Оптрон — характеристики, устройство, приложение

Какво е оптрон

Оптронът е оптоелектронно устройство, чиито основни функционални части са източник на светлина и фотодетектор, които не са галванично свързани помежду си, но са разположени в общ запечатан корпус. Принципът на действие на оптрон се основава на факта, че електрически сигнал, приложен към него, предизвиква сияние от предаващата страна и вече под формата на светлина, сигналът се приема от фотодетектора, инициирайки електрически сигнал на приемащия страна. Тоест, сигнал се предава и приема чрез оптична комуникация в рамките на електронния компонент.

Оптронът е най -простият тип оптрон. Състои се само от излъчващата и приемащата части. По -сложен тип оптрон е оптоелектронна микросхема, която съдържа няколко оптрона, свързани към едно или повече съвпадащи или усилващи устройства.

По този начин оптронът е електронен компонент, който осигурява предаване на оптичен сигнал във верига без галванично свързване между източника на сигнал и неговия приемник, тъй като е известно, че фотоните са електрически неутрални.

Структурата и характеристиките на оптроните

В оптроните се използват фотодетектори, които са чувствителни в близките инфрачервени и видими области, тъй като именно за тази част от спектъра са характерни интензивни източници на радиация, които могат да работят като фотодетектори без охлаждане. Фотодетекторите с pn преходи (диоди и транзистори) на базата на силиций са универсални, областта на тяхната максимална спектрална чувствителност е близо 0,8 μm.

Оптронът се характеризира предимно с коефициента на предаване на ток CTR, тоест съотношението на входните и изходните токове. Следващият параметър е скоростта на предаване на сигнала, всъщност граничната честота fc на операцията на оптрона, свързана с времето на нарастване tr и границата tf за предаваните импулси. И накрая, параметрите, характеризиращи оптрона от гледна точка на галваничната изолация: изолационното съпротивление Riso, максималното напрежение Viso и пропускателната способност Cf.

Входното устройство, което е част от структурата на оптрона, е проектирано да създава оптимални условия за работа на излъчвателя (LED), за да измести работната точка в линейната зона на I — V характеристиката.

Входното устройство има достатъчна скорост и широк диапазон от входни токове, гарантиращи надеждността на предаването на информация дори при нисък (праг) ток. Оптичната среда е разположена вътре в корпуса, през която светлината се предава от излъчвателя към фотодетектора.

В оптроните с контролиран оптичен канал има допълнително устройство за управление, чрез което е възможно с помощта на електрически или магнитни средства да се повлияе върху свойствата на оптичната среда. Отстрани на фотодетектора сигналът се възстановява с висока скорост на преобразуване от оптичен в електрически.

Изходното устройство отстрани на фотодетектора (например фототранзистор, включен във веригата) е проектирано да преобразува сигнала в стандартна електрическа форма, удобна за по -нататъшна обработка в блокове, следващи оптрон. Оптрон често не съдържа входни и изходни устройства, така че изисква външни вериги за създаване на нормален режим на работа във веригата на конкретно устройство.

Приложение на оптрони

Оптичните съединители са широко използвани в вериги за галванична изолация блокове от различно оборудване, където има вериги за ниско и високо напрежение, управляващите вериги са отделени от силовите вериги: управление на мощни триаци и тиристори, релейни вериги и др.

Диодни, транзисторни и резисторни оптрони се използват в схеми за радиотехническа модулация и автоматично регулиране на усилването. Чрез излагане на оптичния канал веригата се контролира безконтактно и се довежда до оптималния режим на работа.

Оптичните съединители са толкова универсални, че се използват в толкова разнообразни индустрии и в толкова много уникални функции, дори просто като елементи на галванична изолация и безконтактно управление, че е невъзможно да се изброи всичко.

Ето само някои от тях: компютри, комуникационни технологии, автоматизация, радиооборудване, автоматизирани системи за управление, измервателни уреди, системи за управление и регулиране, медицински технологии, устройства за визуално показване и много други.

Предимства на оптроните

Използването на оптрони на печатни платки ви позволява да постигнете идеална галванична изолация, когато изискванията за изолация на високо напрежение и ниско напрежение, входни и изходни вериги по отношение на съпротивлението са изключително високи. Напрежението между предавателната и приемната вериги на популярния оптрон PC817 е например 5000 V. В допълнение, изключително ниска пропускателна способност от около 1 pF се постига чрез оптична изолация.

С помощта на оптрони безконтактното управление е много лесно за изпълнение, като същевременно се оставя място за уникални дизайнерски решения по отношение на веригите за директно управление. Тук също е важно, че няма абсолютно никаква реакция на приемника към източника, тоест информацията се предава еднопосочно.

Най -широката честотна лента на оптрона премахва ограниченията, наложени от ниските честоти: с помощта на светлина можете да предавате поне постоянен сигнал, дори импулсен, и с много стръмни ръбове, което е фундаментално невъзможно да се приложи с помощта на импулсни трансформатори. Комуникационният канал вътре в оптрона е абсолютно имунизиран срещу въздействието на електромагнитни полета, така че сигналът е защитен от смущения и улавяне. И накрая, оптроните са напълно съвместими с други електронни компоненти.