Оптроны. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Оптроны (оптопары) — электронные приборы, служащие для преобразования сигнала электрического тока в световой поток. Их световой сигнал передается через каналы оптики, а также происходит обратная передача и преобразование света в электрический сигнал.

Устройство оптрона состоит из излучателя света и преобразователя светового луча (фотоприемника). В качестве излучателя в современных приборах используют светодиоды. В старых моделях применялись маленькие лампочки накаливания. Две составные части оптопары объединены общим корпусом и оптическим каналом.

Виды и устройство оптронов

Существует несколько признаков, по которым можно классифицировать оптроны по группам. При разделении на классы оптронных изделий необходимо учитывать два фактора: тип фотоприемника и особенности общей конструкции прибора.

Первый признак классификации оптронов обуславливается тем, что у всех оптопар на входе расположен светодиод, поэтому возможности функционирования определяются свойствами устройства фотоприемника. Вторым признаком является исполнение конструкции, определяющее особенности использования оптрона.

Применяя такой смешанный принцип разделения, можно выделить три группы оптронных устройств:

• Элементарные оптопары.
• Оптоэлектронные микросхемы.
• Специальные оптопары.

Группы содержат в себе множество видов приборов. Для популярных оптопар применяются некоторые обозначения:

• Д – диодная.
• Т – транзисторная.
• R – резисторная.
• У – тиристорная.
• Т²– со сложным фототранзистором.
• ДТ – диодно-транзисторная.
• 2Д (2Т) – диодная дифференциальная, либо транзисторная.

Система свойств оптронных устройств основывается на системе свойств оптопар. Эта система создается из четырех групп свойств и режимов:

• Характеризует цепь входа оптопары.
• Характеризует выходные параметры.
• Объединяет степень действия излучателя на приемник света, и особенности прохода сигнала по оптопаре в качестве компонента связи.
• Объединяет свойства гальванической развязки.

Основными оптронными параметрами считаются свойства передачи и гальванической развязки. Важной величиной транзисторных и диодных оптронов считается коэффициент передачи тока.

Показателями гальванической развязки оптронов являются:

• Допустимое пиковое напряжение выхода и входа.
• Допустимое наибольшее напряжение выхода и входа.
• Сопротивление развязки.
• Проходная емкость.
• Допустимая наибольшая скорость изменения напряжения выхода и входа.

Первый параметр является наиболее важным. По нему определяют электрическую прочность оптрона, а также его способности применения в качестве гальванической развязки.

Эти параметры оптронов применимы и для интегральных микросхем на основе оптопар.

Обозначения оптопар на

схемах

 

Диодные оптопары

Оптроны на диодах (рис. а) больше других устройств показывают уровень развития оптронной технологии. По значению коэффициента передачи определяют полезное действие преобразования энергии в оптопаре. Величины временных значений свойств дают возможность определить наибольшие скорости передачи информации. Соединение с диодным оптроном усилителей позволяет создать эффективные устройства передачи информации.

Транзисторные оптроны

Эти приборы (рис. с) отличаются некоторыми свойствами от других видов оптопар. Одним из таких свойств является возможность оптического управления по цепи светодиода, и по основной электрической цепи. Цепь выхода может также действовать в режиме ключа и линейном режиме.

Принцип внутреннего усиления дает возможность получения больших величин коэффициента передачи тока. Поэтому дополнительные усилители не всегда нужны. Важным моментом является небольшая инерционность оптопары, что допускается для многих режимов. Фототранзисторы имеют выходные токи намного больше, чем фотодиоды. Поэтому они применяются для коммутации различных электрических цепей. Все это достигается простой технологией транзисторных оптронов.

Тиристорные оптроны

Такие оптопары (рис. b) имеют большую перспективу для коммутации мощных силовых цепей высокого напряжения: по мощности, нагрузке, скорости они более подходящие, чем Т² оптопары. Оптроны марки АОУ 103 служат для применения в качестве бесконтактных выключателей в разных электронных схемах: усилителях, управляющих цепях, источниках импульсов и т.д.

Резисторные оптроны

Такие устройства (рис. d) называют фоторезисторами. Они значительно различаются от других типов оптронов своими особенностями конструкции и технологией изготовления. Основным принципом работы фоторезистора является эффект фотопроводности, то есть, изменения величины сопротивления при воздействии светового потока.

Дифференциальные

Рассмотренные выше оптопары способны передавать цифровые данные по гальванической развязке цепи. Важной проблемой является передача аналогового сигнала при помощи оптронов, то есть, создание линейности свойств передачи «вход-выход». Только при наличии таких свойств оптопар можно передавать аналоговые данные по гальванической развязке цепи без цифрового вида и импульсной передачи.

Такая задача решается диодными оптопарами, имеющими качественные шумовые и частотные характеристики. Трудность в решении этой задачи заключается в узком интервале линейности передающей характеристики и линейности диодных оптопар. Такие приборы только начинают прогрессировать в развитии, но за ними большое будущее.

Оптронные микросхемы

Эти микросхемы являются наиболее популярными классами моделей оптронных устройств, благодаря конструктивной и электрической совместимости оптронных микросхем с простыми видами, а также намного большей функциональности. Широкое применение получили коммутационные оптронные микросхемы.

Специальные оптроны

Такие образцы имеют значительные отличия от стандартных моделей приборов. Они выполнены в виде оптопар с оптическим каналом открытого вида. В устройстве таких моделей между фотоприемником и излучателем находится воздушный промежуток. Поэтому, при размещении в нем механических препятствий можно управлять светом и сигналом выхода. Оптроны с открытым каналом оптики используются вместо оптических датчиков, которые фиксируют наличие предметов, их поверхность, поворот, перемещение и т.д.

Применение оптронных устройств

• Подобные устройства используются для передачи данных между устройствами, которые не соединены электрическими проводами.
• Также оптопары используются для отображения и получения информации в технике. Отдельно необходимо отметить оптронные датчики, служащие для контроля объектов и процессов, отличающихся по назначению и природе.
• Заметен прогресс оптронной функциональной микросхемотехники, которая ориентирована на решение различных задач по преобразованию и накоплению данных.
• Полезной эффективностью стала замена больших недолговечных устройств электромеханического типа приборами оптоэлектронного принципа действия.
• Иногда оптронные компоненты применяются в энергетике, хотя это довольно специфические решения.

Контроль электрических процессов

Мощность светового потока от светодиода и величина фототока, который образуется в линейных цепях фотоприемников, напрямую зависит от тока проводимости излучателя. Поэтому по бесконтактным оптическим каналам можно передать информацию о процессах в цепях электрического тока, связанных проводами с излучателем. Наиболее эффективным стало применение излучателей света оптопар в датчиках, электрических изменений в силовых цепях высокого напряжения. Точная информация об аналогичных изменениях имеет важность для своевременной защиты источников и потребителей электроэнергии от чрезмерных нагрузок.

