Что такое оптрон. Оптроны: принцип работы, типы, применение и характеристики

Что такое оптрон и как он работает. Какие бывают типы оптронов. Где применяются оптроны. Какими характеристиками обладают оптроны. Каковы преимущества и недостатки оптронов.

Что такое оптрон и принцип его работы

Оптрон (оптопара) — это электронный прибор, состоящий из излучателя света (обычно светодиода) и фотоприемника (фотодиода, фототранзистора, фототиристора), объединенных в общем корпусе и связанных оптическим каналом. Принцип работы оптрона заключается в преобразовании электрического сигнала в свет, передаче его по оптическому каналу и обратном преобразовании в электрический сигнал.

Основная идея оптрона — обеспечение гальванической (электрической) развязки между входной и выходной цепями. При этом сигнал передается только в одном направлении — от входа к выходу.

Устройство и структура оптрона

Типовая структура оптрона включает следующие основные элементы:

• Излучатель (чаще всего светодиод на основе арсенида галлия)
• Оптический канал (прозрачная среда — воздух, стекло, полимер)
• Фотоприемник (фотодиод, фототранзистор, фототиристор)
• Корпус, обеспечивающий механическую прочность и электрическую изоляцию

Входной электрический сигнал подается на излучатель, который преобразует его в световой поток. Через оптический канал свет попадает на фотоприемник, где снова преобразуется в электрический сигнал. Таким образом обеспечивается передача сигнала без прямой электрической связи между входом и выходом.

Основные типы оптронов

В зависимости от типа используемого фотоприемника различают следующие основные виды оптронов:

1. Диодные оптроны

Используют в качестве фотоприемника фотодиод. Обладают высоким быстродействием, но малым коэффициентом передачи тока.

2. Транзисторные оптроны

Содержат фототранзистор на выходе. Имеют более высокий коэффициент передачи, но меньшее быстродействие по сравнению с диодными.

3. Тиристорные оптроны

Используют фототиристор в качестве приемника. Способны коммутировать большие токи и напряжения.

4. Симисторные оптроны

Содержат фотосимистор на выходе. Предназначены для управления нагрузками переменного тока.

Основные характеристики и параметры оптронов

Важнейшими параметрами оптронов являются:

• Коэффициент передачи по току (CTR) — отношение выходного тока к входному
• Быстродействие — время включения и выключения
• Напряжение изоляции между входом и выходом
• Проходная емкость между входом и выходом
• Максимально допустимые входные и выходные токи и напряжения

Какой коэффициент передачи по току считается хорошим для оптрона? Для большинства применений значение CTR от 50% до 200% является оптимальным. При этом некоторые высокоэффективные оптроны могут иметь CTR более 500%.

Преимущества и достоинства оптронов

Основными достоинствами оптронов являются:

• Высокая электрическая изоляция между входом и выходом (до нескольких киловольт)
• Передача сигнала только в одном направлении
• Широкая полоса пропускания — от постоянного тока до десятков МГц
• Высокая помехозащищенность
• Совместимость с цифровыми и аналоговыми схемами
• Малые размеры и вес
• Высокая надежность и большой срок службы

Какое максимальное напряжение изоляции способны обеспечить современные оптроны? Некоторые специализированные высоковольтные оптроны обеспечивают изоляцию до 15-20 кВ между входом и выходом.

Недостатки и ограничения оптронов

К основным недостаткам оптронов можно отнести:

• Необходимость внешнего источника питания
• Нелинейность передаточной характеристики
• Температурная зависимость параметров
• Ограниченная нагрузочная способность по току
• Относительно высокая стоимость по сравнению с обычными транзисторами

Почему оптроны имеют ограниченную нагрузочную способность по току? Это связано с тем, что фотоприемник имеет ограниченную площадь и не может эффективно рассеивать большую мощность. Типичные значения максимального выходного тока составляют от единиц до сотен миллиампер.

Области применения оптронов

Благодаря своим уникальным свойствам оптроны нашли широкое применение в различных областях электроники:

• Гальваническая развязка в измерительных приборах и системах сбора данных
• Управление силовыми ключами в импульсных источниках питания
• Интерфейсы между цифровыми и силовыми схемами
• Схемы защиты от перенапряжений
• Преобразователи уровней логических сигналов
• Линии передачи аналоговых сигналов
• Оптические датчики и системы позиционирования

Как оптроны используются в импульсных блоках питания? В таких источниках оптроны обеспечивают гальваническую развязку между первичной и вторичной цепями, передавая сигнал обратной связи для стабилизации выходного напряжения.

