Optoerotin - ominaisuudet, laite, sovellus

Mikä on optoerotin

Optoerotin on optoelektroninen laite, jonka pääasialliset toiminnalliset osat ovat valonlähde ja valoanturi, jotka eivät ole galvaanisesti kytkettyjä toisiinsa, vaan sijaitsevat yhteisessä suljetussa kotelossa. Optoerottimen toimintaperiaate perustuu siihen, että siihen kohdistettu sähköinen signaali aiheuttaa hehkun lähettävällä puolella, ja jo valon muodossa signaali vastaanotetaan valotunnistimella, joka käynnistää sähköisen signaalin vastaanottimessa. puolella. Toisin sanoen signaali lähetetään ja vastaanotetaan optisen viestinnän kautta elektroniikkakomponentin sisällä.

Optoerotin on yksinkertaisin optoerotintyyppi. Se koostuu vain lähettävistä ja vastaanottavista osista. Monimutkaisempi optoerotintyyppi on optoelektroninen siru, joka sisältää useita optoerottimia, jotka on kytketty yhteen tai useampaan sovitus- tai vahvistuslaitteeseen.

Näin ollen optoerotin on elektroninen komponentti, joka välittää optisen signaalin piirissä ilman galvaanista kytkentää signaalilähteen ja sen vastaanottimen välillä, koska fotonien tiedetään olevan sähköisesti neutraaleja.

Optoerottimien rakenne ja ominaisuudet

Optoerottimet käyttävät valoilmaisimia, jotka ovat herkkiä lähi-infrapuna- ja näkyvällä alueella, koska tälle spektrin osalle on ominaista voimakkaat säteilylähteet, jotka voivat toimia valoilmaisimina ilman jäähdytystä. Piiin perustuvat pn-liitokset (diodit ja transistorit) ovat universaaleja, niiden spektrin maksimiherkkyysalue on lähellä 0,8 μm.

Optoerottimelle on ensisijaisesti tunnusomaista virransiirtosuhde CTR, eli tulo- ja lähtövirtojen suhde. Seuraava parametri on signaalin lähetysnopeus, itse asiassa optoerottimen toiminnan rajataajuus fc, joka liittyy lähetettyjen pulssien nousuaikaan tr ja raja-arvoon tf. Lopuksi optoerotinta kuvaavat parametrit galvaanisen eristyksen kannalta: eristysresistanssi Riso, maksimijännite Viso ja läpijuoksu Vt.

Syöttölaite, joka on osa optoerotinrakennetta, on suunniteltu luomaan optimaaliset toimintaolosuhteet emitterille (LED) siirtääkseen toimintapisteen I-V-ominaiskäyrän lineaariselle alueelle.

Syöttölaitteessa on riittävä nopeus ja laaja syöttövirta-alue, mikä varmistaa tiedonsiirron luotettavuuden myös alhaisella (kynnys)virralla. Optinen väliaine sijaitsee kotelon sisällä, jonka kautta valo välittyy emitteristä fotodetektoriin.

Ohjatulla optisella kanavalla varustetuissa optoerottimissa on lisäohjauslaite, jonka kautta voidaan vaikuttaa optisen välineen ominaisuuksiin sähköisin tai magneettisin keinoin.Valodetektorin puolella signaali palautetaan korkealla optisen sähkön muunnosnopeudella.

Valodetektorin sivulla oleva lähtölaite (esimerkiksi piiriin kuuluva fototransistori) on suunniteltu muuttamaan signaali standardisähköiseen muotoon, joka on kätevä jatkokäsittelyyn optoerottimen jälkeisissä lohkoissa. Optoerotin ei usein sisällä tulo- ja lähtölaitteita, joten se vaatii ulkoisia piirejä normaalin toiminnan aikaansaamiseksi tietyn laitteen piirissä.

Optoerottimien käyttö

Optisia liittimiä käytetään laajalti galvaanisen eristyksen piireissä eri laitteiden lohkot, joissa on pien- ja korkeajännitepiirejä, ohjauspiirit on erotettu tehopiireistä: voimakkaiden triakkien ja tyristorien ohjaus, relepiirit jne.

Diodi-, transistori- ja vastusoptoerottimia käytetään radiotekniikan modulaatiossa ja automaattisissa vahvistuksensäätöpiireissä. Avaamalla optinen kanava piiri ohjataan kontaktittomasti ja tuodaan optimaaliseen toimintatilaan.

Optiset liittimet ovat niin monipuolisia, että niitä käytetään niin monilla eri aloilla ja niin monissa ainutlaatuisissa toiminnoissa, jopa pelkkänä galvaanisena eristyksenä ja kosketuksettomina ohjauselementteinä, että niitä kaikkia on mahdotonta luetella.

Tässä vain muutamia niistä: tietokoneet, viestintätekniikka, automaatio, radiolaitteet, automatisoidut ohjausjärjestelmät, mittauslaitteet, ohjaus- ja säätöjärjestelmät, lääketieteellinen tekniikka, visuaaliset näyttölaitteet ja monet muut.

Optoliittimien edut

Optoerottimien käyttö painetuissa piirilevyissä mahdollistaa ihanteellisen galvaanisen eristyksen, kun korkea- ja pienjännite-, tulo- ja lähtöpiirien eristysvaatimukset resistanssin suhteen ovat erittäin korkeat. Suositun PC817 optoerottimen lähetys- ja vastaanottopiirien välinen jännite on esimerkiksi 5000 V. Lisäksi optisella eristyksellä saavutetaan erittäin pieni kaistanleveys, noin 1 pF.

Kosketusvapaa ohjaus on optoerottimia käyttämällä erittäin helppo toteuttaa ja jättää tilaa ainutlaatuisille suunnitteluratkaisuille suorien ohjauspiirien osalta. Tässä on myös tärkeää, että vastaanottaja ei reagoi lähteeseen lainkaan, eli tiedot välitetään yksisuuntaisesti.

Optoerottimen levein kaistanleveys eliminoi matalien taajuuksien asettamat rajoitukset: valon avulla voit lähettää ainakin vakiosignaalin, jopa pulssin ja erittäin jyrkät reunat, mikä on pohjimmiltaan mahdotonta toteuttaa pulssimuuntajilla. Optoerottimen sisällä oleva viestintäkanava on täysin immuuni sähkömagneettisten kenttien vaikutuksille, joten signaali on suojattu häiriöiltä ja sieppaukselta. Lopuksi optoerottimet ovat täysin yhteensopivia muiden elektronisten komponenttien kanssa.