Стабилизатор с контрольным оптроном

Оптроны эффективно работают в стабилизаторах высокого напряжения. В них они образуют оптические каналы обратных связей отрицательной величины. Стабилизатор, изображенный на схеме, является прибором последовательного вида. При этом элемент регулировки выполнен на биполярном транзисторе, а стабилитрон на основе кремния работает в качестве источника эталонного опорного напряжения. Компонентом сравнения является светодиод.

При возрастании выходного напряжения, повышается и проводимость светодиода. На транзистор оптрона оказывает действие фототранзистор, при этом стабилизирует напряжение на выходе.

Достоинства оптронов

• Бесконтактное управление объектами, гибкость и разнообразие видов управления.
• Устойчивость каналов связи к электромагнитным полям, что позволяет создать защиту от помех и взаимных наводок.
• Создание микроэлектронных устройств с приемниками света, свойства которых могут изменяться по определенным сложным законам.
• Увеличение перечня функций управления сигналом выхода оптронов с помощью воздействия на материал канала оптики, создание приборов и датчиков для передачи данных.

Недостатки оптронов

• Малый КПД, вследствие двойного преобразования энергии, большой расход электроэнергии.
• Значительная зависимость работы от температуры.
• Большой собственный шумовой уровень.
• Технология и конструкция недостаточно совершенны, так как применяется гибридная технология.

Такие отрицательные моменты оптронов постепенно устраняются по мере развития технологии схемотехники и создания материалов. Большая популярность оптронов вызвана, прежде всего, уникальными свойствами этих устройств.

Похожие темы:

Оптопара PC817 принцип работы и очень простая проверка. — schip.com.ua

Описание, характеристики , Datasheet  и методы проверки оптронов на примере PC817.

В продолжение темы «Популярные радиодетали при ремонтах импульсных блоков питания» разберем еще одну деталь- оптопара (оптрон ) PC817. Он состоит из светодиода и фототранзистора. Между собой электрически никак не связанны, благодаря чему на основе PC817 можно реализовать гальваническую развязку двух частей схемы — например с высоким напряжением и с низким. Открытие фототранзистора зависит от освещенности светодиодом. Как это происходит более подробно я разберу в следующей статье где в экспериментах подавая сигналы с генератора и анализируя его при помощи осциллографа можно понять более точную картину работы оптопары.

Еще в других статьях я расскажу о нестандартном использовании оптрона первая в роли реле -RS триггера с фиксацией состояний, а во второй генератор периодических сигналов.  И используя эти схемные решения соберу очень простой тестер оптопар. Которому не не нужны никакие дорогие и редкие приборы, а всего лишь несколько дешевых радиодеталей.

Деталь не редкая и не дорогая. Но от нее зависит очень многое. Она используется практически в каждом ходовом (я не имею ввиду каком нибудь эксклюзивном) импульсном БЛОКЕ ПИТАНИЯ и выполняет роль обратной связи и чаще всего в связке тоже с очень популярной радиодеталью TL431 Описание и проверка здесь

Для тех читателей, кому легче информацию воспринимать на слух, советуем посмотреть видео в самом низу страницы.

Оптопара ( Оптрон ) PC817

Краткие характеристики:

Максимальное напряжение изоляции вход-выход	5000 В
Максимальный прямой ток	50 мА
Максимальная рассеиваемая на коллекторе мощность	150 мВт
Максимальная пропускаемая частота	80 кГц
Диапазон рабочих температур	-30°C..+100°C
Тип корпуса	DIP-4

Корпус компактный:

• шаг выводов – 2,54 мм;
• между рядами – 7,62 мм.

Производитель PC817 – Sharp, встречаются другие производители электронных компонентов выпускают аналоги- например:

• Siemens – SFH618
• Toshiba – TLP521-1
• NEC – PC2501-1
• LITEON – LTV817
• Cosmo – KP1010

Кроме одинарного оптрона PC817 выпускаются и другие варианты:

• PC827 — сдвоенный;
• PC837 – строенный;
• PC847 – счетверенный.

Даташит на оптопару PC817 rus

Проверка оптопары

Для быстрой проверки оптопары я провел несколько тестовых экспериментов. Сначала на макетной плате.

Вариант на макетной плате

В результате удалось получить очень простую схему для проверки PC817 и других похожих оптронов.

Первый вариант схемы

Первый вариант я забраковал по той причине что он инвертировал маркировку транзистора с n-p-n  на  p-n-p

Поэтому чтобы не возникало путаницы я изменил схему на следующую ;

Второй вариант схемы

Второй вариант работал правильно но неудобно было распаять стандартную панельку

SCS- 8

под микросхему

Панелька SCS- 8

Третий вариант схемы

Самый удачный

Uf — напряжение на светодиоде при котором начинает открываться фототранзистор.

в моем варианте Uf = 1.12 Вольт.

В результате получилась такая очень простая конструкция:

Вид сверху

Вид снизу

Как видно из фото деталь развернута не по ключу.

Используя которую можно очень быстро проверить деталь. За свою практику ремонтов конечно не часто , но я сталкивался с неработающими оптопарами и раньше мне приходилось заморачиваться  над проверкой детали когда иногда бывало заходил в тупик во время сложного ремонта.

Конечный вариант — все очень просто.

Похожие статьи по теме:

PC817 эксперименты с оптопарой

 

Оптрон PC817 в режиме тиристора или самая простая схема проверки.

 

Генератор на оптроне. На примере PC817.

 

Кому лень читать

Видео на эту тему :

Еще более простой способ проверки оптрона PC817

Понятно что использование китайского тестера для проверки оптопары не самый простой , точнее простой но не самый дешевый метод. Такой прибор не во всех есть в хозяйстве.

Поэтому предлагаю вашему вниманию более простой , а главное дешевый тестер оптронов.

Он состоит из двух кнопок , двух резисторов , светодиода и панельки ( сокета ) под микросхему.

Если кому интересно , вот ссылка

Оптрон PC817 в режиме тиристора или самая простая схема проверки.

El 817 оптрон как проверить

Оптопара проверяется так: ВЫПАЯТЬ ОБЯЗ . !
1. там где точка (анод светодиода) ставишь + мультиметра (в режиме проверка диодов)
Там где ее нет(катод светодиода) – мультика
На экране от 700ом до примерно 1300ом может быть Это нормально

Дата: 03.09.2015 // 0 Комментариев

Состоит оптрон из двух основных частей (фотоизлучателя и фотоприемника) заключенных в общий корпус. Это устройство применяется для гальванической развязки блоков, между которыми существует большая разница потенциалов и т.п.