Выбор оптрона для конкретного применения

При выборе оптрона для конкретной задачи необходимо учитывать следующие факторы:

• Требуемый коэффициент передачи по току
• Необходимое быстродействие
• Максимальное рабочее напряжение изоляции
• Допустимые входные и выходные токи
• Тип выходного каскада (транзистор, тиристор и т.д.)
• Диапазон рабочих температур
• Стоимость и доступность компонента

Какой тип оптрона лучше выбрать для высокочастотных применений? Для работы на высоких частотах (более 1 МГц) рекомендуется использовать быстродействующие диодные или транзисторные оптроны с малым временем включения/выключения.

Перспективы развития оптронной техники

Основные направления совершенствования оптронов включают:

• Повышение быстродействия и расширение полосы пропускания
• Увеличение напряжения изоляции
• Улучшение линейности передаточной характеристики
• Снижение энергопотребления
• Интеграция дополнительных функций в одном корпусе
• Создание специализированных оптронов для новых применений

Какие новые типы оптронов могут появиться в будущем? Перспективными направлениями являются создание оптронов на основе органических светодиодов, интеграция оптронов с микропроцессорами, разработка оптронов с цифровым интерфейсом.

Оптопара что это такое

Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация! Оптроны оптопары — электронные приборы, служащие для преобразования сигнала электрического тока в световой поток. Их световой сигнал передается через каналы оптики, а также происходит обратная передача и преобразование света в электрический сигнал. Устройство оптрона состоит из излучателя света и преобразователя светового луча фотоприемника. В качестве излучателя в современных приборах используют светодиоды. В старых моделях применялись маленькие лампочки накаливания.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Оптроны и их применение
• Резисторная оптопара
• Оптроны. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности
• Оптопара PC817
• Оптопара принцип работы
• Оптопара принцип работы, оптроны принцип работы
• 6.2. Применение оптопар
• Резисторная оптопара

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как проверить исправность ШИМ преобразователя. Простейший пробник.

Оптроны и их применение

Основы электроники. Что такое оптопара. Оптрон — оптоэлектронный прибор, главными функциональными частями которого выступают источник света и фотоприемник, гальванически не связанные друг с другом, но расположенные внутри общего герметичного корпуса. Принцип действия оптрона базируется на том, что подаваемый на него электрический сигнал вызывает свечение на передающей стороне, и уже в форме света сигнал принимается фотоприемником, инициируя электрический сигнал на приемной стороне.

То есть сигнал передается и принимается посредством оптической связи внутри электронного компонента. Оптопара — наиболее простая разновидность оптрона. Она состоит только из излучающей и принимающей частей. Более сложная разновидность оптрона — оптоэлектронная микросхема, внутри которой содержится несколько оптопар, сопряженных с одним либо несколькими согласующими или усилительными устройствами. Таким образом, оптопара представляет собой электронный компонент, обеспечивающий оптическую передачу сигнала в цепи без гальванической связи между источником сигнала и его приемником, поскольку фотоны, как известно, электрически нейтральны.

Структура и характеристики оптопар. В оптопарах применяются фотоприемники, чувствительные в ближней инфракрасной и видимой областях, поскольку именно для данной части спектра характерны источники интенсивного излучения, могущие работать в качестве фотоприемников без охлаждения.

Фотоприемники с р-n-переходами диоды и транзисторы на основе кремния универсальны, область их максимальной спектральной чувствительности находится вблизи 0,8 мкм. Оптопара характеризуется в первую очередь коэффициентом передачи по току CTR, то есть отношением токов входного и выходного сигналов. Следующий параметр — скорость передачи сигнала, по сути — граничная частота fc работы оптопары, связанная с временами фронта tr и среза tf для передаваемых импульсов.

Наконец, параметры, характеризующие оптопару с точки зрения гальванической развязки: сопротивление развязки Riso, максимальное напряжение Viso и проходная емкость Cf. Входное устройство, входящее в структуру оптрона, предназначено для создания оптимальных условий работы излучателя светодиода , для смещения рабочей точки в линейную зону ВАХ. Входное устройство обладает достаточным быстродействием и широким диапазоном входных токов, обеспечивая надежность передачи информации даже при малом пороговом токе.

Оптическая среда находится внутри корпуса, через нее передается свет от излучателя к фотоприемнику. В оптронах с управляемым оптическим каналом имеется дополнительное устройство управления, через которое можно с помощью электрических или магнитных средств влиять на свойства оптической среды.

На стороне фотоприемника сигнал восстанавливается, с высоким быстродействием преобразуясь из оптического в электрический. Выходное устройство на стороне фотоприемника например включенный в схему фототранзистор призван преобразовать сигнал в стандартную электрическую форму, удобную для дальнейшей обработки в следующих за оптроном блоках.

