Оптопара что это: Оптопара | это… Что такое Оптопара?

Содержание

Оптопара | это… Что такое Оптопара?

ТолкованиеПеревод

Оптопара

Различные виды оптронов

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.

Содержание

  • 1 Свойства и характеристики
  • 2 Классификация
  • 3 Использование
    • 3.1 Механическое воздействие
    • 3.2 Гальваническая развязка
    • 3. 3 Неэлектрическая передача
  • 4 Ссылки

Свойства и характеристики

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 500 или 1000 В, при этом сопротивление изоляции нормируется на уровне 1011Ом. Реальное напряжение электрического пробоя такого прибора — порядка нескольких киловольт.

Нижняя рабочая частота оптрона не ограничена — оптроны могут работать в цепях постоянного тока. Верхняя рабочая частота оптронов, оптимизированных под высокочастотную передачу цифровых сигналов, достигает сотен МГц. Верхние рабочие частоты линейных оптронов существенно ниже (единицы—сотни кГц).

Наиболее медленные оптроны, использующие лампы накаливания, фактически являются эффективными фильтрами низких частот с граничной полосой порядка единиц Гц.

Классификация

По степени интеграции

  • оптопары (или элементарные оптроны) — состоящие из двух и более элементов (в т. ч. собранные в одном корпусе)
  • оптоэлектронные интегральные схемы, содержащие одну или несколько оптопар (с дополнительными компонентами, например, усилителями, или без них).

По типу оптического канала

  • с открытым оптическим каналом
  • с закрытым оптическим каналом

По типу фотоприёмника

  • с фоторезистором
  • с фотодиодом
  • с биполярным (обычным или составным) фототранзистором
  • с полевым фототранзистором
  • с фототиристором

В настоящее время в оптоэлектронике можно выделить два направления.

  1. Электронно-оптическое, основанное на принципе фотоэлектрического преобразования, реализуемого в твердом теле внутренным фотоэффектом и электролюминесценцией.
  2. Оптическое, основанное на тонких эффектах взаимодействия твердого тела с электромагнитным излучением и использующее лазерную технику, голографию, фотохимию и т.д.

Существуют два класса оптических элементов, которые можно использовать при создании оптических ЭВМ:

  • Оптроны
  • Квантооптические элементы.

Они являются представителями соответственно электронно-оптического и оптического направлений.

Тип фотоприёмника определяет линейность передаточной функции оптрона. Наиболее линейны и тем самым пригодны для работы в аналоговых устройствах резисторные оптроны, затем — оптроны с приёмным фотодиодом или одиночным биполярным транзистором. Оптроны с составными биполярными транзисторами или полевыми транзисторами используются в импульсных (ключевых, цифровых) устройствах, в которых линейность передачи не требуется. Оптроны с фототиристорами применяются для гальванической развязки схем управления от цепей управления.

Использование

Оптроны имеют несколько областей применения, использующих их различные свойства:

Механическое воздействие

Оптронный координатный счётчик в механической мыши

Оптроны с открытым оптическим каналом, доступным для механического воздействия (перекрытия) используются как датчики во всевозможных детекторах наличия (например, детектор бумаги в принтере), датчиках конца (или начала), счётчиках и дискретных спидометрах на их базе (например, координатные счётчики в механической мыши, ареометры).

Гальваническая развязка

Оптроны используются для гальванической развязки цепей — передачи сигнала без передачи напряжения, для бесконтактного управления и защиты. Некоторые стандартные электрические интерфейсы, например,

Неэлектрическая передача

На принципе оптрона построены такие приспособления как:

  • беспроводные пульты и оптические устройства ввода
  • беспроводные (атмосферно-оптические) и волоконно-оптические устройства передачи аналоговых и цифровых сигналов

Также используются в неразрушающем контроле как датчики аварийных ситуаций. GaP-диоды начинают излучать свет при воздействии на него радиации, а фотоприёмник фиксирует падение его свечения и сообщает о тревоге.

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Нужно решить контрольную?

Синонимы:

оптрон

  • Оптовые цены
  • Оптроника

Полезное


Оптопара | это.

.. Что такое Оптопара?

Различные виды оптронов

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.

Содержание

  • 1 Свойства и характеристики
  • 2 Классификация
  • 3 Использование
    • 3.1 Механическое воздействие
    • 3.2 Гальваническая развязка
    • 3.3 Неэлектрическая передача
  • 4 Ссылки

Свойства и характеристики

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 500 или 1000 В, при этом сопротивление изоляции нормируется на уровне 1011Ом. Реальное напряжение электрического пробоя такого прибора — порядка нескольких киловольт.

Нижняя рабочая частота оптрона не ограничена — оптроны могут работать в цепях постоянного тока. Верхняя рабочая частота оптронов, оптимизированных под высокочастотную передачу цифровых сигналов, достигает сотен МГц. Верхние рабочие частоты линейных оптронов существенно ниже (единицы—сотни кГц). Наиболее медленные оптроны, использующие лампы накаливания, фактически являются эффективными фильтрами низких частот с граничной полосой порядка единиц Гц.

Классификация

По степени интеграции

  • оптопары (или элементарные оптроны) — состоящие из двух и более элементов (в т. ч. собранные в одном корпусе)
  • оптоэлектронные интегральные схемы, содержащие одну или несколько оптопар (с дополнительными компонентами, например, усилителями, или без них).

По типу оптического канала

  • с открытым оптическим каналом
  • с закрытым оптическим каналом

По типу фотоприёмника

  • с фоторезистором
  • с фотодиодом
  • с биполярным (обычным или составным) фототранзистором
  • с полевым фототранзистором
  • с фототиристором

В настоящее время в оптоэлектронике можно выделить два направления.

  1. Электронно-оптическое, основанное на принципе фотоэлектрического преобразования, реализуемого в твердом теле внутренным фотоэффектом и электролюминесценцией.
  2. Оптическое, основанное на тонких эффектах взаимодействия твердого тела с электромагнитным излучением и использующее лазерную технику, голографию, фотохимию и т.д.

Существуют два класса оптических элементов, которые можно использовать при создании оптических ЭВМ:

  • Оптроны
  • Квантооптические элементы.

Они являются представителями соответственно электронно-оптического и оптического направлений.

Тип фотоприёмника определяет линейность передаточной функции оптрона. Наиболее линейны и тем самым пригодны для работы в аналоговых устройствах резисторные оптроны, затем — оптроны с приёмным фотодиодом или одиночным биполярным транзистором. Оптроны с составными биполярными транзисторами или полевыми транзисторами используются в импульсных (ключевых, цифровых) устройствах, в которых линейность передачи не требуется. Оптроны с фототиристорами применяются для гальванической развязки схем управления от цепей управления.

Использование

Оптроны имеют несколько областей применения, использующих их различные свойства:

Механическое воздействие

Оптронный координатный счётчик в механической мыши

Оптроны с открытым оптическим каналом, доступным для механического воздействия (перекрытия) используются как датчики во всевозможных детекторах наличия (например, детектор бумаги в принтере), датчиках конца (или начала), счётчиках и дискретных спидометрах на их базе (например, координатные счётчики в механической мыши, ареометры).

Гальваническая развязка

Оптроны используются для гальванической развязки цепей — передачи сигнала без передачи напряжения, для бесконтактного управления и защиты. Некоторые стандартные электрические интерфейсы, например,

Неэлектрическая передача

На принципе оптрона построены такие приспособления как:

  • беспроводные пульты и оптические устройства ввода
  • беспроводные (атмосферно-оптические) и волоконно-оптические устройства передачи аналоговых и цифровых сигналов

Также используются в неразрушающем контроле как датчики аварийных ситуаций. GaP-диоды начинают излучать свет при воздействии на него радиации, а фотоприёмник фиксирует падение его свечения и сообщает о тревоге.

Ссылки

Оптопара | это… Что такое Оптопара?

Различные виды оптронов

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.

Содержание

  • 1 Свойства и характеристики
  • 2 Классификация
  • 3 Использование
    • 3.1 Механическое воздействие
    • 3.2 Гальваническая развязка
    • 3.3 Неэлектрическая передача
  • 4 Ссылки

Свойства и характеристики

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 500 или 1000 В, при этом сопротивление изоляции нормируется на уровне 1011Ом. Реальное напряжение электрического пробоя такого прибора — порядка нескольких киловольт.

Нижняя рабочая частота оптрона не ограничена — оптроны могут работать в цепях постоянного тока. Верхняя рабочая частота оптронов, оптимизированных под высокочастотную передачу цифровых сигналов, достигает сотен МГц. Верхние рабочие частоты линейных оптронов существенно ниже (единицы—сотни кГц). Наиболее медленные оптроны, использующие лампы накаливания, фактически являются эффективными фильтрами низких частот с граничной полосой порядка единиц Гц.