Как проверить оптрон мультиметром?

Взять и просто проверить оптрон мультиметром не получиться. Для самой простой проверки оптрона необходимо подать напряжение на его вход (согласно схеме), а выход уже проверять мультиметром в режиме проверки диода.

Как проверить оптрон — устройство для проверки оптрона

Для более удобной проверки оптрона можно использовать более интересную схему. Включает она в себя с минимум компонентов, а сборка ее занимает не более получаса.

Питание оптрона производиться через светодиод, который загорится, если исправный фотоизлучатель. Второй светодиод загорится, если исправный фотоприемник, через который течет ток к светодиоду.

Для наглядности второй вариант схемы был собран из элементов, которые были под руками. Роль подопытного играет оптопара PC817.

Роль гнезда для подключения оптрона выполняют остатки COM кабеля. Но лучше для таких целей использовать гнезда под микросхемы, тогда подключения оптрона станет более удобным.

Питание схемы осуществляется с помощью старого USB шнура. В общем, схема работает исправно сразу, и не требует дополнительной наладки. Если горят оба светодиода, тогда оптрон можно считать рабочим.

У многих возникнет вопрос, а если пробит выход оптрона, тогда же тоже будут светиться оба светодиода! В таком случае яркость второго светодиода будет значительно выше, это визуально очень хорошо будет видно.

Описание, характеристики , Datasheet и методы проверки оптронов на примере PC817.

В продолжение темы «Популярные радиодетали при ремонтах импульсных блоков питания» разберем еще одну деталь- оптопара (оптрон ) PC817. Он состоит из светодиода и фототранзистора. Между собой электрически никак не связанны, благодаря чему на основе PC817 можно реализовать гальваническую развязку двух частей схемы — например с высоким напряжением и с низким. Открытие фототранзистора зависит от освещенности светодиодом. Как это происходит более подробно я разберу в следующей статье где в экспериментах подавая сигналы с генератора и анализируя его при помощи осциллографа можно понять более точную картину работы оптопары.

Еще в других статьях я расскажу о нестандартном использовании оптрона первая в роли реле -RS триггера с фиксацией состояний, а во второй генератор периодических сигналов. И используя эти схемные решения соберу очень простой тестер оптопар. Которому не не нужны никакие дорогие и редкие приборы, а всего лишь несколько дешевых радиодеталей.

Деталь не редкая и не дорогая. Но от нее зависит очень многое. Она используется практически в каждом ходовом (я не имею ввиду каком нибудь эксклюзивном) импульсном БЛОКЕ ПИТАНИЯ и выполняет роль обратной связи и чаще всего в связке тоже с очень популярной радиодеталью TL431 Описание и проверка здесь

Для тех читателей, кому легче информацию воспринимать на слух, советуем посмотреть видео в самом низу страницы.

Оптопара ( Оптрон ) PC817

Краткие характеристики:

Максимальное напряжение изоляции вход-выход	5000 В

50 мАМаксимальная рассеиваемая на коллекторе мощность150 мВтМаксимальная пропускаемая частота80 кГц-30°C..+100°CТип корпусаDIP-4

• шаг выводов – 2,54 мм;
• между рядами – 7,62 мм.

Производитель PC817 – Sharp, встречаются другие производители электронных компонентов выпускают аналоги- например:

• Siemens – SFH618
• Toshiba – TLP521-1
• NEC – PC2501-1
• LITEON – LTV817
• Cosmo – KP1010

Кроме одинарного оптрона PC817 выпускаются и другие варианты:

• PC827 — сдвоенный;
• PC837 – строенный;
• PC847 – счетверенный.

Проверка оптопары

Для быстрой проверки оптопары я провел несколько тестовых экспериментов. Сначала на макетной плате.

Вариант на макетной плате

В результате удалось получить очень простую схему для проверки PC817 и других похожих оптронов.

Первый вариант схемы

Первый вариант я забраковал по той причине что он инвертировал маркировку транзистора с n-p-n на p-n-p

Поэтому чтобы не возникало путаницы я изменил схему на следующую ;

Второй вариант схемы

Второй вариант работал правильно но неудобно было распаять стандартную панельку

SCS- 8

Третий вариант схемы

Uf — напряжение на светодиоде при котором начинает открываться фототранзистор.

в моем варианте Uf = 1.12 Вольт.

В результате получилась такая очень простая конструкция:

Как видно из фото деталь развернута не по ключу.

Используя которую можно очень быстро проверить деталь. За свою практику ремонтов конечно не часто , но я сталкивался с неработающими оптопарами и раньше мне приходилось заморачиваться над проверкой детали когда иногда бывало заходил в тупик во время сложного ремонта.

Конечный вариант — все очень просто.

Похожие статьи по теме:

PC817 эксперименты с оптопарой

Оптрон PC817 в режиме тиристора или самая простая схема проверки.

Генератор на оптроне. На примере PC817.

Кому лень читать

Еще более простой способ проверки оптрона PC817

Понятно что использование китайского тестера для проверки оптопары не самый простой , точнее простой но не самый дешевый метод. Такой прибор не во всех есть в хозяйстве.

Поэтому предлагаю вашему вниманию более простой , а главное дешевый тестер оптронов.

Он состоит из двух кнопок , двух резисторов , светодиода и панельки ( сокета ) под микросхему.

Как проверить оптопару (оптрон) — схема и принцип работы самодельного тестера

Потребовался простой способ проверки оптронов. Не часто я с ними «общаюсь», но бывают моменты, когда надо определить — виноват ли оптрон?.. Для этих целей сделал очень простой пробник. «Конструкция выходного часа».

Внешний вид пробника:

Схема данного пробника очень проста:

Теория:
Оптроны(оптопары) стоят практически в каждом импульсном блоке питания для гальванической развязки цепи обратной связи. В составе оптрона находятся обычный светодиод и фототранзистор. Упрощенно говоря, это, своего рода, маломощное электронное реле, с контактами на замыкание.

Принцип работы оптрона: Когда через встроенный светодиод проходит электрический ток, светодиод (в оптроне) начинает светиться, свет попадает на встроенный фототранзистор и открывает его.

Оптроны часто выпускается в корпусе Dip
Первая ножка микросхемы, по стандарту обозначается ключом, точкой на корпусе микросхемы, она же анод светодиода, далее номера ножек идут по окружности, против часовой стрелки.