Оптопара зачастую не содержит входных и выходных устройств, поэтому ей требуются внешние цепи для создания нормального режима работы в схеме того или иного прибора. Применение оптопар. Оптопары находят широкое применение в цепях гальванической развязки блоков различной аппаратуры, где есть низковольтные и высоковольтные цепи, цепи управления развязываются от силовых цепей: управление мощными симисторами и тиристорами, схемами реле и т.

В радиотехнических схемах модуляции и автоматической регулировки усиления используются диодные, транзисторные и резисторные оптроны. Через воздействие по оптическому каналу схема бесконтактно регулируется и выводится на оптимальный рабочий режим. Оптопары настолько универсальны, что даже просто в качестве элементов гальванической развязки и бесконтактного управления применяются в настолько разнообразных отраслях и в таком количестве уникальных функций, что все и не перечислить.

Вот лишь некоторые из них: вычислительная техника, техника связи, автоматика, радиоаппаратура, системы автоматизированного управления, измерительные приборы, системы контроля и регулирования, медицинская техника, устройства визуального отображения информации и многое многое другое. Достоинства оптопар. Применение оптопар на печатных платах позволяет добиться идеальной гальванической развязки, когда требования к изоляции высоковольтных и низковольтных, входных и выходных цепей по сопротивлению чрезвычайно высоки.

Напряжение между цепями передатчика и приемника популярной оптопары PC составляет, например, В. Кроме того с помощью оптической развязки достигается чрезвычайно малая проходная емкость, порядка 1 пф. При помощи оптопар очень просто реализуется бесконтактное управление, при этом сохраняется простор для уникальных конструкторских решений касательно непосредственно управляющих цепей.

Немаловажно здесь и то, что совершенно отсутствует реакция приемника на источник, то есть информация передается однонаправленно. Широчайшая полоса пропускания оптопары исключает ограничения накладываемые низкими частотами: при помощи света можно передавать хоть постоянный сигнал, хоть импульсный, причем с очень крутыми фронтами, что принципиально невозможно осуществить при помощи импульсных трансформаторов. Канал связи внутри оптопары абсолютно невосприимчив к воздействию электромагнитных полей, поэтому сигнал защищен от помех и наводок.

Наконец, оптопары полностью совместимы с прочими электронными компонентами. Искать в Школе для электрика:.

Резисторная оптопара

Оптопара или оптрон — электронный прибор, состоящий из излучателя света обычно — светодиод , в ранних изделиях — миниатюрная лампа накаливания и фотоприёмника биполярных и полевых фототранзисторов , фотодиодов , фототиристоров , фоторезисторов , связанных оптическим каналом и, как правило, объединённых в общем корпусе. Принцип работы оптрона заключается в преобразовании электрического сигнала в свет, его передаче по оптическому каналу и последующем преобразовании обратно в электрический сигнал. Оптроны с полевым транзистором или фотосимистором иногда именуют оптореле или твердотельным реле. Существуют два класса оптических элементов, которые можно использовать при создании оптических ЭВМ:.

Принцип работы оптопары, как работают оптронные устройства, схема и устройство работы, где они применяются, основные достоинства и.

Оптроны. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Важнейшим является параметр Uразв п max. Рассмотренные параметры оптопар полностью или с некоторыми изменениями используются и для описания оптоэлектронных интегральных микросхем. Диодные оптопары рис. Транзисторные оптопары рис. Это прежде всего схемотехническая гибкость, проявляющаяся в том, что коллекторным током можно управлять как по цепи светодиода оптически , так и по базовой цепи электрически , а также в том, что выходная цепь может работать и в линейном и в ключевом режиме. Тиристорные оптопары рис. Сложность проблемы заключается прежде всего в узком диапазоне линейности передаточной характеристики и степени этой линейности у диодных оптопар. Следует отметить, что в создании приборов с гальванической развязкой, пригодных для передачи аналоговых сигналов, сделаны лишь первые шаги и можно ожидать дальнейшего прогресса. Оптоэлектронные микросхемы представляют собой один из наиболее широко применяемых, развивающихся, перспективных классов изделий оптронной техники.

Оптопара PC817

Мне кажется, что транзисторный оптрон PC самый распространенный хотя бы потому, что он стоит практически в каждом импульсном блоке питания для гальванической развязки цепи обратной связи. Производитель PC — Sharp, многие другие производители электронных компонентом выпускают аналоги. И при ремонте электронной аппаратуры можно наткнутся именно на аналог:. Для PC схема включения стандартная как для любого транзисторного оптрона: на входе нужно ограничивать ток — например с помощью резистора, на выходетакже не стоит превышать ток.