Классификация

По степени интеграции

  • оптопары (или элементарные оптроны) — состоящие из двух и более элементов (в т. ч. собранные в одном корпусе)
  • оптоэлектронные интегральные схемы, содержащие одну или несколько оптопар (с дополнительными компонентами, например, усилителями, или без них).

По типу оптического канала

  • с открытым оптическим каналом
  • с закрытым оптическим каналом

По типу фотоприёмника

  • с фоторезистором
  • с фотодиодом
  • с биполярным (обычным или составным) фототранзистором
  • с полевым фототранзистором
  • с фототиристором

В настоящее время в оптоэлектронике можно выделить два направления.

  1. Электронно-оптическое, основанное на принципе фотоэлектрического преобразования, реализуемого в твердом теле внутренным фотоэффектом и электролюминесценцией.
  2. Оптическое, основанное на тонких эффектах взаимодействия твердого тела с электромагнитным излучением и использующее лазерную технику, голографию, фотохимию и т.д.

Существуют два класса оптических элементов, которые можно использовать при создании оптических ЭВМ:

  • Оптроны
  • Квантооптические элементы.

Они являются представителями соответственно электронно-оптического и оптического направлений.

Тип фотоприёмника определяет линейность передаточной функции оптрона. Наиболее линейны и тем самым пригодны для работы в аналоговых устройствах резисторные оптроны, затем — оптроны с приёмным фотодиодом или одиночным биполярным транзистором. Оптроны с составными биполярными транзисторами или полевыми транзисторами используются в импульсных (ключевых, цифровых) устройствах, в которых линейность передачи не требуется. Оптроны с фототиристорами применяются для гальванической развязки схем управления от цепей управления.

Использование

Оптроны имеют несколько областей применения, использующих их различные свойства:

Механическое воздействие

Оптронный координатный счётчик в механической мыши

Оптроны с открытым оптическим каналом, доступным для механического воздействия (перекрытия) используются как датчики во всевозможных детекторах наличия (например, детектор бумаги в принтере), датчиках конца (или начала), счётчиках и дискретных спидометрах на их базе (например, координатные счётчики в механической мыши, ареометры).

Гальваническая развязка

Оптроны используются для гальванической развязки цепей — передачи сигнала без передачи напряжения, для бесконтактного управления и защиты. Некоторые стандартные электрические интерфейсы, например,

Неэлектрическая передача

На принципе оптрона построены такие приспособления как:

  • беспроводные пульты и оптические устройства ввода
  • беспроводные (атмосферно-оптические) и волоконно-оптические устройства передачи аналоговых и цифровых сигналов

Также используются в неразрушающем контроле как датчики аварийных ситуаций. GaP-диоды начинают излучать свет при воздействии на него радиации, а фотоприёмник фиксирует падение его свечения и сообщает о тревоге.

Ссылки

Оптопара | это… Что такое Оптопара?

Различные виды оптронов

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.

Содержание

  • 1 Свойства и характеристики
  • 2 Классификация
  • 3 Использование
    • 3.1 Механическое воздействие
    • 3.2 Гальваническая развязка
    • 3.3 Неэлектрическая передача
  • 4 Ссылки

Свойства и характеристики

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 500 или 1000 В, при этом сопротивление изоляции нормируется на уровне 1011Ом. Реальное напряжение электрического пробоя такого прибора — порядка нескольких киловольт.

Нижняя рабочая частота оптрона не ограничена — оптроны могут работать в цепях постоянного тока. Верхняя рабочая частота оптронов, оптимизированных под высокочастотную передачу цифровых сигналов, достигает сотен МГц. Верхние рабочие частоты линейных оптронов существенно ниже (единицы—сотни кГц). Наиболее медленные оптроны, использующие лампы накаливания, фактически являются эффективными фильтрами низких частот с граничной полосой порядка единиц Гц.

Классификация

По степени интеграции

  • оптопары (или элементарные оптроны) — состоящие из двух и более элементов (в т. ч. собранные в одном корпусе)
  • оптоэлектронные интегральные схемы, содержащие одну или несколько оптопар (с дополнительными компонентами, например, усилителями, или без них).

По типу оптического канала

  • с открытым оптическим каналом
  • с закрытым оптическим каналом

По типу фотоприёмника

  • с фоторезистором
  • с фотодиодом
  • с биполярным (обычным или составным) фототранзистором
  • с полевым фототранзистором
  • с фототиристором

В настоящее время в оптоэлектронике можно выделить два направления.

  1. Электронно-оптическое, основанное на принципе фотоэлектрического преобразования, реализуемого в твердом теле внутренным фотоэффектом и электролюминесценцией.
  2. Оптическое, основанное на тонких эффектах взаимодействия твердого тела с электромагнитным излучением и использующее лазерную технику, голографию, фотохимию и т.д.

Существуют два класса оптических элементов, которые можно использовать при создании оптических ЭВМ:

  • Оптроны
  • Квантооптические элементы.

Они являются представителями соответственно электронно-оптического и оптического направлений.

Тип фотоприёмника определяет линейность передаточной функции оптрона. Наиболее линейны и тем самым пригодны для работы в аналоговых устройствах резисторные оптроны, затем — оптроны с приёмным фотодиодом или одиночным биполярным транзистором. Оптроны с составными биполярными транзисторами или полевыми транзисторами используются в импульсных (ключевых, цифровых) устройствах, в которых линейность передачи не требуется. Оптроны с фототиристорами применяются для гальванической развязки схем управления от цепей управления.

Использование

Оптроны имеют несколько областей применения, использующих их различные свойства:

Механическое воздействие

Оптронный координатный счётчик в механической мыши

Оптроны с открытым оптическим каналом, доступным для механического воздействия (перекрытия) используются как датчики во всевозможных детекторах наличия (например, детектор бумаги в принтере), датчиках конца (или начала), счётчиках и дискретных спидометрах на их базе (например, координатные счётчики в механической мыши, ареометры).

Гальваническая развязка

Оптроны используются для гальванической развязки цепей — передачи сигнала без передачи напряжения, для бесконтактного управления и защиты. Некоторые стандартные электрические интерфейсы, например,

Неэлектрическая передача

На принципе оптрона построены такие приспособления как:

  • беспроводные пульты и оптические устройства ввода
  • беспроводные (атмосферно-оптические) и волоконно-оптические устройства передачи аналоговых и цифровых сигналов

Также используются в неразрушающем контроле как датчики аварийных ситуаций. GaP-диоды начинают излучать свет при воздействии на него радиации, а фотоприёмник фиксирует падение его свечения и сообщает о тревоге.

Ссылки

Оптроны | Основы электроакустики

Оптроны

 

Оптрон – это полупроводниковый прибор, в котором конструктивно объединены источник и приемник излучения, имеющие между собой оптическую связь. В источнике излучения электрические сигналы преобразуются в световые, которые воздействуют на фотоприемник и создают в нем снова электрические сигналы. Оптрон с одним излучателем и приемником называется оптопарой. Микросхема, состоящая из одной или нескольких с дополнительными согласующими и усилительными устройствами, называется оптоэлектронной интегральной микросхемой. На входе и выходе оптрона всегда имеются электрические сигналы, а связь входа с выходом осуществляется световыми сигналами. Цепь излучателя является управляющей, а цепь приемника – управляемой. Конструктивно в оптронах излучатель и приемник излучения помещены в один корпус и связаны оптическим каналом.

Все достоинства и недостатки оптоэлектронных приборов относятся и к оптронам. Самое главное назначение оптронов – передача сигналов с помощью светового потока и гальваническая развязка электрических цепей.

Рассмотрим различные типы оптронов, отличающиеся друг от друга фотоприемниками.

         Резистивные оптопары имеют в качестве излучателя светодиод, дающий видимое или инфракрасное излучение. Приемником излучения является фоторезистор, который может работать как на постоянном, так и на переменном токе.

         На рис.6.15 схематически изображена резисторная оптопара, у которой выходная цепь питается от источника постоянного или переменного напряжения Е и имеет нагрузку Rн. Напряжение UУПР, подаваемое на светодиод, управляет током в нагрузке. Цепь управления изолирована от фоторезистора, который может быть включен в цепь относительно высокого напряжения.

Рис.6.15. Схема включения резисторной оптопары 

В качестве параметров резисторных оптопар обычно указываются максимальные токи и напряжения на входе и выходе, выходное сопротивление при нормальной работы и темновое сопротивление, сопротивление изоляции и максимальное напряжение изоляции между входом и выходом, проходная емкость, время включения и выключения, характеризующее инерционность прибора. Важнейшая характеристика оптопары – входная вольт-амперная и передаточная. Последняя показывает зависимость выходного сопротивления от входного тока.

В качестве примера резисторного оптрона можно привести оптрон VTL5C3 для аудиоприложений производства фирмы Vactec, имеющий характеристики: диапазон изменения сопротивления- 1.5кОм – 10МОм, максимальный ток светодиода – 40мА, напряжение изоляции – 2.5кВ.

