Резистивная оптопара: Репозиторий Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королёва: Недопустимый идентификатор

21 Оптопары.

Оптопарой называется оптоэлектронный полупроводниковый прибор, содержащий источник и приёмник оптического излучения, которые оптически и конструктивно связаны между собой. Для оптопары как входным, так и выходным параметром является электрический сигнал. Особенностью оптопар (оптронов) является отсутствие гальванической связи между входными и выходными цепями.

Рис.63. Условное обозначение оптопар: резистивная (а), диодная (б), транзисторная(в), тиристорная (г)

Резистивная оптопара. В резистивной оптопаре в качестве фотоприёмного элемента используется фоторезистор. Фоторезистор и фотоизлучатель объединен внутри корпуса оптопары оптически прозрачной средой с большим сопротивлением изоляции. Резистивные оптопары применяются преимущественно для бесконтактной коммуникации, для модуляции, в делителях напряжения

Диодные оптопары.

В диодной оптопаре в качестве фотоприёмного элемента использован фотодиод на основе кремния. Диодные оптопары могут работать как в фотогенераторном, так и фотодиодном режиме. Значение обратного фототока практически линейно возрастает с увеличением силы света излучаемого диода.

Диодные оптопары имеют высокое быстродействие, малые темповые токи в выходной цепи и высокое сопротивление гальванической развязки. Они широко применяются в аппаратуре передачи данных, в схемах электронного трансформатора, для гальванической развязки блоков и т.д.

Транзисторные оптопары.

Транзисторная оптопара выполняется с фотоприёмным элементом на основе фототранзистора. В ряде случаев применяется составной фототранзистор, например: АОТ110А.

Транзисторные оптопары находят преимущественное применение в аналоговых и ключевых коммутаторах сигналов, схемах согласования, гальванической развязки в линиях связи, оптоэлектронных реле. Высокое входное сопротивление и малая ёмкость оптопары позволяют обеспечить высокую помехоустойчивость аппаратуры.

Тиристорные оптопары.

В тиристорных оптопарах в качестве приёмного элемента используется кремниевый фототиристор. Фототиристор так же, как и фототранзистор, обладает большим внутренним усилением фототока.

Тиристорные оптопары наиболее целесообразно использовать для гальванической развязки логических цепей управления от высоковольтных цепей большой мощности, для управления мощными тиристорами, для устройства защиты вторичных источников питания.

Оптопары с открытым оптическим каналом.

Отличительным признаком оптопар с открытым оптическим каналом является возможность управления из вне количеством излучения, попадающим от излучателя к фотоприёмнику оптопары. Излучателями, так же как и в других оптопарах, служат ИК-диоды, а фотоприёмники выполняются на основе фоторезисторов или кремниевых фотодиодов.

Работа акустоэлектронных приборов основана на возбуждении, распространении и приеме акустических волн в твердых телах. Использование в таких приборах акустических волн, распространяющихся по поверхности твердого тела, так называемых поверхностных акустических волн (ПАВ), предпочтительнее, чем волн, которые распространяются в объеме твердого тела.

Акустоэлектронные приборы используются в виде фильтров, линии задержки, усилителей и запоминающих устройств. Линии задержки на ПАВ характеризуются диапазоном рабочих частот от десятка до тысяч мегагерц, временем задержки от наносекунд до десятков микросекунд и относительно небольшими потерями.

Магнитоэлектронные приборы

В магнитоэлектронных приборах используются электромагнитные процессы на доменном уровне. Они обладают высокой степенью интеграции, обеспечивают большую плотность записи информации, имеют повышенную надежность и стабильность.

Среди магнитных материалов наиболее перспективны ферромагнетики, которые в результате сильного электростатического магнитного взаимодействия между электронами соседних атомов разбиваются на большое количество областей самопроизвольной намагничиваемости (домены).

Соседние домены разделяются переходными слоями, процесс перемагничивания ферромагнетиков во внешнем магнитном поле происходит вращением доменов.

Криоэлектронные приборы

Работа криоэлектронных приборов основана на явлении сверхпроводимости, когда скачкообразно уменьшается сопротивление ряда металлов и сплавов при охлаждении их до температур, близких к абсолютному нулю. Сверхпроводимость наступает если охладить образец до температуры, меньше критической. При этом сопротивление образца будет в 10

12 раз меньше, чем при температуре больше критической. Известно около 30 элементов и большое число сплавов и соединений, которые могут служить сверхпроводниками.