Оптопара, оптрон, optocoupler — электронные приборы состоящие из передатчика и приемника света, заключенного в один корпус, в большинстве случаев используется для гальванической развязки цепей. Оптопары другое название — оптрон — это электронный прибор, который состоит из источника света как правило, в этом качестве используется светодиод , а также фотоприемника фототранзисторы, фоторезисторы, фототиристоры, фотодиоды.

Оптопара принцип работы

Оптрон оптопара — электронный прибор, состоящий из излучателя света обычно — светодиод , в ранних изделиях — миниатюрная лампа накаливания и фотоприёмника биполярных и полевых фототранзисторов , фотодиодов , фототиристоров , фоторезисторов , связанных оптическим каналом и как правило объединённых в общем корпусе. Принцип работы оптрона заключается в преобразовании электрического сигнала в свет, его передаче по оптическому каналу и последующем преобразовании обратно в электрический сигнал. В оптроне входная и выходная цепи гальванически развязаны между собой; взаимодействие цепей ограничено паразитными ёмкостями между выводами оптрона. Тепловым воздействием излучателя на фотоприёмник на практике можно пренебречь. Электрическая прочность допустимое напряжение между входной и выходной цепями зависит от конструктивного оформления прибора; для распространённых отечественных DIP-корпусов предельное напряжение между цепями нормируется на или В, при этом сопротивление изоляции нормируется на уровне 10 11 Ом. Реальное напряжение электрического пробоя такого прибора — порядка нескольких киловольт.

Оптопара принцип работы, оптроны принцип работы

We use cookies to ensure that we give you the best experience on our website. You can, of course, change your cookie preferences at any time via your browser settings. Откроется новое окно. Оптопары для симисторных выходов подходят для управления нагрузкой переменного тока. Можно выбрать оптопары для симисторных выходов без перехода через ноль NZC , позволяющие регулировать фазу симистора аппаратными средствами, и с переходом через ноль ZC , помогающие уменьшить помехи переключения. Оптопары, подбираемые в соответствии с отпирающим током светодиода IFT. Список оптопар для симисторных выходов Искать оптопары для симисторных выходов можно по их характеристикам.

Схемы, в которых можно применять эти оптопары. Это свойство MOC, MOC, MOC очень полезно в переключающих схемах, где нужно.

6.2. Применение оптопар

Сегодня затрагиваем элементы профессиональной электроники. Основная идея прибора это электрическая развязка двух схем, или как принято говорить, гальваническая развязка. Светодиод в первичной схеме, управляется электрическим сигналом, светит ярко или не очень, или выключен вообще.

Резисторная оптопара

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Оптрон в источнике питания. Схемотехника

При классификации изделий оптронной техники учитывается два момента: тип фотоприемного устройства и конструктивные особенности прибора в целом. Выбор первого классификационного признака обусловлен тем, что практически у всех оптронов на входе помещен светодиод, и функциональные возможности прибора определяются выходными характеристиками фотоприемного устройства. В качестве второго признака принято конструктивное исполнение, которое определяет специфику применения оптрона. Используя этот смешанный конструктивно-схемотехнический принцип классификации, логично выделить три основные группы изделий оптронной техники: оптопары элементарные оптроны , оптоэлектронные оптронные интегральные микросхемы и специальные виды оптронов. К каждой из этих групп относится большое число видов приборов.

Идея создания и применения оптронов относится к г.

Применение в тиристорных схемах коммутации переменного напряжения. Оглавление :: Поиск Техника безопасности :: Помощь. Оптроны MOC, MOC, MOC представляют собой идеальный элемент для оптической гальванической развязки изоляции низковольтной управляющей части схемы и силового тиристорного ключа. Они рассчитаны на напряжение между низковольтной и высоковольтной частями В. Максимальное напряжение в закрытом состоянии В.

Открытие фототранзистора зависит от освещенности светодиодом. Как это происходит более подробно я разберу в следующей статье где в экспериментах подавая сигналы с генератора и анализируя его при помощи осциллографа можно понять более точную картину работы оптопары. Еще в других статьях я расскажу о нестандартном использовании оптрона первая в роли реле -RS триггера с фиксацией состояний , а во второй генератор периодических сигналов.

Оптроны — Студопедия

Поделись  

Оптроном называется полупроводниковый прибор, в котором излучатель света и фотоприёмник оптически и конструктивно связаны между собой. Термин «оптрон» образован, как сокращение от английского «optical-electronic device».