Рис.6.16. Резисторный оптрон VTL5C3 

Резисторные оптроны применяются для схем автоматического регулирования усиления, связи между каскадами, управления бесконтактными делителями напряжения, модуляции сигналов, формирования различных сигналов и т.д.

Диодные оптопары (рис.6.17, а) имеют обычно кремниевый фотодиод и инфракрасный арсенидо-галлиевый светодиод. Фотодиод может работать в фотогенераторном режиме, создавая фото-ЭДС до 0.8 В, или в фотодиодном режиме. Многоканальные диодные оптопары имеют в одном корпусе несколько оптопар.

Рис.6.17. Различные виды оптопар 

Основные параметры диодных оптопар – входные и выходные напряжения и токи для непрерывного и импульсного режима, коэффициент передачи тока, время нарастания и спада выходного сигнала. Свойства диодных оптопар отображаются входными и выходными вольт-амперными характеристиками и передаточными характеристиками для фотогенераторного и фотодиодного режима.

Применение диодных оптопар весьма разнообразно. Например, на основе диодных оптопар создаются импульсные трансформаторы, не имеющие обмоток. Оптопары используются для передачи информации между компьютерами, для управления работой различных микросхем. Разновидностью диодных оптопар являются оптопары, в которых фотоприемником служит фотоварикап (рис.6.17, б).

Транзисторные оптопары (рис.6.17, в) имеют в качестве приемника биполярный кремниевый транзистор типа n-p-n. Основные параметры входной цепи таких оптопар аналогичны параметрам диодных оптопар. Дополнительно указываются максимальные токи, напряжения и мощность, относящиеся к выходной цепи, темновой ток фототранзистора время включения и выключения, параметры, характеризующие изоляцию входной цепи от выходной. Оптопары этого типа работают главным образом в ключевом режиме и применяются в коммутационных схемах, устройствах связи различных датчиков с измерительными блоками, качестве реле и многих других случаях.

Для повышения чувствительности в оптопаре может быть использован составной транзистор (рис.6.17, г) или фотодиод с транзистором (рис.6.17, д). Оптопары с составным транзистором обладают наибольшим коэффициентом передачи тока, но наименьшим быстродействием, а наибольшее быстродействие характерно для диодно-транзисторных оптопар.

В качестве примера можно привести четырехканальный транзиторный оптрон PC847 производства фирмы Sharp (рис.6.18), имеющий характеристики: напряжение изоляции 5000В, коэффициент передачи 50/600%, максимальный входной ток 50мА, максимальное напряжение коллектор – эмиттер 35В, максимальный ток коллектора 50мА, время включения/выключения 4мкс.

Рис.6.18. Счетверенный транзисторный оптрон РС847 

Тиристорные оптопары имеют в качестве фотоприемника кремниевый фототиристор (рис.6.17, е) и применяются в ключевых режимах. Основная область использования – схемы для формирования мощных импульсов, управления мощными тиристорами, управления и коммутации различных устройств с мощными нагрузками. Параметры тиристорных оптопар – входные и выходные токи и напряжения, соответствующие включению, рабочему режиму и максимальным допустимым режимам, а также время включения и выключения, параметры изоляции между входной и выходной цепями.

В качестве фотоприемника часто используются симметричные тиристоры – симисторы или триаки. В качестве примера приведен фотосимистор IL 420, выпускаемый фирмой Infineon (рис.6.19), имеющий параметры: напряжение изоляции 4.4кВт, входной ток 60мА, ток удержания тиристора 2мА, максимальное выходное напряжение 600В.

Рис.6.19. Фотосимистор IL 420

Оптоэлектронные интегральные микросхемы (ОЭ ИМС) имеют оптическую связь между отдельными узлами и компонентами. В этих микросхемах, изготовленных на основе диодных, транзисторных или тиристорных оптопар, кроме излучателей и фотоприемников, содержатся еще и устройства для обработки сигналов, полученных от фотоприемника.

Различные ОЭ ЭМС используются главным образом в качестве переключателей логических и аналоговых сигналов, реле и схем индикации.

В качестве примера приведем оптоэлектронную интегральную микросхему HSPL2400 фирмы AgilentTechnologies, включающую в себя фотодиодную оптопару, компаратор и формирователь уровня напряжения для логических микросхем ТТЛ.

Рис.6.20. Оптоэлектронная интегральная микросхема HSPL2400

 

 

 

 

 

 

Симисторная оптопара. Управление симистором. Переключатель

Симисторная оптопара (оптосимистор) принадлежат к классу оптронов и обеспечивают отличную гальваническую развязку между низковольтной управляющей частью схемы и силовой нагрузкой, посредством оптического канала. Они состоят из инфракрасного светодиода на основе арсенида галлия, соединенного посредством оптического канала с двунаправленным кремниевым симистором. Последний может быть дополнен отпирающей схемой, срабатывающей при переходе через нуль питающего напряжения и размещенной на том же кремниевом кристалле.

Эти радиоэлементы особенно незаменимы при управлении более мощными
симисторами, например, при реализации реле высокого напряжения или большой мощности.
Оптосимистор может размещаться в малогабаритном DIP-корпусе с шестью выводами. Цоколевка и внутренняя структура показана на рисунке.

Внутренняя структура оптосимистора

Ниже приведена таблица классификации симисторных оптопар МОС3009-МОС3083

Ток светодиода оптосимистора, (мА)Типы оптосимисторов
30МОС 3009МОС3020
15МОС 3010МОС3021МОС3031МОС3041МОС3061МОС3081
10МОС 3011МОС3022МОС3032МОС3042МОС3062МОС3082
5МОС 3012МОС3023МОС3033МОС3043МОС3063МОС3083
Напряжение на нагрузке110/120В220/240В110/120В220/240В220/240В220/240В
Схема обнаружения нуляНетНетДаДаДаДа
Максимальное
обратное напряжение
250 В400 В250 В400 В600 В800 В
Максимальное
падение прямого напряжения на светодиоде оптосимистора
1,5В1,5В1,5В1,5В1,5В1,5В
Максимально допустимое
обратное напряжение светодиода оптосимистора
3 В3 В3 В6 В6 В6 В
Максимально допустимый
ток светодиода оптосимистора, не более мА
606060606060

Для снижения помех желательно использовать симисторы, открывающиеся при переходе через ноль напряжения питания.
Оптосимисторы без обнаружения нуля чаще используются с резистивной нагрузкой или в случаях, когда напряжение питания должно отключаться.
Когда симистор находится в проводящем состоянии, максимальное падение напряжения на его выводах обычно равно 1,8в (максимум 3 вольта) при токе до 100 мА.
Ток удержания, поддерживающий проводимость выходного каскада оптосимистора, равен 100 мкА, каким бы он ни был (отрицательным или положительным) за полупериод питающего напряжения.

Ток утечки выходного каскада в закрытом состоянии варьируется в зависимости от модели симисторной оптопары. Для оптосимисторов с обнаружением нуля ток утечки может достигать 0,5 мА, если светодиод находится под напряжением.
У инфракрасного светодиода обратный ток утечки равен 0,05 мкА (максимум 100мкА), и максимальное падение прямого напряжения 1,5 вольт для всех моделей оптосимисторов.
Максимальный импульсный ток в проводящем состоянии переключателя выходного каскада – не более 1 А.
Полная рассеиваемая мощность оптосимистора не должна превышать 250 мВт (максимум 120 мВт для светодиода и 150 мВт для выходного каскада при температуре 25 градусов.)

Типичная схема подключения, расчеты элементов.

Сопротивление ограничительного резистора Rдиода   зависит от минимального прямого тока инфракрасного светодиода, необходимого для отпирания симистора.
Для примера рассчитаем Rдиода для оптосимистора МОС3083 и напряжения питания +5 вольт. В нашем случае максимальный ток, который может пропустить через себя светодиод оптосимистора 60 мА, рабочий ток 5 мА. Следует принять ток светодиода 10 мА с учетом снижения эффективности светодиода в течении срока службы, постепенного ослабления силы тока (запас 5 мА).

Таким образом Rдиода  = (5-1,5)/0,01 = 350 Ом (ближайшее 360 Ом).
При использовании транзисторного ключа, следует учитывать падение напряжения на транзисторе в режиме насыщения – порядка 0,3 вольта и расчеты проводить не для 5 вольт, а 4,7 вольт.
В таком случае Rдиода    составит 320 Ом (ближайшее 330 Ом).

Рассмотрим
типичную схему подключения симисторной оптопары.