Суть проверки: Фототранзистор, при попадании на него света от внутреннего светодиода,
переходит в открытое состояние, а сопротивление его — резко уменьшится (с очень большого сопротивления, до примерно 30-50 Ом.).

Практика:
Единственным минусом данного пробника является то, что для проверки необходимо выпаять оптрон и установить в держатель согласно ключу(у меня роль напоминалки является кнопка тестирования — она смещена в сторону, и ключ оптрона должен смотреть на кнопку).
Далее, при нажатии кнопки, (если оптрон цел), оба светодиода загорятся: Правый будет сигнализировать о том, что светодиод оптрона рабочий(цепь не разорвана), а левый сигнализировать о работоспособности фототранзистора(цепь не разорвана).

(Держатель у меня был только DIP-6 и пришлось залить неиспользуемые контакты термоклеем.)

Для окончательного тестирования, необходимо перевернуть оптрон «не по ключу» и проверить уже в таком виде — оба светодиода не должны гореть. Если же горят оба или один из них, то это говорит нам о коротком замыкании в оптроне.

Рекомендую такой пробник в качестве первого, для начинающих радиолюбителей, которым необходимо проверять оптроны раз в полгода, год)
Существуют и более современные схемы с логикой и сигнализацией о «выходе из параметров», но такие нужны для очень узкого круга людей.

Оптрон PC817 схема включения, характеристики

Мне кажется, что транзисторный оптрон PC817 самый распространенный хотя бы потому, что он стоит практически в каждом импульсном блоке питания для гальванической развязки цепи обратной связи.

Корпус достаточно компактный:

• шаг выводов – 2,54 мм;
• между рядами – 7,62 мм.

Производитель PC817 – Sharp, многие другие производители электронных компонентом выпускают аналоги. И при ремонте электронной аппаратуры можно наткнутся именно на аналог:

• Siemens – SFH618
• Toshiba – TLP521-1
• NEC – PC2501-1
• LITEON – LTV817
• Cosmo – KP1010

Кроме одинарного оптрона PC817 выпускаются его полные аналоги:

• PC827 — сдвоенный;
• PC837 – строенный;
• PC847 – счетверенный.

PC817 схема включения

Для PC817 схема включения стандартная как для любого транзисторного оптрона: на входе нужно ограничивать ток — например с помощью резистора, на выходетакже не стоит превышать ток.

Но дешевле использовать несколько PC817 вместо многоканального аналога.

PC817 характеристики

Характеристики светодиода:

• Прямой ток — 50 мА;
• Пиковый прямой ток — 1 А;
• Обратное напряжение — 6 В;
• Рассеяние мощности — 70 мВт.

Характеристики фототранзистора:

• Напряжение коллектор-эмиттер — 35 В;
• Напряжение эмиттер-коллектор — 6 В;
• Ток коллектора — 50 мА;
• Мощность рассеяния коллектора — 150 мВт.

Есть ещё важный параметр — коэффициент передачи по току (CTR) измеряемый в %. В оптопаре PC817 он определяется буквой после основного кода, также как и большинстве других оптопар и других полупроводниковых приборов.

№ модели	Метка коэффициента	CTR (%)
PC817A	A	80 — 160
PC817B	B	130 — 260
PC817C	C	200 — 400
PC817D	D	300 — 600
PC8*7AB	A или B	80 — 260
PC8*7BC	B или C	130 — 400
PC8*7CD	C или D	200 — 600
PC8*7AC	A,B или C	80 — 400
PC8*7BD	B,C или D	130 — 600
PC8*7AD	A,B,C или D	80 — 600
PC8*7	A,B,C,D или без метки	50 — 600

* — 1, 2, 3 или 4.

тестер оптопар

На многих форумах можно прочитать, что раз деталь такая дешевая, то и проверять её не стоит, а просто меняем и все. У меня против этого мнения следующие доводы: все равно нужно узнать сгорела оптопара или нет, потому что это поможет понять, что ещё могло сгореть, да и новый оптрон может оказаться бракованным.
Проверить оптопару можно прозвонив тестером светодиод и проверить на короткое замыкание транзистор, потом пропустить через светодиод ток и посмотреть, что транзистор открылся.

Но проще всего соорудить простейший тестер оптопар, для него понадобятся только:

• Два светодиода,
• Две кнопки,
• Два резистора.

Светодиоды подойдут на ток 5-20 мА и напряжение около 2-х вольт, R1, R2 — 300 Ом.

Питается тестер от USB порта получая от него 5 В, но можно питать тестер и от 3-х или 4-х батареек AA. Можно питать и от батарейки 9 В или 12 В или источника питания, вот только тогда нужно будет пересчитать сопротивления резисторов R1, R2.

Фотодиод, фототранзистор, фототиристор, оптрон: определения, разновидности, характеристики

Фотодиод определение

Рассмотрим устройства, основные физические процессы, характеристики и параметры фотодиода.

Устройство и основные физические процессы.

Изобразим упрощенную структуру фотодиода (рис. 1.126, а) и его условное графическое обозначение (рис. 1.126, б).

Физические процессы, протекающие в фотодиодах, носят обратный характер по отношению к процессам, протекающим в светодиодах. Основным физическим явлением в фотодиоде является генерация пар электрон-дырка в области p-n-перехода и в прилегающих к нему областях под действием излучения.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Электрическое поле p-n-перехода разделяет электроны и дырки. Неосновные носители электричества, для которых поле является ускоряющим, выводятся этим полем за переход. Основные носители задерживаются полем в своей области проводимости.

Генерация пар электрон-дырка приводит к увеличению обратного тока диода при наличии обратного напряжения и к появлению напряжения u ак между анодом и катодом при разомкнутой цепи. Причем в соответствии со сделан­ным замечанием о разделении электронов и дырок  u ак > 0 (дырки переходят к аноду, а электроны — к катоду).

Характеристики и параметры фотодиодов

Фотодиоды удобно характеризовать семейством вольт-амперных характеристик, соответствующих различным световым потокам (световой поток измеряется в люменах, лм) или различным освещенностям (освещенность измеряется в люксах, лк).

Обратимся к вольт-амперным характеристикам (ВАХ) фотодиода (рис. 1.127).

Пусть вначале световой поток равен нулю, тогда ВАХ фотодиода фактически повторяет ВАХ обычного диода. Если световой поток не равен нулю, то фотоны, проникая в область p-n-перехода, вызывают генерацию пар электрон-дырка. Под действием электрического поля p-n-перехода носители электрода движутся к электродам (дырки — к электроду слоя p, электроны — к электроду слоя n ).