В оптроне поступающий на вход электрический сигнал преобразуется излучателем в световой, передаётся по оптическому каналу к фотоприёмнику и снова преобразуется в электрический. При этом цепи входа и выхода гальванически отделены друг от друга. Источником светового излучения в оптроне служит арсенид-галлиевый легированный фосфором (GaAsP) светодиод, а фотоприёмником может быть кремниевый фотодиод, фототранзистор или фототиристор, потому что спектральные характеристики арсенид-галлиевого излучателя и кремниевого фотоприёмника хорошо согласуются между собой.

Оптическая среда в оптронах бывает трёх видов:

воздух или инертный газ – электрическая прочность Е_п = 1…5 кВ;

силикатное стекло или полимерные лаки – Е_п = 0,1…1 кВ;

волоконные световоды (полиметилметакрилат) – Е_п = 50…150 кВ.

Условное графическое обозначение и основные параметры оптронов представлены в таблице 17.2.

Таблица 17.2

Основные параметры оптронов

Тип оптрона	диодный	транзисторный	тиристорный
Условное графическое обозначение
Буквенное обозначение	АОД	АОТ	АОУ
KI	0,02	30…100	102…103
fГР, МГц		0,5	-
Параметры коммутации выходной цепи	U = 10…40 В I = 0,2…10 мА	U = 5…30 В I = 5…50 мА	U = 50…1400 В I = 0,2…300 А

Оптроны широко применяются там, где необходимо обеспечить гальваническую развязку электрических цепей по условиям электробезопасности или для снижения помех, а также в волоконно-оптических линиях связи.

Мощные тиристорные оптроны называются оптотиристорами. Их применяют в регулируемых выпрямителях. Схема управления оптотиристора не содержит импульсного трансформатора, поэтому она получается проще и экономичнее.

Более подробные сведения об оптронах приведены в литературе [4, 9, 13, 15].

Контрольные вопросы

1. Поясните принцип работы светодиода. Почему в светодиодах нельзя использовать кремний и германий?

2. От чего зависит цвет излучения светодиода?

3. Как влияет температура кристалла на срок службы светодиода?

4. Нарисуйте схему включения светодиода. Для чего в схеме устанавливается резистор R_огр?

5. Как устроены сверх яркие светодиоды белого свечения?

6. Поясните принцип работы фотодиода. Какие полупроводниковые материалы применяют для изготовления фотодиодов?

7. В каких режимах работают фотодиоды? Приведите схемы использования фотодиодов в этих режимах.

8. Что такое оптрон?

9. Приведите пример обозначения оптрона и его основные характеристики.

10. В каких схемах применяют оптотиристоры?



Что такое оптопара? Его преимущества, недостатки и области применения – Matha Electronics

IOT

• 6 апреля 2022 г.
• Сообщение от хая

06

апреля

Схемы оптронов используются в различных электронных проектах. В этом мы подробно обсудим основы оптопары, типы, преимущества, недостатки и области применения.0003

Что такое оптопара?

Оптопары — это электронные компоненты, которые используют свет для передачи электрических сигналов между двумя изолированными цепями. Они предотвращают воздействие высокого напряжения на цепь, принимающую сигнал. Они состоят из светодиода и фототранзистора и поставляются в различных корпусах. Сегодня мы будем использовать простую оптопару с одним светодиодом и одним фототранзистором в этой схеме. Входная схема получает входящий сигнал, будь то переменный или постоянный ток, и использует его для включения светодиода.

Оптопары бывают четырех различных конфигураций, каждая из которых имеет один и тот же инфракрасный светодиод, но разные светочувствительные компоненты. В цепях постоянного тока обычно используются фототранзистор и фототранзистор Дарлингтона , тогда как фототранзистор и фототристор обычно используются для управления цепями переменного тока. Транзистор в фототранзисторной оптроне может быть PNP или NPN. Транзистор Дарлингтона состоит из двух транзисторов, один из которых управляет базой другого. Транзистор Дарлингтона относится к транзисторам с высоким коэффициентом усиления.

Преимущества оптопары

• Удаление электрических помех из сигналов
• Изолирование низковольтных устройств от высоковольтных цепей. Устройство способно избежать сбоев из-за скачков напряжения (например, из-за радиочастотных передач, ударов молнии и скачков напряжения в сети)
• Позволяет использовать небольшие цифровые сигналы для управления большим переменным напряжением

Структура оптопары :

Оптопара состоит из двух электрически изолированных цепей. Первая схема имеет инфракрасный излучающий диод, тогда как вторая схема содержит устройство инфракрасного датчика, такое как фотодиод, фототранзистор, фото TRAIC или фото SCR. Для заполнения пространства между двумя цепями можно использовать стекло, воздух или полупрозрачный пластик. Свет излучается светодиодом, а принимается и усиливается фототранзистором. Анод и катод светодиода — это первый и второй выводы, а эмиттер и коллектор фототранзистора — третий и четвертый выводы.