Резистор
R на схеме включать необязательно, если нагрузка чисто резистивная. Однако, если симистор защищен цепочкой Rзащ-Cзащ (смотрите подробнее — защита симистора), резистор R позволяет ограничить ток через управляющий электрод оптосимистора.
В случае индуктивной нагрузки проходящий через симистор ток и напряжение находятся в противофазе. Так как симистор перестает быть проводником, когда ток проходит через ноль, конденсатор
Сзащ может разряжаться через оптосимистор. Тогда резистор R ограничит этот ток разряда. Зная, что максимально допустимый ток для оптосимистора 1 ампер и, приняв за максимальное значение действующего напряжения в сети 260 вольт, рассчитаем минимальное значение сопротивления R:
R = 260 х √2 / 1 = 368 Ом (ближайшее 360 Ом).
Слишком большая величина может привести к нарушению работы.

 Значение резистора
Rупр может быть в диапазоне от 100 до 500 Ом. Резисторы R и Rупр вводят задержку отпирания симистора, которая будет тем значительнее, чем выше сопротивления этих резисторов.
Защитная цепочка для симистора просто необходима.  Для оптосимисторов с обнаружением нуля, такой как МОС3083, — желательна. Для высокоиндуктивной нагрузки значение
Rзащ необходимо увеличить до 360 Ом.

Практические замечания

В выше приведенной схеме нагрузка подключается к аноду А1. Если подключить к аноду А2, схема работать не будет, нагрузка будет подключаться сразу и не будет управляться электродом.
Глядя на
структурную схему симистора, можно заметить, что управляющий электрод находится рядом с анодом А1. И сопротивление между ними невелико. Так, например для симистора ВТА41 оно составляет 60 Ом. Положение анодов для симистора ВТА41 приведено на рисунке ниже.  

Симистор ВТА41

Как видно из рисунка теплоотводящая часть симистора может быть изолированной или может служить дополнительным выводом анода А2. Это нужно учитывать перед креплением на радиатор.
Радиатор для симистора следует выбирать в зависимости от рабочего тока, который будет протекать через нагрузку, и от падения напряжения на переходе между анодами А1 и А2. Так в открытом состоянии падение напряжения Ua1a2 на симисторе ВТА41 составляет 0,9 вольт.
Мощность, выделяемую в качестве тепла на радиаторе, вычислить просто.

P = Ua1a2 х Iнагр

Если мощность нагрузки 1 кВт, то ток, проходящий через симистор, составит приблизительно 4,5 ампера. Следовательно, симистор должен рассеять примерно 4 Вт тепла.  И чем больше ток, проходящий через симистор, тем больший необходимо установить радиатор.

Так, если на симистор ВТА41 посадить радиатор 14х14 мм и нагрузку в 1 кВт, симистор долго не протянет, температура будет обжигающей.
При размере радиатора 60х66 мм (что в 20 раз больше) — температура уже 60 градусов и он сможет обеспечить стабильную работу симистора в вентилируемом корпусе. Увеличив нагрузку до 2 кВт, придется увеличить площадь радиатора. Нагрев — это проблема симистора и никуда от этого не денешься.

Радиаторы 66х60 мм и 14х14 мм.Радиаторы 66х60 мм и 80х110 мм

Переключение нагрузок управляющим сигналом

Иногда нужно не просто отключать или включать нагрузки с помощью симистора, а еще и переключать их.    Самые распространённые реле обычно так и работают. Если через катушку реле проходит достаточный ток, замыкаются контакты, если нет – автоматически замыкаются другие контакты. Происходит переключение.

Чтобы заставить переключаться нагрузки на симисторе необходимо создать условия, при которых нагрузки будут управляться одним сигналом. При этом если подача напряжения (например, +5 вольт) открывает один оптосимистор, второй должен тут же закрыться. Такую схему легко реализовать, если использовать на входе второго оптосимистора простой инвертор на транзисторе.

Транзистор работает в ключевом режиме. При открытии создает на светодиоде оптрона фактически нулевое напряжение. Ток через второй оптосимистор не протекает, он закрыт. Первый оптрон работает как обычно. Все поменяется при отсутствии управляющего сигнала. Произойдет переключение как в обычном реле.

Схема может работать даже от маломощного источника сигнала. Например, можно использовать выходы элементов логики или микроконтроллеров.

Без подачи управляющего сигналаПодаем сигнал

Второй вариант схемы проще, но зависит от реализации схемы источника сигнала. Если, например, внутри микросхемы триггера «нулевой» выходной сигнал означает заземление выходного контакта, то схема будет работать. Нужно смотреть внутреннюю структуру конкретного источника.

Ссылки на основные компоненты:

Оптосимисторы МОС3083 и др.
Симисторы на 16 ампер
Симисторы на 20 ампер
Симистор BTA40
Симистор BTA41-600B

  • Простите, перечитываю Ваш вопрос, не могу вникнуть в его суть. Если Вы имеете в виду управление оптопарой с помощью элементов логики, то есть несколько нюансов. На первый вывод нужно подать такое же напряжение, каким питается микросхема логики. На второй вывод подключается логический сигнал этой микросхемы. При подаче логической «1» — оптосимистор будет отключен «OFF», логического нуля — включен «ON». Ограничительный резистор на первом выводе оптрона может быть и не нужен, поскольку у микросхем логики итак небольшой втекающий ток.

  • Валерий

    Добрый человек ! Прекрасное толкование, если позволите частный вопросик, на оптическом входе «0» выход ключа нужен ON на входе «5» выход OFF судя по Вашему примечанию это невозможно ?

  • Николай

    Да попросту не имею макетки. А собирать буду сразу прототип. И схемку придумал, только что! Зажигаться должны будут одноименные лампочки, две другие, как я полагаю, не имеют права, даже моргнуть!! Все у меня, кроме одной оптопары, имеется. Но продавец обещал подсобить. А лампочки будут светодиодные без всяких внутренних наворотов, а лучше просто по два встречно параллельных светодиода с соответствующими резисторами (как в выключателях с подсветкой бывало). А там где общая точка, после ламп будет уже одна лампа накаливания. Ведь просто лампочки в дефиците уже, а вот у светодиодов и реакция повыше. Получится — постараюсь отписаться. И еще.. Мне кажется разницы нет межу 4 и 6 ногами оптопары. Вот если только внутреннее устройство «zero» вносит какие либо запреты по этому поводу? Спасибо Вам! Огромное!

  • Не заметил сразу, что фаза подключается с разных сторон. Теперь более логично. Думаю схема должна заработать. Не спешите только спаивать, проверьте на макетной плате. Порой причуды вылазят из ни откуда. Возможно схема еще заставит понервничать. Но теоретически теперь все ОК.

  • Николай

    Извините забыл сообщить, что пуск двигателя — именно — «плавный», благодаря конденсаторам С2, С2а , в третьем скрине.

  • 3

    И не забывайте о пусковых токах. Возможно симисторы окажутся слабоватыми.

  • Давайте по порядку. При управлении схемой от 12 вольт ограничивающий резистор для оптопары MOC3063 маловат. С расчетом на выгорание оптимальным будет 1.2 кОм (для тока 8 мА) максимум 2 кОм (можно 2.1 кОм, но такого номинала нет). 1 кОм маловато, но работать разумеется будет. Это все с учетом, если у Вас на 2 выводе оптосимисторов именно земля, а не -12В. ( В случае -12В сопротивление нужно увеличивать еще в два раза). Далее, управляющие электроды всех симисторов подключены не правильно. Нужно подключать к 4, а не 6 выводу оптосимистора. Оптимальное значение резистора между 6 выводом оптосимистора и электродом А2 симистора 360 Ом, между 4-ым выводом и электродом А1 — 330 Ом. (номинал 310 мне не встречался). Двигатель является индуктивной нагрузкой. Снабберные цепочки для индуктивной нагрузки просто необходимы. Конденсатор 0,01мкФ 350В и выше, резистор до 360 Ом (для высокоиндуктивных нагрузок). Это рекомендация производителя оптосимисторов. В целом присмотритесь внимательно к схеме. +12В подается либо на 1,4 оптосимистор, либо на 3,4. Вопрос, что при этом изменяется для двигателя. Он получает одно и тоже напряжения. Зачем ему вращаться в другом направлении? Схема не дает ответа зачем одновременно использовать два оптосимистора. Это всё равно, что использовать два выключателя для включения одной и той же лампочки. Перед лампочкой и после ее. Будет греться не один, а два симистора. Думаю, даже при правильном подключении электродов реверс не получится. Впрочем, практика лучшая наука. Дерзайте, пусть лучше все получится!

  • Николай

    Здравствуйте! Иконка скрепки, при наведении курсора, изменяет цвет. Но на этом всё удовольствие — она неконтактильна. Оптрон у меня будет при каждом симисторе из четырех. И само собой реверс при полной остановке двигателя. Оказывается нажимал не на ту «скрепочку». Включаться будут попарно: два красных или два зеленых симистора. Меня интересует, правильно ли посчитаны номиналы резисторов. В снабберных цепочках, думаю, нет необходимости? Тумблер со средним положением. В электро инструментах реверс производится именно якорем. А в моем варианте можно и якорем и, полюсными обмотками.