В результате между электродами возникает напряжение, которое возрастает при увеличении светового потока. При положительном напряжении анод-катод ток диода может быть отрицательным (четвертый квадрант характеристики). При этом прибор не потребляет, а вырабатывает энергию.

На практике фотодиоды используют и в так называемом режиме фотогенератора (фотогальванический режим, вентильный режим), и в так называемом режиме фотопреобразователя (фотодиодный режим).

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Режим фотогенератора имеет место при u > 0 и i

Режим фотопреобразователя соответствует соотношениям u < 0 и i < 0 (третий квадрант). В этом режиме фотодиод потребляет энергию ( u · i > 0) от некоторого обязательно имеющегося в цепи внешнего источника напряжения (рис. 1.128).

Графический анализ этого режима выполняется при использовании линии нагрузки, как и для обычного диода. При этом характеристики обычно условно изображают в первом квадранте (рис. 1.129).

Фотодиоды являются более быстродействующими приборами по сравнению с фоторезисторами. Они работают на частотах 10⁷ — 10¹⁰ Гц. Фотодиод часто используется в оптопарах светодиод-фотодиод. В этом случае различные характеристики фотодиода соответствуют различным токам светодиода (который при этом создает различные световые потоки). Изобразим соответствующие току светодиода 20 мА характеристики фотодиода, входящего в оптопару АОД112А-1 (рис. 1.130, а).

При этом ток  i и напряжение  u фотодиода соответствуют обычным для диодов условно-положительным направлениям (рис. 1.130,6).

Определение фототранзистор и фототиристор

Выходные характеристики фототранзистора подобны выходным характеристикам обычного биполярного транзистора, но теперь положение характеристик определяется не током базы, а уровнем освещенности (или величиной светового потока).

Свойства фототиристора подобны свойствам обычного тиристора, однако с той лишь особенностью, что включение тиристора осуществляется не с помощью импульса тока управления, а с помощью светового импульса.

Определение оптрон (оптопара)

Оптрон — полупроводниковый прибор, содержащий источник излучения и приемник излучения, объединенные в одном корпусе и связанные между собой оптически, электрически или 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 10⁷ … 10⁸раз. Кроме того, вольт-амперная характеристика фоторезистора отличается высокой линейностью и симметричностью, что и обусловливает широкую применимость резисторных оптопар в аналоговых устройствах. Недостатком резисторных оптронов является низкое быстродействие — 0,01 … 1 с.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

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. Для некоторых оптронов это время меньше.

Рассмотрим несколько подробнее оптопару светодиод-фотодиод. Дадим условное графическое обозначение этой оптопары (рис. 1.131, а).

Напомним, что излучающий диод (слева) должен быть включен в прямом направлении, а фотодиод — в прямом (режим фотогенератора) или в обратном направлении (режим фотопреобразователя).

Воспользуемся общепринятым выбором условно-положительных направлений для токов и напряжений диодов оптопары (рис. 1.131,6).

Изобразим зависимость тока i_вых от тока i_вx при u вых = 0 для оптопары АОД107А (рис. 1.132).

Указанная оптопара предназначена для работы как в фотогенераторном, так и в фотопреобразовательном режиме.

Разновидности индикаторов

К основным типам индикаторов относятся:

• полупроводниковые индикаторы (ППИ),
• вакуумные люминесцентные индикаторы (ВЛИ),
• газоразрядные индикаторы (ГРИ)
• жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ).

 

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Рассмотрим наиболее широко используемые разновидности операционных усилителей, для питания которых применяются два источника напряжения (обычно +15 В и −15 В). По-другому это называют питанием от источника с нулевым выводом или от расщепленного источника ±15 В.

Простейшими ППИ являются светодиоды. Помимо них выпускаются цифровые и буквенно-цифровые, одно- и многоразрядные, шкальные и матричные ППИ. Они характеризуются высокой яркостью, большим сроком службы, низким рабочим напряжением, имеют малую инерционность и очень стойки к механическим воздействиям.

ВЛИ представляют собой вакуумный триод, содержащий прямонакальный катод, сетку и несколько анодов, покрытых люминофором и расположенных в одной плоскости. При подаче напряжения накала катод испускает электроны, которые под действием электрических полей сетки и анодов устремляются к анодам, и люминофор анодов начинает светиться.

Индикаторы этого типа обладают большой яркостью и долговечностью, незначительной потребляемой мощностью и хорошо сопрягаются с микросхемами на МДП-структурах.

Газоразрядные индикаторы до появления ВЛИ и ППИ были основными приборами техники индикации. И сейчас они широко применяются из-за высокой яркости, малой потребляемой мощности и высокого быстродействия. Но значительные рабочие напряжения (сотни вольт) не позволяют подключить ГРИ непосредственно к микросхемам.

Практически все ГРИ представляют собой газоразрядные диоды, содержащие один или несколько катодов и анод. При увеличении разности потенциалов между анодом и некоторым катодом ток через такой диод резко возрастает, а газ начинает светиться.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

ЖКИ имеют небольшие размеры, питаются от источника с низким напряжением, потребляют очень малую мощность (не более 100 мкВт) и обеспечивают хорошую четкость знаков при самом различном наружном освещении.

Поясним подробнее, что же такое жидкие кристаллы. Среди большого количества различных веществ, находящихся в жидком состоянии, значительная часть состоит из молекул, имеющих форму нити. Под воздействием электрического поля и в определенном диапазоне температур (10 … 55°С) в таких веществах возникает специфический эффект динамического рассеивания, в результате которого их коэффициент преломления (как для проходящего, так и для отраженного света) изменяется, и жидкость, непрозрачная в нормальном состоянии, начинает пропускать свет (она оказывается подобной твердому кристаллу).

Таким образом, сами жидкокристаллические индикаторы света не излучают. Для них необходимы источники постороннего света той или иной длины волны.

6.2.   Применение оптопар | Электротехника

Оптопары позволяют решать те же задачи, что и отдельно взятые пары излучатель – фотоприемник, однако на практике они, как правило, более удобны, поскольку в них уже опти­мально подобраны характеристики излучателя и фотоприемника и их взаимное расположение.

Если говорить о наиболее очевидном применении оптопары, не имеющем аналогов среди других приборов, так это элемент гальванической развязки. Опто­пары (или, как их иногда называют, оптроны) применяют в качестве устройств связи между блоками аппаратуры, находящимися под различными потенциала­ми, для сопряжения микросхем, имеющих различные значения логических уров­ней. В этих случаях оптопара передает информацию между блоками, не имею­щими электрической связи, и самостоятельной функциональной нагрузки не несет.

Не менее интересно применение оптопар в качестве элементов оптического бесконтактного управления сильноточными и высоковольтными устройствами.