Работа оптопары:

Сначала на оптопару подается ток, который заставляет светодиод генерировать инфракрасный свет, пропорциональный протекающему через него току. Когда свет попадает на фотодатчик, он проводит ток и включается. ИК-луч выключается, когда ток, протекающий через светодиод, прерывается, что приводит к тому, что фотодатчик перестает проводить ток. Фотодатчик — это выходная схема, которая обнаруживает свет, а на выходе переменный или постоянный ток, в зависимости от типа выходной цепи.

Выход электрически изолированной цепи управляется путем регулировки входа цепи, что является основной концепцией работы оптопары. Источник напряжения обеспечивает вход для инфракрасного светодиода, и интенсивность источника напряжения может варьироваться путем изменения входного напряжения. Излучаемый свет имеет определенную длину волны. Этот свет улавливается фотодетектором, который превращает световую энергию в фототок. Генерируемый выходной ток затем усиливается. Выходной ток пропорционален количеству света, попадающего на устройство.

Преимущества оптопары:

• Компактность и меньший вес
• Низкая стоимость
• Работает очень быстро
• Меньше шума
• Оптопара хорошо работает как на переменном, так и на постоянном токе высокого напряжения.
• Он также используется в ряде сенсорных приложений для определения присутствия физических объектов.
• Срок службы оптронов может превышать несколько десятков лет.
• Очень хороший отклик на низких частотах.
• Нет дребезга контактов, нет помех, вызванных дугой, износ схемы.
• Потребляет меньше энергии.
• Имеет высокую частоту переключений благодаря короткому времени включения и выключения.

Недостатки оптопары:

• Оптопара не способна выдерживать большие токи
• Для работы оптопары требуется внешнее напряжение смещения.
• Плохая характеристика высоких частот.
• Оптопары, использующие фототранзисторы, не имеют такой хорошей линейной зависимости между изменениями входного и выходного светового тока, как типы фотодиодов

Применение Optocoupler:

• Используется для выделения земли
• Используется в цирках мониторинга высокого напряжения
• . это оптопара，Как разработчик печатных плат, инженер или любитель, у вас есть широкий выбор переключателей, реле и соединителей для настройки вашей печатной платы. Со всеми компонентами и опциями печатных плат, доступными на рынке, трудно решить, какой из них лучше всего подойдет для вашего проекта.

  Например, вам может быть интересно, что делает оптопара и чем она отличается от любого другого реле. Это то, что следующее руководство надеется прояснить. В нем мы рассмотрим оптопару, ее различные типы и то, какую пользу она может принести вам и вашему проекту.

  Что такое оптопара

  У оптопары много названий. Вы можете называть его оптоизолятором, оптроном, оптроном, оптоизолятором или просто оптроном. Некоторые люди могут даже называть их опциями. Тем не менее, оптопары являются встроенными электронными компонентами. Как правило, самые основные типы состоят из прямоугольного корпуса с четырьмя штифтами. Каждый вывод является подкомпонентом. Первая булавка анод , второй катод , третий коллектор, и четвертый эмиттер .

  Кроме того, на углу основного корпуса рядом с первым штифтом имеется круглая выемка. Это позволяет нам идентифицировать различные контакты. Корпус также содержит текст с номером детали оптопары. Соответственно, по нему мы идентифицируем тип оптопары, а также находим техпаспорт производителя.

  Тем не менее, оптопара по сути является твердотельным реле, которое соединяет между собой две отдельные электронные схемы. Первая схема будет подключаться к первым двум контактам (контакты 1 и 2), а вторая схема будет подключаться к двум последним контактам (контакты 3 и 4). Это позволяет первой схеме управлять второй схемой.

  Легко спутать оптопару с интегральной схемой/микрочипом (ИС) из-за того, как она выглядит. Особенно это касается симисторных оптронов.

  Электронные микросхемы на белом фоне

  Как работает оптрон?

  Мы можем использовать оптопару для передачи электронных сигналов между двумя изолированными цепями. Это одно из наиболее важных его свойств. Иногда в одной цепи могут возникать скачки напряжения и шумы. Без оптопары, изолирующей цепи, эти нарушения могут распространиться на вторую цепь и вызвать ее разрушение. Оптопара предотвращает возникновение этого повреждения в обеих цепях.

  Кроме того, оптрон позволяет электронам течь только в одном направлении из-за его полупроводниковых материалов. Следовательно, это позволяет двум взаимосвязанным цепям использовать разные напряжения и токи.