  • Здравствуйте! С Рождеством Вас! Так уж сложилось, что я очень редко работаю с мощными электродвигателями. Вижу у Вас серьезная задумка. Но, на сколько я понимаю, в болгарках или электродрелях реверс включается путем переключения напряжения на другие обмотки. Изменение направления тока с помощью симисторов, звучит как-то не корректно (ведь мы имеем дело с переменным током). Я так понимаю, с помощью оптосимисторов напряжение должно подаваться, то на прямую, то на реверсивную обмотку. Но при этом, по идее, достаточно двух оптронов. Плюс нельзя забывать о инерционном движении двигателя. Возможно, нужна обмотка, фиксирующая отсутствие вращения (напряжения) и разрешающая реверс. Или делать все вручную. Как, собственно, и предполагается при использовании трехфазных реверсивных реле. Вот, что пишет производитель: «Не переключайте реверс до полной остановки двигателя! Для изменения направления вращения используйте 3-позиционный переключатель с фиксацией в среднем положении (стоп)». Кстати, к сообщениям можно прикреплять рисунки или pdf-файлы до 1,5 Мб. Нужно нажать на значок скрепки в поле комментария. В целях безопасности другие переписки не приветствуются. Спасибо за понимание.

  • Николай

    Здравствуйте! Всех с Новым Годом 2021! Мой вопрос посложнее.. Собираю реверсивный пускатель ~220V для управления двигателем от стиральной машины-автомат (по принципу сходный с моторами: болгарок, эл. дрелей). Реверс будет осуществляться посредством изменения направления тока в якоре — четырьмя симисторами BTA16(24, 26) и оптопарами MOC3063. В промышленных станках встречал 3х фазные реверсивные твердотельные реле (SSR), управлявшие асинхронником 180W. Мой движок 300W. Реверс будет происходить при полной его остановке. Но на сайте «непозволительно скинуть» скриншот. Если позволите..в личку? Хотелось бы проконсультироваться?

  • 2

    4,3 кОм — это очень условно и это только резистивное сопротивление. Таким образом я хотел сказать, что при воздействии оптической связи внутри оптосимистора, сопротивление его канала между ножками 4 и 6 уменьшается, через канал начинает протекать ток. Этот ток протекает через упр. электрод и почти мгновенно открывает симистор (в нашем случае при переходе фазы через ноль). 2)*4300 Ом = 10,75Вт….moc3081 расплавилась бы просто. Или вы имели ввиду что то другое?

    Я так же попробовал создать эквивалентную схему в сервисе www.falstad.com вот ссылка на нее

    http://tinyurl.com/y7783k9q

    Тут уже внес это сопротивление в общую цепь с симистром и нагрузкой и вроде все стало получше, но наверное тоже что то не то…вообще говоря тут в такой эквивалентной схеме можно совсем убрать сопротивление 4,3кОм.. ибо оно мешает нормально симистру открыться…но это другой разговор, так как не факт что я верно ее составил.

  • 4

    Добрый день! Резистор R1, я так понимаю это резистор, который подходит к 6-ой ножке оптосимистора, R на схеме. В случае использования паяльника как нагрузки этот резистор можно не ставить, т.к. не обязательно ставить Rзащ и Cзащ. Они нужны для защиты от индуктивной нагрузки, а резистор R ограничивает ток разряда конденсатора Сзащ через оптосимистор (когда еще закрыт симистор). Но в случае если на устройство будут воздействовать помехи, они могут сыграть такую же злую шутку как индуктивная нагрузка. Никогда не знаешь точно, что может произойти. Лишняя защита никогда не помешает. Помехи могут быть разного рода и они не ощущаются. Они причина случайных проколов в работе. Я провел много экспериментов с симисторами и последствия тому — десяток сгоревших. Что касается Rупр разработчики рекомендуют значения от 100 до 500 Ом, а еще, что он необходим только тогда, когда входное сопротивление управляющего электрода слишком высоко. Все мои коллеги советуют не заморачиваться и ставить как в даташите. Не ставить совсем как-то совсем не логично. 330 Ом показывают стабильные результаты при разных значениях входного сопротивления управляющего электрода. НО ДАВАЙТЕ ПОДУМАЕМ. На Rупр и на внутреннем сопротивлении управляющего электрода должно упасть напряжение управления. Так МОС3081 в открытом состоянии имеет сопротивление порядка 4,3 кОм и при напряжении 220 вольт будет пропускать ток порядка 50 mA. При Rупр — 330 Ом и внутреннем сопротивлении управляющего электрода — 50 Ом, на управляющем электроде будет порядка 2,5 вольт. Через Rупр потечет ток порядка 7mA и почти 50 mA через управляющий электрод. Уменьшая Rупр, уменьшим ток через управляющий электрод. Измеряйте входное сопротивление вашего симистора и делайте выводы. У BTA41 — 60 Ом, у ВТА16 — 270 Ом, везде по разному и нет единого ответа каким должно быть Rупр.

  • 1

    Добрый день, интересная статья. Возникла пара вопросов, по резистрам R1 и Rупр, если можете помогите убедиться что их можно не ставить вообще? Моя задача, схема такая же как у вас в статье одни в один, только не задвоенная (половину по горизонтали отрезать в последнем рисунке). То есть оптосимистр управляет более мощным симистром BT138 600E минимальный ток управления 0,025A . Оптосимистр moc3041 и нагрузка у меня это обычный паяльник (хочу сделать управление через компаратор чтобы можно было температуру регулировать). Мощность паяльника 200-300вт. И мне не понятно каким делать R1 и Rупр. Да и вообще нужно ли их ставить?Информации по этим резистрам в рунете ноль, точнее все что я нашел это что номиналы их можно менять. Хорошо что хоть в вашей статье что то увидел, но хочеться разоборатся до конца. Вы пишете что R1 можно вобще не ставить, но тогда что будет ограничивать ток упр.электр. мощного симистра? Зачем вообще Rупр? тем более вы написали что R1 уже вводит задержку управления, два резиста занимаются одним и тем же?

Что такое оптопара? Использование и преимущества оптронов

ACTIVES, EEE Components

Что такое оптопара?

Оптопара, также известная как оптоизолятор или оптопара, представляет собой электронное устройство, состоящее из светодиодного излучателя в сочетании с фотодетектором, расположенных близко друг от друга.

Существует множество типов фотодетекторов, большинство из которых представляют собой разновидности фотодиода или фототранзистора. Это приводит к различным типам топологий, описанным в следующем посте:

Итак, для чего используется оптопара? Каковы их преимущества?  

Оптопары позволяют передавать сигналы между цепями с отдельными заземлениями, обеспечивая между ними изолированный гальванический барьер. Таким образом, оптопара является решением для цепей, которые должны быть изолированы друг от друга по соображениям безопасности или регулярности и должны иметь промежуточное взаимодействие.

Вкратце, гальваническая развязка оптопары обеспечивает следующие преимущества: 

  • Предотвращение контуров заземления в оборудовании, управляющем удаленной нагрузкой . В большинстве совместно используемых источников питания (например, используемых в компьютерах, телекоммуникациях и контрольно-измерительных приборах) для изолированного пути обратной связи используются оптопары.
  • Подавление электрических шумов. Например, трудно использовать все преимущества 16-разрядного АЦП, потому что цифровые выходные сигналы (и шум на цифровой земле, к которой вы подключаете выход преобразователя) возвращаются в аналоговый входной каскад. Избавиться от шума можно оптической изоляцией цифровой половины.
  • Для подачи сигнала на цепь, находящуюся под высоким напряжением. Разработчики высоковольтных источников питания иногда используют оптопары для подачи сигнала в цепь, находящуюся под высоким напряжением.

Какие аспекты необходимо знать при выборе оптопары?

Как мы упоминали выше, существует много типов оптопар , выбор зависит от предполагаемого применения. В любом случае все оптопары имеют следующие максимальные параметры:

  • Прямой ток ( I F ) излучающего диода и обратное напряжение ( V R ) не должны превышаться.
  • Оптопара с выходом фототранзистора, ток коллектора ( I C ) и напряжение коллектор-эмиттер ( В CE ).

Также необходимо учитывать поведение этих параметров при различных рабочих температурах. Обычно в спецификациях производителя приводятся кривые снижения номинальных характеристик, которые визуализируют эффекты.

Наконец, возможно, наиболее важным параметром оптопары является CTR (Коэффициент передачи тока), который представляет собой выраженное в процентах соотношение между выходным током ( I C ) и входным током ( I ). F ) оптрона.

Оптопары в космических приложениях  

В космической среде излучение является одним из наиболее важных аспектов. В оптопарах излучение вызывает деградацию устройства, поэтому важно знать, как поведет себя компонент. Знаете ли вы, что радиация влияет на оптопару, разрушая ее?