На оптопарах удобно строить узлы запуска мощных тиратронов, распредели­тельных и релейных устройств, устройств коммутации электропитания и т.п.

Оптопары с открытым оптическим каналом упрощают решение задач конт­роля параметров различных сред, позволяют создавать различные датчики (влажности, уровня и цвета жидкости, концентрации пыли и т.п.).

Одной из важнейших является линейная схема, пред­назначенная для неискаженной передачи по гальваниче­ски развязанной цепи аналоговых сигналов. Сложность этой проблемы связана с тем, что для линеаризации передаточной характеристики в широком диапазоне то­ков и температур необходима петля обратной связи, принципиально не реализуемая при наличии гальваниче­ской развязки. Поэтому идут по пути использования двух идентичных оптронов (или дифференциального оптрона), один из которых выступает в качестве вспо­могательного элемента, обеспечивающего обратную связь (рис. 6.13). В таких схемах удобно использовать диффе­ренциальные оптопары КОД301А, КОД303А.

На рис. 6.14 представлена схема двуступенного транзисторного усилителя с оптоэлектронной связью. Изменение тока коллектора транзистора VT1 вызы­вает соответствующее изменение тока светодиода оптопары U1 и сопротивле­ния ее фоторезистора, который включен в цепь базы транзистора VT2. На на­грузочном резисторе R2 выделя

ется усиленный выходной сигнал. Применение оптопары практически полностью устраняет передачу сигнала с выхода на вход усилителя.

Оптопары удобны для межблочной гальванической развязки в радиоэлектронной аппаратуре. Например, в схеме гальванической развязки двух блоков (рис. 6.15) сигнал с выхода блока 1 передается на вход блока 2 через диодную оптопару U1. Если в качестве второго блока использована интегральная микросхема с малым входным током, необходимость использования уси­лителя отпадает, а фотодиод оптопары в этом случае работает в фотогенера­торном режиме.

Рис. 6.13. Гальваническая развязка аналогового сигнала: 01, 02 – оптроны, У1, У2 – операционные усилители

Рис. 6.14. Двухкаскадный транзисторный усилитель с оптоэлектронной связью

Оптопары и оптоэлектронные микросхемы применяют в устройствах пере­дачи информации между блоками, не имеющими замкнутых электрических свя­зей. Применение оптопар существенно повышает помехоустойчивость каналов связи, устраняет нежелательные взаимодействия развязываемых устройств по цепям питания и общему проводу. Цепи сопряжения с применением оптопар широко используют в вычислительной и измерительной технике, в устройствах автоматики, особенно когда датчики или другие приемные устройства работают в условиях, опасных или недоступных человеку.

Например, реализация связи гальванически независимых логических элемен­тов может осуществляться с помощью оптоэлектронного переключателя (рис. 6.16). Оптоэлектронным переключателем может служить микросхема К249ЛП1, в состав которой входят бескорпусная оптопара и стандартный вентиль.

Оптопары позволяют упрощать решение задач сопряжения блоков, разно­родных по функциональному назначе
нию, характеру питания, например испол­нительных механизмов, питаемых от сети переменного тока, и цепей форми­рования управляющих сигналов, питаемых от низковольтных источников по­стоянного тока.

Большую группу задач представляет также согласование цифровых микро­схем с разными видами логики: транзисторно-транзисторной логикой  (ТТЛ), эмиттерносвя

занной логикой (ЭСЛ), комплементарной структурой «металл-окисел-полупроводник» (КМОП) и др. Пример схемы со­гласования элемента ТТЛ с МДП с помощью транзисторной оптопары показан на рисунке 6.17. Входная и выходная ступени не имеют общих электрических цепей и могут работать в самых различных условиях и режимах.

Идеальная гальваническая развязка нужна во многих практических случа­ях, например в медицинской диагностической аппаратуре, когда датчик при­креплен к телу человека, а измерительный блок, усиливающий и преобразую­щий сигналы датчика, подключен к сети. При неисправности измерительного блока может возникнуть опасность поражения человека электрическим током. Собственно датчик питается от отдельного низковольтного источника питания и подключается к измерительному блоку через развязывающую оптопару (рис. 6.18).

Оптопары удобны и в других случаях, когда «незаземленные» входные устройства приходится сопрягать с «заземленными» выходными устройствами. Примерами та

ких задач могут служить соединение линии телетайпной связи с дисплеем, «автоматический секретарь», подключаемый к телефонной линии, и т.п. Например, в схеме сопряжения линии связи с дисплеем (рис. 6.19, а) операционный усилитель обеспечивает требуемый уровень сигналов на входе дисплея. Аналогично можно связать передающий пульт с линией связи (рис. 6.19, б).

Рис. 6.19. Сопряжение «незаземленных» и «заземленных» устройств

Рис. 6.20. Оптоэлектронные полупроводниковые реле:

а – нормальноразомкнутое, б – нормальнозамкнутое

Усиленные сигналы фотоприемника удобно передавать на исполнительные механизмы (например, электродвигатели, реле, источники света и т.п.) через оптоэлектронную гальваническую развязку. Примерами такой развязки могут служить два варианта наиболее распространенных полупроводниковых реле, разомкнутых и замкнутых, (рис.6.20). Реле коммутирует сигналы постоянного тока. Сигнал, воспринимаемый фототранзистором оптопары, открывает транзисторы VT1, VT2 и вклю­чает нагрузку

(рис.6.20, а) или отключает ее (6.20, б).

 

Рис 6.21. Оптоэлектронный импульсный трансформатор

Импульсный трансформатор – весьма распространенный элемент современ­ной радиоэлектронной аппаратуры. Его используют в различных генераторах импульсов, усилителях мощности импульсных сигналов, каналах связи, теле­метрических системах, телевизионной технике и т.п. Традиционное конструк­тивное исполнение импульсного трансформатора с применением магнитопровода и обмоток не совмещается с технологическими решениями, используемыми в микроэлектронике. Частотная характеристика трансформатора во многих случаях не позволяет удовлетворительно воспроизводить как низко -, так и высо­кочастотные сигналы.

Практически идеальный импульсный трансформатор мож­но изготовить на базе диодной оптопары. Например, в схеме оптоэлектронного трансфор­матора с диодной оптопарой изображена (рис. 6.21) транзистор VT1 управ­ляет светодиодом оптопары U1 Сигнал, генерируемый фотодиодом, усиливают транзисторы VT2 и VT3.

Длительность фронта импульсов в значительной степени зависит от быстро­действия оптопары. Наиболее высоким быстродействием обладают фотодиоды p—i—n-ст
руктуры. Время нарастания и спада выходного импульса не превышает нескольких десятков наносекунд.

