Penyambung optik dan aplikasinya
Optocoupler (atau optocoupler, kerana ia mula dipanggil baru-baru ini) secara struktur terdiri daripada dua elemen: pemancar dan pengesan foto, bersatu, sebagai peraturan, dalam perumahan tertutup biasa.
Terdapat banyak jenis optocoupler: perintang, diod, transistor, thyristor. Nama-nama ini menunjukkan jenis pengesan foto. Sebagai pemancar, LED inframerah semikonduktor dengan panjang gelombang dalam julat 0.9 … 1.2 mikron biasanya digunakan. LED merah, pemancar elektroluminescent, dan lampu pijar kecil juga digunakan.
Tujuan utama optocoupler adalah untuk menyediakan pengasingan galvanik antara litar isyarat. Berdasarkan ini, prinsip umum operasi peranti ini, walaupun terdapat perbezaan dalam pengesan foto, boleh dianggap sama: isyarat elektrik input yang tiba di pemancar ditukar menjadi fluks cahaya, yang, bertindak pada pengesan foto, mengubah kekonduksiannya. .
Jika pengesan foto adalah fotoperintang, maka rintangan cahayanya menjadi beribu-ribu kali kurang daripada rintangan asal (gelap) jika phototransistor — penyinaran tapaknya menghasilkan kesan yang sama seperti apabila arus dikenakan pada tapak transistor konvensionaldan terbuka.
Akibatnya, isyarat terbentuk pada output optocoupler, yang secara amnya mungkin tidak sama dengan bentuk input, dan litar input dan output tidak disambungkan secara galvani. Jisim dielektrik telus yang kuat secara elektrik (biasanya polimer organik) diletakkan di antara litar input dan output optocoupler, yang rintangannya mencapai 10 ^ 9 ... 10 ^ 12 Ohm.
Optocoupler yang dihasilkan oleh industri dinamakan berdasarkan sistem penetapan peranti semikonduktor semasa.
Huruf pertama penetapan optocoupler (A) menunjukkan bahan permulaan pemancar - gallium arsenide atau larutan pepejal galium-aluminium-arsenik, yang kedua (O) bermaksud subkelas - optocoupler; yang ketiga menunjukkan jenis peranti itu: P - perintang, D - diod, T - transistor, Y - thyristor. Seterusnya ialah nombor, yang bermaksud nombor pembangunan, dan huruf - kumpulan jenis ini atau itu.
Peranti optocoupler
Pemancar - LED yang tidak dibalut - biasanya diletakkan di bahagian atas bekas logam, dan di bahagian bawah, pada pemegang kristal, adalah pengesan foto silikon yang diperkukuh, sebagai contoh, photothyristor. Seluruh ruang antara LED dan photothyristor dipenuhi dengan jisim lutsinar yang mengeras. Pengisian ini ditutup dengan lapisan yang memantulkan sinar cahaya ke dalam, yang menghalang cahaya daripada berselerak di luar kawasan kerja.
Reka bentuk yang sedikit berbeza daripada pengganding optik perintang yang diterangkan... Di sini lampu kecil dengan filamen pijar dipasang di bahagian atas badan logam, dan photoresistor berdasarkan selenium kadmium dipasang di bahagian bawah.
Photoresistor dihasilkan secara berasingan, di atas tapak sital nipis. Filem daripada bahan semikonduktor, kadmium selenida, disembur di atasnya, selepas itu elektrod yang diperbuat daripada bahan konduktif (cth. aluminium) terbentuk. Wayar keluaran dikimpal pada elektrod. Sambungan tegar antara lampu dan pangkalan disediakan oleh jisim telus yang mengeras.
Lubang-lubang dalam perumah untuk wayar optocoupler diisi dengan kaca. Sambungan ketat penutup dan pangkal badan dipastikan dengan kimpalan.
Ciri voltan semasa (CVC) optocoupler thyristor adalah lebih kurang sama dengan satu thyristor… Dengan ketiadaan arus masukan (I = 0 — ciri gelap), photothyristor boleh dihidupkan hanya pada nilai voltan yang sangat tinggi yang dikenakan padanya (800 … 1000 V). Memandangkan penggunaan voltan tinggi sedemikian boleh dikatakan tidak boleh diterima, lengkung ini masuk akal secara teori semata-mata.
Jika voltan pengendalian langsung (dari 50 hingga 400 V, bergantung pada jenis optocoupler) digunakan pada photothyristor, peranti boleh dihidupkan hanya apabila arus input dibekalkan, yang kini menjadi pemacu.
Kelajuan pensuisan optocoupler bergantung pada nilai arus input. Masa penukaran biasa ialah t = 5 … 10 μs. Masa mematikan optocoupler adalah berkaitan dengan proses penyerapan pembawa arus minoriti di persimpangan photothyristor dan hanya bergantung pada nilai arus keluaran yang mengalir.Nilai sebenar masa tersandung adalah dalam julat 10 … 50 μs.
Arus keluaran maksimum dan operasi bagi optocoupler photoresistor berkurangan secara mendadak apabila suhu ambien meningkat melebihi 40 darjah Celsius. Rintangan keluaran optocoupler ini kekal malar sehingga nilai arus input 4 mA, dan dengan peningkatan selanjutnya dalam arus input (apabila kecerahan lampu pijar mula meningkat) ia berkurangan secara mendadak.
Sebagai tambahan kepada yang diterangkan di atas, terdapat optocoupler dengan saluran optik terbuka yang dipanggil... Di sini, iluminator adalah LED inframerah, dan pengesan foto boleh menjadi photoresistor, photodiode atau phototransistor. Perbezaan antara optocoupler ini ialah sinarannya padam, dipantulkan oleh beberapa objek luaran dan kembali ke optocoupler, kepada photodetector. Dalam optocoupler sedemikian, arus keluaran boleh dikawal bukan sahaja oleh arus masukan tetapi juga dengan menukar kedudukan permukaan reflektif luar.
Dalam optocoupler saluran optik terbuka, paksi optik pemancar dan penerima adalah selari atau pada sudut sedikit. Terdapat reka bentuk optocoupler sedemikian dengan paksi optik sepaksi. Peranti sedemikian dipanggil optocoupler.
Penggunaan otron
Pada masa ini, optocoupler digunakan secara meluas, terutamanya untuk menggabungkan blok logik mikroelektronik yang mengandungi unsur diskret yang kuat dengan penggerak (geganti, motor elektrik, penyentuh, dll.), serta untuk komunikasi antara blok logik yang memerlukan pengasingan galvanik, modulasi malar dan perlahan-lahan berubah. voltan, penukaran denyutan segi empat tepat dalam ayunan sinusoidal, kawalan lampu berkuasa dan penunjuk voltan tinggi.