Скоро появятся другие похожие посты с ответом — следите за обновлениями! (или свяжитесь с нами ← для получения дополнительной информации…)

Больше связанного поста

Optoi — итальянская компания, занимающаяся оптоэлектроникой и микроэлектроникой. В 2011 году среди быстрорастущих направлений деятельности аэрокосмического подразделения компании компания начала новую разработку, посвященную радиационно-стойкой оптопаре.

Это мероприятие финансировалось Европейской инициативой компонентов (ECI) – ESA. Он был сосредоточен на разработке европейской оптопары с ее оценкой European-Space-Component-Coordinate (ESCC) для космических приложений, сохраняя характеристики неевропейских аналогов в качестве эталона.

В 2021 году компания Optoi, являющаяся ведущей альтернативой оптопарам в Европе благодаря поддержке ESA, присоединилась к ALTER для продвижения своих продуктов и включения их в базу данных doEEEt.com, возможно, запросив образцы для оценки оптронов Optoi.

  • Автор
  • Последние сообщения

Эмилио Кано Гарсия

Группа технического обслуживания платформы doEEET. в Alter Technology

Эмилио Кано имеет степень в области промышленной электронной инженерии. Он работает в Alter Technology в составе группы технического обслуживания платформы doEEet.

Постоянно поддерживая техническое содержание платформы, doEEEt предоставляет космическому сообществу самую последнюю и полную информацию о компонентах Hi-Rel EEE, соответствующей документации и отчетах, а также о любых связанных закупках и тестировании.

Последние сообщения Эмилио Кано Гарсии (посмотреть все)

0 0 голосов

Рейтинг статьи

Предыдущий пост

Изоляция по постоянному току с помощью фототранзисторных выходных оптронов

Следующий пост

Загрузить FAQ — Сканирующая акустическая микроскопия

Принцип работы оптопары и основы оптопары

Резюме

Оптопара (ОС), также называемая оптоэлектронным изолятором или оптроном, представляет собой устройство, передающее электрические сигналы в среде света. Обычно он заключает излучатель (инфракрасный светодиод) и приемник света (светочувствительная полупроводниковая трубка) в одну оболочку. При подаче входного сигнала люминатор излучает свет, а приемник принимает свет и генерирует фототок, который вытекает из выходного конца, реализуя таким образом преобразование «электро-опто-электро». Оптопара, использующая свет в качестве среды для передачи входного сигнала на выходной конец, имеет преимущества небольшого размера, длительного срока службы и отсутствия точки контакта. Он широко используется в цифровых схемах из-за его сильной защиты от помех, изоляции между выходом и входом, односторонней передачи сигнала и так далее.

Каталог 9000

Обзор

Каталог

II Advantages of Optocoupler

III Types of Optocoupler

IV Structure 

V Performance 

VI Technical Parameters

VII Octocoupler Application Example

Ⅷ FAQ

Book Recommendation

 


I How Does the Optocoupler Work?

Ответвители передают электрические сигналы в среде света. Они имеют хорошую изоляцию для входных и выходных сигналов, поэтому широко используются в различных схемах. В настоящее время он стал одним из наиболее широко используемых оптоэлектронных устройств. Оптопара обычно состоит из трех частей: излучения света, приема света и усиления сигнала. Входной электрический сигнал заставляет светодиод излучать свет с определенной длиной волны, который принимается фотодетектором и затем генерирует фототок, а затем выводится после дальнейшего усиления.

 

После этого завершается преобразование оптико-электрического, которое играет роль входа, выхода и изоляции. Благодаря тому, что взаимодействие между входом и выходом оптопары и передача электрических сигналов являются однонаправленными, оптопара обладает хорошей электроизоляционной способностью и помехоустойчивостью. Кроме того, поскольку входной конец оптопары представляет собой компонент с низким сопротивлением тока, он имеет сильную способность подавления синфазного сигнала.

 

Таким образом, он может значительно улучшить отношение сигнал-шум (SNR), когда он используется в качестве элемента изоляции терминала при передаче информации по длинной линии, а также в качестве интерфейсного устройства для изоляции сигнала в компьютерной цифровой связи и контроль в режиме реального времени. Надежность работы компьютера может быть значительно повышена.

В этом видеоролике показано, как работает оптопара/оптоизолятор.

II Преимущества оптопары

Основными преимуществами оптопары являются: односторонняя передача сигнала, полная гальваническая развязка между входными и выходными клеммами, отсутствие влияния выходного сигнала на вход, сильная защита от помех, стабильная работа, отсутствие контакта, длительный срок службы и высокая эффективность передачи.

 

Оптопара — это новое устройство, разработанное в 70-х годах, и в настоящее время оно широко используется в электроизоляции, переключателе уровня, межкаскадной связи, цепи привода, цепи переключения, прерывателе, мультивибраторе, изоляции сигнала, межкаскадной изоляции, цепи импульсных усилителей, цифровые инструменты, дистанционная передача сигналов, импульсные усилители, твердотельные реле (SSR), контрольно-измерительные приборы, оборудование связи и микрокомпьютерные интерфейсы. В монолитном импульсном источнике питания цепь обратной связи оптической связи может быть построена с использованием линейной оптопары, а рабочий цикл может быть изменен путем регулировки управляющего тока для достижения цели точной стабилизации напряжения.

Оптопара

III Типы оптопар

Существует два типа оптопар: один с нелинейной оптической связью, а другой с линейной оптической связью.

Характеристика передачи тока нелинейной оптронной пары является нелинейной. Такая оптопара подходит для передачи импульсных сигналов и не подходит для аналоговой передачи. Обычно используемые оптопары серии 4N являются нелинейными оптронами.

 

Характеристика передачи тока линейной оптопары близка к прямой, а производительность линейной оптопары лучше. Его можно изолировать и управлять линейными характеристиками. Обычно используется линейная оптопара серии PC817A-C.

 

Линейная оптопара обычно используется в импульсных источниках питания. Если используется нелинейная оптопара, это может ухудшить форму волны колебаний, а в серьезных случаях могут возникнуть паразитные колебания, так что частота колебаний от тысяч до сотен Гц будет, в свою очередь, модулировать низкочастотные колебания от нескольких десятков до сотен Гц. Гц. Следствием этого является то, что это будет мешать изображению цветного телевизора, цветного дисплея, VCD, DCD и так далее. При этом уменьшится нагрузочная способность блока питания. При обслуживании цветных телевизоров, дисплеев и других импульсных источников питания, если оптопара повреждена, ее необходимо заменить линейной оптопарой.

 

Обычно используемые 4-контактные линейные оптопары: PC817A, PC111, TLP521 и так далее. Обычно используемые 6-контактные линейные оптопары включают: LP632, TLP532, PC614, PC714, PS2031 и так далее. А широко используемые 4N25, 4N26, 4N35, 4N36 не подходят для использования в импульсных источниках питания, потому что эти четыре типа оптронов являются нелинейными оптопарами.

Линейная схема оптрона

Существует так много видов и типов оптронов. В справочнике оптоэлектронных ДАННЫХ насчитывается более тысячи типов, которые обычно можно классифицировать по следующим методикам:

Делится на внешнюю оптическую оптопару (также называемую оптоэлектронным детектором прерывателя) и внутреннюю оптическую оптопару. Внешние оптроны можно разделить на пропускающие и отражательные оптопары.

A. Выход светочувствительного устройства, включая фотодиод, фотостор, фотоэлемент, оптический тиристор и т. д.

B. Триодный выход NPN, включая вход переменного тока, вход постоянного тока, дополнительный выход и т. д.

C. Выход триода Дарлингтона, включая вход переменного тока, вход постоянного тока.

D. Выход логического элемента, включая выход затвора, выход триггера Шмидта, выход затвора с тремя состояниями и т. д. G. Выходная мощность (IGBT/MOSFET)

Делится на коаксиальный, UPRND, TO, плоский корпус, патч-корпус, оптоволоконную передачу и т. д. выход затвора и т. д.) и линейная оптронная пара (с малым дрейфом, с высоким линейным типом, широкополосным типом, с однополярным питанием, с дублированным питанием и т. д.)

Подразделяется на низкоскоростную оптопару (фотостор, фотоэлемент и т. д.) и высокоскоростную оптопару (фоточувствительный диод, светочувствительная интегральная схема и т. д.)

Подразделяется на одноканальную, двухканальную и многоканальную оптопару.

Делятся на оптроны с изолированной изоляцией общего назначения (обычно герметизация ОСА < 5000 В) и оптроны с изолированной изоляцией высокого напряжения (10 кВ, 20 кВ, 30 кВ и т. д.) >30В).

IV Структура

Основные характеристики оптоэлектронной муфты:

Внутренняя структура оптрона

  • Сопротивление изоляции между входными и выходными клеммами обычно превышает 10000 МОм, а сопротивление по напряжению обычно может превышать 1 кВ, а некоторые даже могут достигать 10 кВ.