На основе оптопар разработаны и выпускаются оптоэлектронные микросхемы, имеющие в своем составе одну или несколько оптопар, а также согла­сующие микроэлектронные схемы, усилители и другие функциональные эле­менты.

Совместимость оптопар и оптоэлектронных микросхем с другими стандарт­ными элементами микроэлектроники по уровням входных и выходных сигналов, напряжению питания и другим параметрам определили необходимость нормирования специальных параметров и характеристик.

Как работает оптопара | ОРЕЛ

Необходимо защитить чувствительные низковольтные компоненты и изолировать цепи на вашей печатной плате? Оптопара может сделать эту работу. Да будет свет! Это устройство позволяет передавать электрический сигнал между двумя изолированными цепями, состоящими из двух частей: светодиода, излучающего инфракрасный свет, и светочувствительного устройства, которое обнаруживает свет от светодиода. Обе эти части содержатся в традиционном черном ящике с парой контактов для подключения. С первого взгляда легко перепутать оптопару с интегральной схемой (ИС).

Эта симисторная оптопара выглядит как ИС. (Источник изображения)

Как это работает

Сначала на оптопару подается ток

А, благодаря чему инфракрасный светодиод излучает свет, пропорциональный току. Когда свет попадает на светочувствительное устройство, он включается и начинает проводить ток, как любой обычный транзистор.

Как работает оптрон. (Источник изображения)

Светочувствительное устройство по умолчанию обычно не подсоединяется, чтобы обеспечить максимальную чувствительность к инфракрасному свету.Его также можно подключить к земле с помощью внешнего резистора для большей степени контроля чувствительности переключения.

Оптопара эффективно изолирует выходную и входную цепи. (Источник изображения)

Это устройство в основном работает как переключатель, соединяющий две изолированные цепи на вашей печатной плате. Когда ток перестает течь через светодиод, светочувствительное устройство также перестает проводить и отключается. Все это переключение происходит через пустоту из стекла, пластика или воздуха без каких-либо электрических частей между светодиодом или светочувствительным устройством.Все дело в свете.

Преимущества и типы

Если вы разрабатываете электронное устройство, которое будет восприимчиво к скачкам напряжения, ударам молнии, скачкам напряжения питания и т. Д., Тогда вам понадобится способ защиты низковольтных устройств. При правильном использовании оптопара может эффективно:

• Удалить электрические помехи из сигналов
• Изолируйте низковольтные устройства от высоковольтных цепей
• Позволяет использовать небольшие цифровые сигналы для управления более высокими напряжениями переменного тока

Оптопары бывают четырех конфигураций.Каждая конфигурация использует один и тот же инфракрасный светодиод с другим светочувствительным устройством. К ним относятся:

Фототранзистор и Photo-Darlington , которые обычно используются в цепях постоянного тока, и Photo-SCR и Photo-TRIAC , которые используются для управления цепями переменного тока.

Четыре типа оптопар. (Источник изображения)

Если вы любите приключения, вы даже можете сделать самодельную оптопару с некоторыми запасными частями.Просто совместите светодиод и фототранзистор внутри светоотражающей пластиковой трубки.

Самодельная оптопара, состоящая всего из трех простых частей. (Источник изображения)

Типичные приложения

Оптопары

могут использоваться отдельно в качестве переключающего устройства или использоваться с другими электронными устройствами для обеспечения изоляции между цепями низкого и высокого напряжения. Обычно эти устройства используются для:

• Микропроцессорное переключение входов / выходов
• Контроль мощности постоянного и переменного тока
• Защита коммуникационного оборудования
• Регламент электропитания

В этих приложениях вы встретите различные конфигурации.Некоторые примеры включают:

Оптранзисторный переключатель постоянного тока

Эта конфигурация обнаруживает сигналы постоянного тока, а также позволяет управлять оборудованием с питанием от переменного тока. MOC3020 идеально подходит для управления подключением к сети или подачи импульса затвора на другой фото-симистор с токоограничивающим резистором.

(Источник изображения)

Симистор оптопара

Эта конфигурация позволит вам управлять нагрузками с питанием от переменного тока, такими как двигатели и лампы. Он также способен проводить обе половины цикла переменного тока с обнаружением перехода через ноль.Это позволяет нагрузке получать полную мощность без значительных скачков тока при переключении индуктивных нагрузок.

(Источник изображения)

Рекомендации по компоновке печатной платы

Перед добавлением оптопары в компоновку печатной платы примите во внимание следующие три правила:

• Держите заземляющие соединения оптопары отдельно

Стандартная оптопара включает в себя два контакта заземления, один для светодиода, а другой — для светочувствительного устройства. Соединение обоих этих заземлений вместе откроет вашу чувствительную схему для любого шума от внешнего заземления.Чтобы избежать этого, всегда создавайте две точки подключения: одну для контактов внешнего заземления, а другую — для входных заземляющих проводов.

• Выберите правильное значение резистора ограничения тока

Выбор резистора ограничения тока, который работает при минимальном значении оптопары, приведет к нестабильному поведению. Также можно выбрать резистор, обеспечивающий слишком большой ток, при котором светодиод лопнет. При выборе значения для вашего резистора обязательно найдите значение минимального прямого тока из таблицы Current Transfer Ratio в таблице данных оптопары.У Vishay есть отличное руководство по чтению таблицы данных оптопары здесь.

• Знайте, какой тип оптопары вам нужен

Не все оптопары созданы равными, и вам нужно будет выбрать правильный тип для вашего приложения. Например, опто-симистор используется, если вам нужно управлять нагрузкой переменного тока. Opto-Darlington предназначены только для малых входных токов. Если все, что вам нужно, это стандартная изоляция входа, то обычная оптопара PC817 справится с этой задачей. Эту статью от Nuts and Volts определенно стоит прочитать, чтобы понять типы и различия оптопар.

Библиотеки оптопар в EAGLE

Управляемые онлайн-библиотеки Autodesk EAGLE включают целую категорию оптопар для использования в вашем следующем проекте. Это лучше, чем создавать свои собственные пакеты и символы с нуля! Чтобы использовать эту библиотеку, убедитесь, что optocoupler.lbr активирован на панели управления Autodesk EAGLE, как показано ниже. Если это так, то в следующий раз, когда вам понадобится добавить компонент, у вас будет доступ ко всем этим устройствам.

Готовы начать изоляцию цепей и защиту низковольтных устройств? Загрузите Autodesk EAGLE бесплатно сегодня, чтобы начать использовать прилагаемые библиотеки оптопары!

Что такое оптопара и как она работает?