  Кроме того, он позволяет расширить возможности вашего устройства. Во многом это связано с тем, как он облегчает гальваническую развязку между двумя отдельными цепями. Например, мы можем добавить транзистор во вторую схему, не мешая работе первой в двухконтурной конфигурации. Это позволит вам контролировать еще большее количество напряжения и тока. Более того, это потенциально может позволить вам автоматизировать управление схемой, добавляя электронные компоненты.

  Структура оптопары

  Оптопары бывают самых разных типов и конфигураций. Однако, чтобы упростить понимание, мы сосредоточимся в основном на версии с фототранзисторами.

  На приведенной выше схеме показан фототранзистор, соединяющий две цепи. Если вы внимательно посмотрите на фототранзисторную часть схемы, то заметите, что слева есть символ светодиода:

  Напротив, справа есть символ транзистора: 

  По приведенным выше цифрам легко заметить, что фототранзистор представляет собой модифицированную версию обычного транзистора. Более того, вы можете понять, почему мы называем (третью и четвертую) выводы со стороны транзистора коллекторами и эмиттерами . Кроме того, вы также можете понять, почему мы называем первый и второй выводы анодом и катодами .

  Транзисторы обычно имеют три вывода. Однако здесь есть небольшая разница. Базовый контакт в обычной схеме транзистора отсутствует в схеме фототранзистора. Это связано с тем, что транзистор в оптроне работает немного по-другому. Вместо использования электронных сигналов от базового вывода транзистор в оптроне использует свет от светодиода.

  Свет исходит от светодиода и попадает на транзистор, включая его и позволяя току течь в основной электрической цепи. Они реагируют на оптический вход, а не только на электрический входной ток. Оптопары бывают двух распространенных топологий. Внутренние компоненты могут располагаться друг над другом или рядом друг с другом.

  Хотя мы не можем видеть внутреннюю работу фототранзистора (если только он не полупрозрачный), мы можем создать свой собственный, используя простую схему. Мы рассмотрим это далее в этом руководстве. Но сначала давайте рассмотрим другие типы оптронов.

  Типы оптопары

  Оптопара удерживается парой пинцетов.

  Существует шесть наиболее распространенных типов транзисторов. Это:

  • Резистивная оптопара: Это были самые ранние оптопары. В качестве источников света они используют лампы накаливания, неоновые лампы и инфракрасные светодиоды GaAs. Кроме того, они используют сульфид кадмия в качестве материала для транзисторов. Люди также называют эти типы оптронов вактролами.
    Поскольку это более старые светочувствительные устройства, они немного медленнее, чем более современные формы оптронов. Следовательно, именно поэтому они почти устарели.
  •   Диодная оптопара: Диодные оптопары используют инфракрасные светодиоды на основе арсенида галлия в качестве источников света и кремниевые фотодиоды в качестве рецепторов. Это делает их самым быстрым типом оптронов, особенно когда они используют PIN-диоды.
  • Транзисторная оптопара: Так же, как и диодные оптопары, они также используют инфракрасные светодиоды GaAs в качестве источников света. Однако в качестве датчиков они используют либо биполярные кремниевые фототранзисторы, либо фототранзисторы Дарлингтона. Это делает их скорость передачи и время отклика выше, чем у резистивных оптронов, но ниже, чем у диодных оптронов.
  • Оптоизолированный SRC: Оптоизолированные SRC используют инфракрасные светодиоды вместе с кремниевыми выпрямителями. Их скорости передачи могут различаться. Однако они не так быстры, как оптопары на основе диодов в любой конфигурации. Тем не менее, они по-прежнему имеют приличное время отклика и скорость передачи.
  • Оптоизолированный симистор: Эти типы оптронов используют триод для переменного тока (тиристор) в качестве типа датчика. Это в дополнение к их инфракрасному светодиоду GaAs в качестве источника света. Хотя у них нет высоких скоростей передачи, у них очень высокие текущие коэффициенты передачи.
  • Твердотельное реле: Твердотельные реле используют набор инфракрасных светодиодов GaAs в качестве источников света. Кроме того, они используют набор фотодиодов, которые управляют парой полевых МОП-транзисторов или одним IGBT в качестве датчиков. Они могут иметь очень высокие скорости передачи и неограниченные текущие коэффициенты передачи.
  Как создать простую схему оптопары

  Оптопара удерживается между парой пинцетов перед печатной платой

  Список деталей:
  • 50-100K Ом-зависимый резистор света (LDR)
  • 3V 0,02a-излучающий свет белый свет (светодиод)
  • 2V 0,02A Красный светильник, излучающий диод (светодиод)
  • 9V Баттер Резистор
  • Резистор 150 Ом x 2 (или резистор 300 Ом)
  Пояснения и инструкции:

  Красный светодиод и оптопара0020 (LDR) и белый светодиод. LDR изменяет сопротивление нагрузки в зависимости от освещенности. Таким образом, в темноте он имеет очень высокое сопротивление. И наоборот, когда мы подвергаем его воздействию яркого света, он оказывает незначительное сопротивление. В этом контексте он будет функционировать как наш фотодиод.