Э лементарным прибором, использующим свойства сверхпроводимости является криотрон, который состоит из вентиля, изготовленного из сверхпроводника, и обмотки для создания внешнего магнитного поля.

Если через обмотку пропустить требуемый ток, то на поверхности вентиля появляется магнитное поле.

На основе криотрона можно изготовить различные электронные устройства: дешифраторы, сумматоры, запоминающие устройства и др.

Оптрон (оптопара)

Оптрон – полупроводниковый прибор, содержащий источник излучения и приемник излучения, объединенных в одном корпусе и связанные между собой оптически, электрически и одновременно обеими связями. Очень широко распространены оптроны, у которых в качестве приемника излучения используются фоторезистор, фотодиод, фототранзистор и фототиристор.

В резисторных оптронах выходное сопротивление при изменении режима входной цепи может изменяться в 100 раз. Кроме того, вольт-амперная характеристика фоторезистора отличается высокой линейностью и симметричностью, что обусловливает широкую применимость резистивных оптопар в аналоговых устройствах. Недостатком резисторных оптронов является низкое быстродействие – 0,01…1 с.

В цепях передачи цифровых информационных сигналов применяются главным образом диодные и транзисторные оптроны, а для оптической коммутации высоковольтных сильноточных цепей – тиристорные оптроны.

Быстродействие тиристорных и транзисторных оптронов характеризуется временем переключения, которое часто лежит в диапазоне 5…50 мкс.

Рассмотрим подробнее оптопару светодиод-фотодиод (рис. 9.1,а). Излучающий диод (слева) должен быть включен в прямом направлении, а фотодиод – в прямом (режим фотогенератора) или обратном направлении (режим фотопреобразователя). Направления токов и напряжений диодов оптопары приведены на рис. 9.1,б.

Рис.9.1. Схема оптопары (а) и направление токов и напряжений в ней (б)

Изобразим зависимость тока i_вых от тока i_вх при u_вых = 0 для оптопары АОД107А (рис. 9.2). Указанная оптопара предназначена для работы как в фотогенераторном, так и в фотопреобразовательном режиме.

Рис. 9.2. Передаточная характеристика оптопары АОД107А

Основная классификация электрических усилителей по диапазону усиливаемых частот:

1. Усилители низкой частоты (УНЧ) имеют диапазон усиливаемых частот от 10 Гц до 100 кГц;

2. Усилители высокой частоты (УВЧ) обладают диа­пазоном усиливаемых частот от 100 кГц до 100 МГц;

3. Усилители постоянного тока (УПТ) способны уси­ливать не только переменное напряжение, но и постоянный ток, в чем состоит их основное назначение. Диапазон усиливаемых частот от 0 Гц до 100 кГц;

4. Импульсные усилители (ИУ) – широкополосные импульсные усилители и видеоусилители. Частотный диапазон составляет от 1 до 100 кГц;

5. Избирательные, или резонансные, усилители — особый тип усилителей, функционирующих в узком диа­пазоне частот. Нагрузкой таких усилителей могут быть пьезотрансформаторы, керамические фильтры, системы резонансных контуров и пр;

6. Усилители сверхвысоких частот — особый класс усилителей, которые оперируют с сигналами частот в де­сятки гигагерц в радиочастотном диапазоне. Компоненты таких усилителей выполнены с распределенными пара­метрами, чаще всего по полупроводниковой, гибридной или пленочной технологии. Например, короткий отрезок провода — индуктивный элемент, а два таких отрезка обладают и свойствами емкости и индуктивности. Цепи таких устройств соединяют фидерными линиями, на­пример, полосковой, коаксиальной или волноводной, по которым энергия распределяется между каскадами или поступает в антенну.

   Активные компоненты усилителей СВЧ экранируют. На СВЧ часто используют бескорпусные транзисторы для встраивания в волноводные устройства и ГИС. Все компоненты усилителей СВЧ обладают раз­мерами, сопоставимыми с длиной волны или четвертью длины волны. В СВЧ усилителях используют биполярные транзисторы марок КТ930А, КТ942 или полевые, напри­мер, М8С88020, МКГ183.

К основным показателям усилителей относят:

сети — Как рассчитать резисторы для оптопары?

