Optocoupler - raksturlielumi, ierīce, pielietojums

Kas ir optiskais savienotājs

Optocoupler ir optoelektroniska ierīce, kuras galvenās funkcionālās daļas ir gaismas avots un fotodetektors, kas nav galvaniski savienoti viens ar otru, bet atrodas kopējā noslēgtā korpusā. Optosakara darbības princips ir balstīts uz to, ka tam pievadīts elektriskais signāls rada mirdzumu raidīšanas pusē, un jau gaismas veidā signālu uztver fotodetektors, uztvērējā iniciējot elektrisko signālu. pusē. Tas nozīmē, ka signāls tiek pārraidīts un saņemts, izmantojot optisko saziņu elektroniskajā komponentā.

Optocoupler ir vienkāršākais optrona veids. Tas sastāv tikai no raidīšanas un uztveršanas daļām. Sarežģītāks optocoupler veids ir optoelektroniskā mikroshēma, kurā ir vairāki optroni, kas savienoti ar vienu vai vairākām saskaņošanas vai pastiprināšanas ierīcēm.

Tādējādi optiskais savienojums ir elektronisks komponents, kas nodrošina optiskā signāla pārraidi ķēdē bez galvaniskas savienojuma starp signāla avotu un tā uztvērēju, jo ir zināms, ka fotoni ir elektriski neitrāli.

Optoelementu uzbūve un īpašības

Optocouplers izmanto fotodetektorus, kas ir jutīgi tuvajā infrasarkanajā un redzamajā zonā, jo šo spektra daļu raksturo intensīvi starojuma avoti, kas var darboties kā fotodetektori bez dzesēšanas. Fotodetektori ar pn pāreju (diodēm un tranzistoriem) uz silīcija bāzes ir universāli, to maksimālās spektrālās jutības apgabals ir tuvu 0,8 μm.

Optocoupler galvenokārt raksturo strāvas pārraides koeficients CTR, tas ir, ieejas un izejas strāvu attiecība. Nākamais parametrs ir signāla pārraides ātrums, faktiski optrona darbības robežfrekvence fc, kas saistīta ar pieauguma laiku tr un nogriešanas tf pārraidītajiem impulsiem. Visbeidzot, parametri, kas raksturo optronu no galvaniskās izolācijas viedokļa: izolācijas pretestība Riso, maksimālais spriegums Viso un caurlaidspēja sk.

Ievades ierīce, kas ir daļa no optrona struktūras, ir paredzēta, lai radītu optimālus darbības apstākļus emitētājam (LED), lai novirzītu darbības punktu I-V raksturlīknes lineārajā apgabalā.

Ievadierīcei ir pietiekams ātrums un plašs ievades strāvu diapazons, nodrošinot informācijas pārraides uzticamību pat pie zemas (sliekšņa) strāvas. Optiskā vide atrodas korpusa iekšpusē, caur kuru gaisma tiek pārraidīta no emitētāja uz fotodetektoru.

Optocoupers ar vadāmu optisko kanālu ir papildu vadības ierīce, ar kuras palīdzību iespējams ietekmēt optiskās vides īpašības, izmantojot elektriskus vai magnētiskus līdzekļus.Fotodetektora pusē signāls tiek atgūts ar augstu optiskās-elektriskās konversijas ātrumu.

Izvadierīce fotodetektora sānos (piemēram, shēmā iekļauts fototranzistors) ir paredzēta, lai pārveidotu signālu standarta elektriskā formā, kas ir ērta tālākai apstrādei blokos pēc optrona. Optocoupler bieži nesatur ievades un izvades ierīces, tāpēc tam ir nepieciešamas ārējās shēmas, lai nodrošinātu normālu darbību konkrētas ierīces ķēdē.

Optocoupleru pielietojums

Optiskie savienotāji tiek plaši izmantoti ķēdēs galvaniskajai izolācijai dažādu iekārtu bloki, kur ir ķēdes zemam un augstam spriegumam, vadības ķēdes ir atdalītas no strāvas ķēdēm: jaudīgu triaku un tiristoru vadība, releju ķēdes utt.

Diožu, tranzistoru un rezistoru optrones tiek izmantotas radiotehnikas modulācijas un automātiskās pastiprinājuma kontroles shēmās. Atklājot optisko kanālu, ķēde tiek vadīta bezkontakta režīmā un tiek iestatīta optimālā darbības režīmā.

Optiskie savienotāji ir tik daudzpusīgi, ka tiek izmantoti tik dažādās nozarēs un tik daudzās unikālās funkcijās, pat vienkārši kā galvaniskās izolācijas un bezkontakta vadības elementi, ka nav iespējams tos visus uzskaitīt.

Šeit ir tikai daži no tiem: datori, sakaru tehnoloģijas, automatizācija, radioiekārtas, automatizētās vadības sistēmas, mērinstrumenti, vadības un regulēšanas sistēmas, medicīnas tehnoloģijas, vizuālās displeja ierīces un daudzas citas.

Optocoupleru priekšrocības

Opto savienotāju izmantošana iespiedshēmu platēs ļauj sasniegt ideālu galvanisko izolāciju, ja prasības attiecībā uz augstsprieguma un zemsprieguma, ieejas un izejas ķēžu izolāciju pretestības ziņā ir ārkārtīgi augstas. Spriegums starp populārā optrona PC817 raidīšanas un uztveršanas shēmām ir, piemēram, 5000 V. Turklāt ar optisko izolāciju tiek panākts ārkārtīgi zems joslas platums aptuveni 1 pF.

Izmantojot optronu savienojumus, bezkontakta vadība ir ļoti viegli īstenojama, vienlaikus atstājot vietu unikāliem dizaina risinājumiem tiešo vadības ķēžu ziņā. Šeit ir arī svarīgi, lai uztvērējs nereaģētu uz avotu, tas ir, informācija tiek pārraidīta vienvirziena.

Visplašākais optrona joslas platums novērš zemo frekvenču radītos ierobežojumus: ar gaismas palīdzību var pārraidīt vismaz nemainīgu signālu, pat impulsu, un ar ļoti stāvām malām, ko būtībā nav iespējams realizēt, izmantojot impulsu transformatorus. Sakaru kanāls optrona iekšpusē ir absolūti imūns pret elektromagnētisko lauku ietekmi, tāpēc signāls ir aizsargāts no traucējumiem un uztveršanas. Visbeidzot, opto savienotāji ir pilnībā savietojami ar citiem elektroniskiem komponentiem.