de meter zet de gemeten elektrische energie om in een reeks pulsen. Hoe meer energie er wordt verbruikt, hoe meer pulsen er worden gegenereerd. Deze pulsen kunnen naar een datalogger of een slim netwerksysteem worden gestuurd voor monitoring op afstand en facturering. Het gebruik van pulsoutput vereenvoudigt de communicatie en maakt eenvoudige integratie met andere systemen mogelijk.energiebeheersystemen.

Instrumentatie en meting

• In diverse meetinstrumenten, zoals oscilloscopen en frequentietellers, kan de OCT/pulsoutput worden gebruikt voor kalibratie en signaaloverdracht. Een kalibratiebron kan bijvoorbeeld nauwkeurige pulssignalen genereren met bekende frequenties en amplitudes. Deze pulsen kunnen via een OCT-interface naar het te kalibreren instrument worden gestuurd om nauwkeurige meetresultaten te garanderen. In een frequentieteller wordt het ingangssignaal, dat een pulstrein van een sensor of een communicatieverbinding kan zijn, geteld en geanalyseerd om de frequentie van het signaal te bepalen.