Задавать вопрос

спросил 1 год, 5 месяцев назад

Изменено 1 год, 5 месяцев назад

Просмотрено 196 раз

\$\начало группы\$

Я изучаю электронику (пока что) самостоятельно. Я пытаюсь понять, как рассчитать значения резисторов при использовании оптопары и ESP32

Для моего небольшого проекта я хочу определить несколько проводов 220 В с помощью ESP32. Для этого я подумал об использовании этих компонентов, потому что они, кажется, имеют защиту/изоляцию, и они уменьшат то, что мне нужно делать с высоким напряжением:

Объяснение:

1. Вход 220 В переменного тока преобразуется в 5 В с помощью RAC05. -05СК (или аналогичный): техпаспорт
2. Оптопара изолирует источник питания. Я проверял K847PH: даташит

Теперь мне нужно рассчитать номиналы резисторов с учетом безопасности и эффективности.

Эмиттерный резистор

Если я правильно понял концепцию оптопары, мне нужно около 10 мА при 5 В, чтобы получить 100% CTR:

Худший вариант Forward V. для светодиода 1.6v:

Таким образом, математика резистора будет:

Мои вопросы:

1. Верны ли мои расчеты?
2. Могу ли я подключить 3,3 В напрямую к ESP32 или нужен ли мне резистор (или подтягивающий резистор) Если да, как рассчитать значение этого резистора?

Спасибо!

• резисторы
• сеть
• оптоизолятор
• математика
• esp32

\$\конечная группа\$

7

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

. Микроконтроллер

— Как подобрать резисторы (RD и RL) для схемы оптопары

спросил 1 год, 11 месяцев назад

Изменено 1 год, 11 месяцев назад

Просмотрено 354 раза

\$\начало группы\$

Я работаю над проектом, в котором я управляю 6 ультразвуковыми датчиками, 4 из них NPN (NC) и 2 из них NPN (NO), для безопасности MCU я использую оптопару EL817 для изоляции между датчиками и MCU но я испытываю очень ненадежное поведение схемы, все мои датчики работают изначально, но через некоторое время 2 из них не дают надлежащего выходного напряжения. Я использую схему подтягивания, как указано в , технически, когда есть вход от датчика выходной контакт оптопары дает НИЗКОЕ значение напряжения, и когда нет входа от датчика, выходное напряжение на выходе оптопары будет 3,3 В (Vcc), но схема оптопары для 2 датчиков сначала показывает правильное напряжение, но через некоторое время даже есть вход от датчика выходное напряжение на выводе оптопары показано (2. 9) В, но он должен показывать (0,70 В), и если я поставлю датчики в НИЗКОЕ напряжение, с 2,9 В изменится на 3,3 В. Поэтому я думаю, что это колебание напряжения связано с неправильным расчетом резисторов в схеме оптопары. Предложите мне, если есть какой-либо другой фактор. Пожалуйста, подскажите, как мне рассчитать Ic , If , RL и RD для цепи оптопары

1. Рабочее напряжение датчика NPN (NO) 10-30 В Я работаю при 24 В
2. Рабочее напряжение датчика NPN (NC) 10-30 В Работаю на 24В 3. Выходной ток обоих датчиков <200 мА 4. Ток контакта GPIO MCU 8 мА
3. VCC составляет 3,3 В
4. В моем случае вход от датчика 24В и Rd=2.6K и RL=4.7K

• микроконтроллер
• напряжение
• оптоизолятор
• натяжение
• натяжение

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

При Vcc = 3,3 В и RL = 4,7 кОм требуемый выходной ток оптопары составляет ~3,3 / 4700 = 0,7 мА. EL817 без дополнительной буквы имеет минимальный CTR (коэффициент передачи тока) 50% при токе светодиода 5 мА. Поэтому ток светодиода оптопары должен быть не менее 0,7/0,5 = 1,4 мА.

Однако, глядя на рисунок 2 в техническом описании, мы видим, что при 1,4 мА CTR снижается примерно до 60% от его значения при 5 мА, поэтому нам действительно нужно ближе к 2 мА. И CTR также уменьшается с ростом температуры, поэтому для гарантированной надежной работы в жаркой среде нам нужен еще больший ток светодиода. Наконец, указанный CTR находится при напряжении коллектора 5 В. Для полного насыщения транзистора нам снова нужен еще больший ток светодиода.

Сколько еще? Это сложный расчет. Итак, давайте избежим всего этого и просто выберем ток светодиода 5 мА (что должно быть более чем достаточно), а затем мы можем напрямую использовать цифры из таблицы данных. При 5 мА на светодиоде падает ~1,15 В. Вычтем это из входного напряжения 24 В, получим ~22,9V через ул. 22,9/0,005 = 4570 Ом, поэтому выбираем ближайшее стандартное значение 4,7 кОм.