  • Поскольку оптический приемник может принимать информацию только от источника света, в противном случае он не может, при передаче сигнала от источника света к оптическому приемнику явление обратной связи отсутствует, и выходной сигнал не влияет на входной.

  • Поскольку светоизлучающее устройство (инфракрасный диод GaAs) представляет собой устройство, управляемое током импеданса, а шум представляет собой сигнал напряжения микротока с высоким внутренним сопротивлением, коэффициент подавления синфазного сигнала оптопары очень велик. Следовательно, оптопара может хорошо подавлять помехи и устранять шум.

  • Легко сочетается с логической схемой.

  • Высокая скорость отклика. Постоянная времени оптопары обычно измеряется микросекундами или даже наносекундами.

  • Бесконтактный, долгий срок службы, малый размер, ударопрочность.

V Производительность

Основным преимуществом оптопары является односторонняя передача сигнала, вход и выход полностью обеспечивают гальваническую изоляцию, надежную защиту от помех, длительный срок службы и высокую эффективность передачи. Он широко используется в преобразовании уровня, изоляции сигнала, межступенчатой ​​изоляции, схеме переключения, дистанционной передаче сигнала, усилении импульса, твердотельном реле, приборе, коммуникационном оборудовании и интерфейсе микрокомпьютера.

 

Поскольку входное сопротивление оптопары меньше, чем у обычного источника помех, напряжение помех на входе оптопары невелико, ток, который она может обеспечить, невелик, что нелегко сделать полупроводниковым диодом. излучающий свет. Поскольку корпус оптопары герметичен, на него не влияет внешний свет. Сопротивление изоляции оптопары очень велико (около 1012 Ом), а емкость изоляции очень мала (около нескольких пФ), поэтому это может предотвратить электромагнитные помехи, вызванные соединением цепи. Линейная оптопара работает путем добавления управляющего напряжения на вход оптрона.

 

На выходе пропорционально вырабатывается напряжение для дальнейшего управления следующей ступенью схемы. Линейная оптопара состоит из светодиода и фотостора. Оптопара управляется током и требует достаточно большого тока, чтобы включить светодиод. Если входной сигнал слишком мал, светодиод не загорится, а его выходной сигнал будет искажен. В импульсном источнике питания, особенно в цифровом импульсном источнике питания, линейная оптопара может использоваться для формирования цепи обратной связи оптрона. Рабочий цикл можно изменить, регулируя управляющий ток для достижения цели точной стабилизации напряжения.

Фотонно-кристаллический волоконно-оптический ответвитель с полой сердцевиной

VI Технические параметры

Основными техническими параметрами оптопары являются прямое падение напряжения светодиода VF, прямой ток IF, коэффициент передачи тока CTR, сопротивление изоляции между входным и выходным каскадами. , напряжение обратного пробоя коллектор-эмиттер V(BR)CEO, падение напряжения насыщения коллектор-эмиттер VCE(sat). Кроме того, при передаче цифровых сигналов необходимо учитывать такие параметры, как время нарастания, время спуска, время задержки и время хранения.

 

Коэффициент передачи тока — важный параметр оптрона, который обычно выражается коэффициентом передачи постоянного тока. Отношение равно проценту постоянного выходного тока IC и постоянного входного тока IF, когда выходное напряжение остается постоянным.

 

В большинстве оптопар используется фотостор, CTR которого находится в диапазоне от 20% до 300% (например, 4N35), а у PC817 — от 80% до 160%). Оптопары Дарлингтона (такие как 4N30) могут достигать от 100% до 5000%. Это указывает на то, что для того же выходного тока последний требует только меньшего входного тока. Так что есть некоторое сходство между параметрами hFE транзистора и параметрами CTR. Получена типичная кривая характеристики CTR-IF линейной оптопары и обычной оптопары.

 

Характеристическая кривая CTR-IF обычной оптрона является нелинейной, и нелинейные искажения особенно серьезны, когда ПЧ мала, поэтому он не подходит для передачи аналогового сигнала. Характеристическая кривая CTR-IF линейной оптопары имеет хорошую линейность, особенно когда сигнал мал, коэффициент передачи переменного тока (ΔCTR=ΔIC/ΔIF) очень близок к коэффициенту передачи постоянного тока (CTR). Следовательно, он подходит для передачи аналогового сигнала напряжения или тока и может обеспечить линейную зависимость выхода и входа. Это его важная характеристика.

 

Основной целью использования оптопары является обеспечение изоляции между входной и выходной цепями. При проектировании схемы необходимо соблюдать следующие принципы: Выбранная оптопара должна соответствовать отечественным и международным стандартам для изолированного напряжения пробоя. Оптопары серии 4N (такие как 4N25, 4N26, 4N35) производства британской компании Isocoman и Motorola США широко используются в Китае. Ввиду коммутационных характеристик такой оптопары ее линейность плохая, и она подходит для передачи цифровых сигналов (высокого и низкого уровня), которые можно использовать для развязки выхода однокристальной системы. Используемые устройства оптопары должны иметь высокий коэффициент связи.

VII Октопара Пример применения
  • ТЛП641Дж

В качестве примера возьмем 6-контактную оптопару TLP641J, чтобы объяснить принцип ее действия.

TLP641J

Тиристор с оптическим управлением соединен с инфракрасным светодиодом из арсенида галлия. Контакты 1 и 2 — светодиоды. Когда подается напряжение, светоизлучающий диод приводится в действие, чтобы послать свет с определенной длиной волны, чтобы вызвать тиристор, управляемый светом. Особенностью оптического тиристора является то, что в области затвора встроен фотодиод, а источник триггерного сигнала изолирован от основной цепи.

 

Ключевым моментом является высокая чувствительность триггера. Триггерный ток оптически управляемого тиристорного контроллера поднимается фотогенерируемым носителем в устройстве. Светоуправляемый тиристор переводится из выключенного состояния во включенное. Чтобы улучшить чувствительность запуска оптического тиристора, в области затвора часто используется структура затвора или структура затвора с двойным усилением. Структура короткого замыкания катода-эмиттера часто используется для удовлетворения высокой скорости нарастания напряжения перезагрузки. Оптические тиристоры малой мощности часто используются с гальванической развязкой для обеспечения триггера полюса управления для больших тиристоров, а также для реле, автоматического управления и т. д. Мощные оптические тиристоры в основном используются для передачи HVDC.

TLP641J

Когда к контактам 1 и 2 добавляется источник питания 5 В или более, люминотрон может светиться и включать управляемый светом тиристор. В то же время контакты 5 и 4 образуют сопротивление, значение сопротивления которого составляет около 10 кВ. Когда 1 и 2 не добавляют напряжения, то 4 и 5 можно рассматривать как бесконечное сопротивление.

PC817 

  • ПК817 

PC817 — широко используемая линейная оптопара. Он часто используется в качестве ответвителя в различных функциональных схемах, требующих большей точности. Он имеет функцию полной изоляции цепи верхнего и нижнего уровня, которая не оказывает взаимного влияния.

 

При подаче входного сигнала светоизлучающее устройство излучает свет, который загорается на светоприемнике. После получения света приемник света приводит к выходному фототоку с выходного конца, таким образом реализуя преобразование «электро-опто-электро».

Схема оптопары PC817

Обычные оптопары могут передавать только цифровые сигналы (коммутационные сигналы) и не подходят для передачи аналоговых сигналов. Линейные оптопары — это новый тип оптоэлектронной развязки, который может передавать непрерывно меняющиеся аналоговые сигналы напряжения или тока. Таким образом, при изменении входного сигнала будет создаваться соответствующий оптический сигнал, что приводит к тому, что оптический транзистор имеет другую проводимость и выходное напряжение или ток.

 

Оптопара PC817 может выполнять не только функцию обратной связи, но и функцию изоляции.

Светодиод прямого тока

  • Цепь приложения

Цепь реле управления оптической связью

 

Ⅷ Часто задаваемые вопросы

1. Как работает оптопара?

При использовании оптопары при подаче электрического тока на светодиод генерируется инфракрасный свет, который проходит через материал внутри оптоизолятора. Луч проходит через прозрачный зазор и улавливается приемником, который преобразует модулированный свет или инфракрасное излучение обратно в электрический сигнал.

 

2. Объясните, почему оптопары используются в схемах управляемых выпрямителей?

В этом приложении оптопара используется для обнаружения работы переключателя или другого типа цифрового входного сигнала. Это полезно, если обнаруживаемый переключатель или сигнал находится в среде с электрическими помехами.

 

3. Как выбрать оптопару?

Основными критериями выбора являются напряжение коллектор-эмиттер VCEO, номинальное напряжение между коллектором и эмиттером; коэффициент передачи по току IC / IF, тип с низким входом, усиление по току на транзисторе Дарлингтона с высоким коэффициентом усиления, количество каналов и тип корпуса.

