Термин «оптрон» появился как сокращение от английского слова «optical-electronic device» (оптическое электронное устройство). Оптронами называют приборы, в которых имеются источник и фотоприемник оптического излучения, согласованные друг с другом. Принцип действия оптронов любого вида основан на преобразовании электрического сигнала в световую энергию (чаще всего в ИК-диапазоне), которая, проходя какое-то расстояние, по- падаег на фотоприемник, где опять превращается в электрический сигнал. В оптронах используются фотоприемники различных структур (фотодиодные, фоторезисгорные, фототранзисторные), чувствительные в видимой и ближней инфракрасной области.
В основном используется участок ИК-спектра 700…1000 нм, так как для этого диапазона оказалось легче изготовить мощные источники излучения.
Все оптронные приборы по конструкции корпуса могут быть разделены на две группы: с открытым и с закрытым оптическим каналом. Первые применяются в различных бесконтактных датчиках положения, вторые — для гальванической развязки электрических цепей при передаче сигналов, что позволяет защитить устройства от повреждений (гальваническая развязка входа и выхода блоков аппаратуры особенно важна, если между узлами имеется значительная разность потенциалов). Оптроны также находят широкое применение в электронных схемах автоматического управления и регулировки усиления и др. Здесь будет приведена информация только о приборах с закрытым оптическим каналом, так как они наиболее универсальны и очень широко применяются в радиоаппаратуре.
Все маломощные оптоэлектронные компоненты можно разделить на три группы: элементарные оптопары (диодные, транзисторные, тиристорные и симисторные и др.), ключевые оптопары (оптодинисторы, оптотиристоры, оптосимисторы, оптореле — все могут находиться в одном из двух состояний) и оптронные микросхемы (внутри имеют усилитель, для которого требуется подавать внешнее питание).
Гальваническую развязку всех видов оптопар характеризуют две основные величины напряжений, которые надо учитывать при выборе замены:
URMs (или Uio) — напряжение изоляции — максимально допустимое действующее (RMS) напряжение между входом и выходом, которое может длительно присутствовать без риска повредить оп- топару (тестовые испытания проводят в течение 1 мин);
Upk — максимально допустимое пиковое напряжение между входом и выходом, воздействие которого допускается кратковременно.
Диодные и транзисторные оптопары
Из всего многообразия оптронов наиболее универсальными являются фотоприемники на основе кремниевых р-п-переходов: фотодиодов и фототранзисторов. Они могут использоваться для передачи не только цифровых, но и аналоговых сигналов. Но, к сожалению, у всех полупроводников участок линеиности передаточной характеристики не велик, что видно на примере графика, рис. 3.
Рис. 3. Типовая передаточная характеристика транзисторных оптопар: 1 — 4N25; 2 — серии CNY17
Важнейшими параметрами диодной и транзисторной оптопар, как элементов связи, являются:
Ki — коэффициент передачи тока (в зарубежной литературе и справочниках этот параметр часто обозначается — CTR (Current Transfer Ratio). Он определяется отношением токов выходного к входному, выраженномув процентах, (IcA) x 100%;
F — граничная рабочая частота, от которой зависит максимальная скорость передачи информации. На практике вместо частоты измеряютдлительности нарастания (Т0ы) и спада (T0F) передаваемых импульсов (по уровню 0,1 и 0,9 Pmax), от которых и зависит граничная частота: F « 1 /(Т0м + ТсД
Диодные оптопары обладают хорошими частотными и шумовыми характеристиками, но имеют очень низкий коэффициент передачи тока (1…10%). Они больше подходятдля передачи аналоговых сигналов, изменяющихся в широком динамическом диапазоне. Отечественная промышленность выпускает довольно много таких элементов и с ними можно познакомиться по справочной литерату- pe[1,2].
Источник: Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 6. — M / СОЛОН-Пресс, 2005. 240 с.
- Предыдущая запись: Приемник – наручные «часы»
- Следующая запись: Механические контакты в датчиках используемых в схемах на МК
- Чем отличается ток от напряжения? (2)
- Связь тока и напряжения (0)
- ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИТИЙ-НОННОГО ЭЛЕМЕНТА КОНТРОЛЛЕР ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА (0)
- ЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХРАНЫ МОТОЦИКЛА (0)
- ИНДИКАТОР НАПРЯЖЕНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ПРОСТАЯ СХЕМА (0)
- ИНДИКАТОР СТАТУСА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ (0)
- БУФЕРНОЕ УСТРОЙСТВО C ЕДИНИЧНЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ УСИЛЕНИЯ ДЛЯ АЦП (0)