  В первичной цепи нам понадобится белый светодиод, который имеет падение напряжения 3 вольта и потребляет 0,02 ампера. Далее мы будем использовать 9-вольтовую батарею в качестве источника питания и управлять цепью с помощью переключателя. Поскольку для белого светодиода требуется ток 3 вольта, нам понадобится резистор с падением напряжения 6 вольт. Таким образом, резистор должен иметь сопротивление 300 Ом ((9В – 3В) ÷ 0,02А).

  Таким образом, ваша первичная цепь будет состоять из батареи, которая положительно соединяется с выключателем, резистором и белым светодиодом. Для соединения компонентов можно использовать макетную плату или провод. В целом, это будет действовать как наша схема управления.

  У нас будет красный светодиод с падением напряжения 2 Вольта и электрическим током 0,02 Ампера на вторичной цепи.

  Мы будем использовать его как индикатор, показывающий, когда схема работает. Дополнительно к этой схеме подключим LDR. Очевидно, что LDR должен располагаться рядом с белым светодиодом.

  LDR обеспечивает сопротивление около 70 Ом, когда мы подвергаем его воздействию света от светодиода. Вам нужно будет подключить LDR к красному светодиоду. Для питания вторичной цепи воспользуемся еще одной 9-вольтовой батареей. Опять же, нам понадобится резистор для снижения напряжения, чтобы светодиод мог работать эффективно. Мы предлагаем использовать два резистора по 150 Ом. Впрочем, подойдет и один резистор на 300 Ом.

  Тем не менее, когда вы закончите сборку схемы, вам нужно будет обмотать черной лентой LDR и белый светодиод. Вы должны убедиться, что вы соединили их. Это заблокирует окружающий свет в комнате. В качестве альтернативы вы можете протестировать схему в полностью темной комнате.

  При нажатии кнопки первичной цепи (входной цепи) загорается белый светодиод. Затем он направит свет на LDR, который включит красный светодиод в выходной цепи. Свет от белого светодиода действует как электрический сигнал в переключателе. Этот проект достаточно прост, чтобы проиллюстрировать внутреннюю работу оптопары. Однако вы можете улучшить его, внедрив инфракрасный излучатель вместе с приемником. Вместо видимого света в этом проекте будет использоваться инфракрасный свет.

  Применение оптопары

  Небольшая печатная плата с микросхемой, конденсатором, оптопарой и другими полупроводниками

  Теперь, когда мы понимаем, как работают оптопары, теперь мы можем изучить, где мы можем их применить. Мы можем использовать оптопары в качестве простых переключателей, активируемых светом. Однако какое электронное оборудование и устройства подошли бы им лучше всего? Вот список того, где мы могли бы использовать оптопары:

  • Управление соленоидом
  • Управление двигателем
  • Incandescent lamp dimmers
  • Microprocessors
  • Lamp ballasts
  • AC detection
  • Voltage isolation
  • Electromagnetic switch
  • Microcontrollers
  Optocoupler Benefits

  A set of optocouplers

  Why would you want to use оптопары вместо электромеханических реле или переключателей? Вот лишь некоторые из преимуществ: 

  • Облегчают одностороннюю передачу электрических сигналов
  • Оптопары делают ваши проекты более надежными, делая их устойчивыми к помехам
  • Они могут облегчить гальваническую развязку между несколькими цепями
  • Оптопары могут разделять входные и выходные части вашего проекта, что упрощает поиск и устранение неисправностей
  • Они уменьшают внешний вывод сигналов на входе вашей цепи
  • Оптопары позволяют управлять большими цепями переменного тока с помощью малых цифровых сигналов
  • Позволяет передавать аналоговый сигнал между двумя отдельными цепями
  • Они позволяют соединять высоковольтные компоненты с низковольтными устройствами
  • Оптопары могут помочь уменьшить или полностью устранить электрические помехи от сигналов
  • Позволяет проектировать и создавать электронные устройства, более устойчивые к скачкам напряжения питания, скачкам напряжения и удары молнии   
  Заключение

  В приведенном выше тексте мы предоставили простое для понимания и подробное руководство по оптронам.