 

4. Где используется оптопара?

Оптопары могут использоваться либо сами по себе в качестве коммутационного устройства, либо с другими электронными устройствами для обеспечения изоляции между низковольтными и высоковольтными цепями. Обычно вы обнаружите, что эти устройства используются для переключения ввода/вывода микропроцессора. Управление питанием постоянного и переменного тока.

 

5. Как сделать схему оптрона?

Со стороны выхода, поскольку имеется гальваническая развязка, необходимо разместить источник питания так, чтобы нагрузка, в данном случае светодиод, могла включиться. Итак, мы подключаем источник питания 3 В к коллектору, и это приводит к включению светодиода. И вот как работает схема оптрона.

 

6. Почему в реле используется оптопара?

Хорошо зарекомендовавшая себя схема управления реле использует оптопару для изоляции заземления и шумовой связи между низковольтной цепью цифрового управления (слева) и реле в качестве нагрузки (справа). … Это, в свою очередь, включает реле.

 

7. Каковы недостатки оптопары?

Небольшое и легкое устройство. Недостатки: Низкая скорость. Возможность соединения сигналов для сигналов высокой мощности.

 

8. Каковы особенности оптопары?

Оптопара или оптоизолятор состоит из излучателя света, светодиода и светочувствительного приемника, который может быть одиночным фотодиодом, фототранзистором, фоторезистором, фототиристором или фототриаком и основным Работа оптрона очень проста для понимания.

 

9. В чем разница между оптроном и оптроном?

Оптопара, также называемая оптоизолятором, оптроном или оптическим изолятором, представляет собой компонент, передающий электрические сигналы между двумя изолированными цепями с помощью света. Цифровой изолятор CMOS — это компонент, передающий электрические сигналы между двумя изолированными цепями с использованием высокочастотной несущей.

 

10. Почему в ИИП используется оптопара?

Конструкции преобразователей мощности SMPS зависят от обратной связи об их выходном напряжении для поддержания регулирования. Этот сигнал обратной связи обычно проходит через оптопару для поддержания гальванической развязки между первичной и вторичной сторонами.

 


— by Inc Vishay Intertechnology (Автор)

Эта книга о усовершенствованных схемах оптоизоляции для приложений нелинейности в технике посвящена двум отдельным инженерным и научным областям и представляет усовершенствованные методы анализа схем оптоизоляции, которые охватывают широкий спектр техники. Приложения. В книге анализируются оптоизолирующие схемы как линейные и нелинейные динамические системы, а также их предельные циклы, бифуркации и устойчивость предельных циклов с использованием теории Флоке. Кроме того, в нем обсуждается широкий спектр бифуркаций, связанных с системами оптоизоляции: парабола-катастрофа, бифуркация Баутина, бифуркация Андронова-Хопфа, бифуркация Богданова-Такенса (БТ), складчатая бифуркация Хопфа, бифуркация Хопфа-Хопфа, бифуркация тора (бифуркация Неймарка-Саккера). ), и седло-петлевая или гомоклиническая бифуркация. Теория Флоке помогает анализировать передовые системы оптоизоляции. Теория Флоке изучает устойчивость линейных периодических систем в непрерывном времени. Другой способ описать теорию Флоке — это изучение линейных систем дифференциальных уравнений с периодическими коэффициентами. Система оптоизоляции демонстрирует широкий спектр динамических характеристик, включая простые колебания, квазипериодичность, бистабильность между периодическими состояниями, сложные периодические колебания (в том числе смешанного типа) и хаос. Путь к хаосу в этой оптоизоляционной системе связан с торическим аттрактором, который дестабилизируется и распадается на фрактальный объект, странный аттрактор. Книга уникальна тем, что делает акцент на практических и инновационных инженерных приложениях. К ним относятся оптопары в различных топологических структурах, пассивные компоненты, консервативные элементы, диссипативные элементы, активные устройства и т. д. В каждой главе концепция развивается от основных предположений до окончательных инженерных результатов. Научная основа объясняется на базовом и продвинутом уровнях и тесно интегрирована с математической теорией. Книга в первую очередь предназначена для новичков в линейной и нелинейной динамике и передовых схемах оптоизоляции, а также инженеров-электриков и электронщиков, студентов и исследователей в области физики, прочитавших первую книгу «Применение нелинейности цепей оптоизоляции в технике». Он идеально подходит для инженеров, у которых не было формального обучения нелинейной динамике, но которые теперь хотят преодолеть разрыв между инновационными схемами оптоизоляции и передовыми методами математического анализа.

—Ofer Aluf (Автор)


Актуальная информация о том, «Как работает оптопара и основы оптопары»

О статье «Как работает оптопара и основы оптопары». не стесняйтесь писать свои мысли в следующей области комментариев. Вы также можете найти дополнительные статьи об электронных полупроводниках через поисковую систему Google или обратиться к следующим связанным статьям.

  • Преимущество производительности и анализ области применения фотоэлектрического датчика

  • Расчетная схема интеллектуальных энергосберегающих розеток на базе АВР

 

Лучшие продажи диода

Фото Деталь Компания Описание Цена (долл. США)

Альтернативные модели

Часть Сравнить Производители Категория Описание

Заказ и качество

Изображение Произв. Деталь № Компания Описание Пакет ПДФ Кол-во Цены (долл. США)

Поделиться

Что такое оптрон и его применение с примерами

ⅠВведение

Эта статья посвящена электронным компонентам. Для оптического компонента см. оптический изолятор   . В этом блоге будут представлены некоторые основы оптопар и способы их использования.

Каталог

ⅠIntroduction

Optocoupler Related Video:

Ⅱ Photocouplers, Opto-couplers  & Opto-isolators

Ⅲ Photocoupler / Opto-coupler Basics

Ⅳ Обозначение оптопары

Ⅴ Технические характеристики оптопары и оптопары

Ⅵ 9 Принцип работы0003

Ⅶ Benefits and Types

Ⅷ Typical Applications with Example

Ⅸ Differences Between Optocouplers and Solid State Relays

Ⅹ How to Use an Optocoupler or Photo Transistor с Ардуино?

Ⅺ Часто задаваемые вопросы

 

Технические характеристики оптопары

При выборе оптопары для конкретного применения следует также проверить технические характеристики оптопары. Вот список некоторых важных характеристик оптопары.

1. Прямой ток и прямое напряжение

В техническом описании указан абсолютный максимальный рейтинг для различных параметров. Одним из таких параметров является прямой ток светодиода. Ток через светодиод должен быть меньше максимального указанного предела.

В техпаспорте также указано типичное значение прямого падения напряжения на светодиоде.

Основываясь на входном напряжении и типичном прямом падении напряжения на светодиоде, можно выбрать последовательный резистор для светодиода для определенного тока. Но ток не должен превышать максимальное указанное значение тока в техпаспорте.

2. Коэффициент передачи тока (CTR)

Коэффициент передачи тока представляет собой отношение выходного тока коллектора (в случае фототранзистора) к входному прямому току светодиода в оптопаре.

Изменения CTR для светочувствительных устройств. Различные светочувствительные устройства (такие как фототранзистор, фототиристор, фотопара Дарлингтона) имеют разные выходные токи и, следовательно, разные коэффициенты передачи тока. Но для данного светочувствительного устройства это функция температуры, прямого тока светодиода и выходного напряжения смещения.

3. Характеристики переключения

Когда для переключения используется оптопара, эта характеристика очень важна. Под этой характеристикой в ​​техническом описании указано типичное время нарастания и время спада для оптопары. Время нарастания и время спада определяют максимальную частоту переключения оптопары.

4. Максимальное напряжение изоляции

Это максимальное среднеквадратичное напряжение, до которого обеспечивается изоляция между двумя сторонами оптопары. Обычно это напряжение изоляции указывается в кВ. В техническом описании также упоминается пиковое переходное напряжение. Это пиковое переходное напряжение, до которого обеспечивается электрическая изоляция между двумя сторонами оптопары.

5. Устойчивость к синфазным помехам

Оптрон должен подавлять синфазный шум и синфазный переходный шум. Синфазный шум — это шум, который присутствует как на входе, так и на выходе оптопары. В техническом описании оптопары указаны синфазные переходные процессы (В/мкс), до которых она обеспечивает устойчивость.

Разница между реле и оптроном

Функционально реле очень похоже на оптопару, поскольку они обеспечивают электрическую изоляцию между двумя цепями. А с помощью реле можно управлять цепью высокого напряжения с помощью низкого напряжения. Но есть некоторые различия между реле и оптроном.

  1. Оптопары обычно быстрее, чем реле (реле используются для приложений с медленным переключением)
  2. Оптопары работают как с аналоговыми, так и с цифровыми сигналами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.