Если вы когда-либо разбирали зарядное устройство для телефона или импульсный блок питания, вы найдете несколько крошечных черных корпусов микросхем с необычным количеством контактов, в основном четыре или шесть, как в вариантах SMD, так и в вариантах с сквозным отверстием.Что еще более необычно, так это то, что эти части обычно находятся над изоляционными пазами и зазорами, что делает их назначение более загадочным.

Эти компоненты называются оптопарами или оптоизоляторами или просто оптопарами , и они выполняют важную функцию передачи сигналов между изолированными секциями схемы. Они используют свет для передачи сигналов между цепями.

Что такое оптопара и как она работает

Как мы уже узнали о транзисторах, идеальный транзистор не позволит току проходить через него, если базовый вывод не срабатывает.Но если вам аккуратно удастся отсоединить обычный дискретный транзистор и подать напряжение на выводы коллектора и эмиттера, вы заметите, что крошечный ток все еще течет! Это происходит из-за света, падающего на основание открытого кристалла транзистора.

Это означает, что фотоны света действительно способны выбивать дырки и электроны в легированном полупроводниковом материале. Это приводит к некоторым очень интересным возможностям, первая из которых — это фототранзистор, в основном двухконтактный транзистор без вывода базы.Они очень похожи на диоды и поставляются в прозрачных корпусах. Здесь свет действует как базовый ток. Фотодиоды работают очень похожим образом; они меняют свое «сопротивление» в зависимости от количества падающего на них света.

Фотодиоды и транзисторы используются в таких устройствах, как датчики приближения, которые обнаруживают небольшие изменения напряжения или тока на этих устройствах в зависимости от количества падающего на них света.

Если мы можем поместить светодиод и фототранзистор в закрытую трубку, свет, исходящий от светодиода (конечно, при условии, что он правильно управляется), загорится «основание» фототранзистора и сделает его проводящим.Это оставляет нам устройство, которое может управлять переключающим элементом без какого-либо физического контакта! Такое устройство уже существует, и как вы догадались, это оптрон !

Входы и выходы оптопары Оптопары

бывают разных форм, размеров и скоростей (об этом мы поговорим позже), но большинство из них имеют одни и те же базовые характеристики — диодный вход и выход переключающего элемента.

Диод очень похож на любой другой светодиод, за исключением того факта, что вы не можете видеть свет (во-первых, потому что он находится в герметичном пластиковом корпусе, а во-вторых, потому что он в основном инфракрасный).Он требует, чтобы его приводили в действие те же токи и напряжения, которые требуются для обычных светодиодов, а именно несколько вольт и несколько десятков миллиампер.

Приведенная ниже анимация поможет вам понять, как работает. Используемая здесь оптопара — это микросхема фототранзистора MCT2E. Как видите, логический вход светодиода управляет выходом транзистора. В этой ИС сторона выхода состоит из транзистора, но так должно быть в каждом случае.

Сторона выхода фототранзистора немного интереснее, потому что обычно она состоит из транзистора типа NPN, как показано выше, но иногда это также может быть SCR или TRIAC, а иногда даже полностью совместимый с логикой выход!

Следует помнить одну важную вещь: поскольку база в основном управляется светом, «базовый ток» очень, очень низкий — вы не можете ожидать полного насыщения от этих типов транзисторов, а поскольку базовый ток очень мал, время подъема и спада часто очень медленное, как я узнал на собственном горьком опыте.Конечно, доступны оптические устройства с логическим выходом (и согласованием скоростей), но для выходной стороны требуется отдельный источник питания.

Хорошая особенность оптического выхода заключается в том, что он полностью гальванически изолирован от входной стороны и может плавать при любом напряжении — или, другими словами, он действует как плавающий «переключатель», хотя и не очень хороший.

Например, вы можете разместить транзисторный выход на стороне низкого уровня и добавить подтяжку к коллектору, чтобы, когда диод горит, транзистор проводит и подтягивает коллектор к низкому уровню.Вы также можете разместить транзистор на стороне высокого напряжения с резистором между эмиттером и землей выхода, чтобы, когда на входе высокий уровень, на выходе эмиттера тоже был высокий уровень.

Но будьте осторожны, большинство обычных оптопаров имеют высокое напряжение насыщения из-за ограниченного базового привода, иногда порядка 1 Вольт!

Из-за своей низкой скорости обычные оптопары используются как часть контуров обратной связи источника питания с дополнительным бонусом в виде полной изоляции.

Как вы уже догадались, optos не может делать то, что могут делать трансформаторы — обеспечивать питание.В то время как трансформатор может питать изолированные схемы, с помощью современных технологий мы не можем эффективно передавать энергию через свет.

Но оптопары делают то, что не могут сделать трансформаторы, — очень эффективно и очень быстро передавать сигналы между цепями, без необходимости использования отдельных драйверов. Мы можем подключить вход оптического сигнала непосредственно к выводу микроконтроллера, но мы не сможем сделать то же самое для сигнального трансформатора!

Практические советы по оптопарам

Для всех «медленных» целей, i.е. Сигналы порядка нескольких килогерц, я рекомендую использовать PC817, очень распространенный одиночный оптический сигнал, который поставляется в корпусе DIP4 или SMD. Подайте на вход не менее 5 мА.

Для более высоких скоростей я рекомендую TLP117, который имеет инвертированный логический выход, но требует питания 5 В на выходной стороне. Я получил 10 микросекундных импульсов из этого, что должно рассказать вам кое-что о его скорости!

Каким бы незначительным это ни казалось, если вы прочтете всю таблицу, вам лучше на самом деле это сделать.

Прочие устройства с оптической связью

Основываясь на той же технологии, мы находим ряд полезных устройств — опто-тиристоры и опто-тиристоры . Опто-TRIAC более известны как твердотельные реле или SSL. Они в основном действуют как обычные реле, но используют свет для срабатывания TRIAC с горячей стороны, который потребляет намного меньше тока, чем катушка реле.

Одним из недостатков является то, что полупроводниковые устройства имеют тенденцию закорачиваться при отказе, в то время как электромеханические реле не размыкаются.Об этом следует помнить при работе с критически важными приложениями.

С другой стороны, оптические тиристоры

обычно используются для запуска тиристоров большей мощности по изолированному сигналу.

Что такое оптопара и как она работает

Меган Тунг

Оптопара (также называемая оптоизолятором) — это полупроводниковое устройство, которое позволяет передавать электрический сигнал между двумя изолированными цепями. В оптопаре используются две части: светодиод, излучающий инфракрасный свет, и светочувствительное устройство, которое обнаруживает свет от светодиода.Обе части содержатся в черном ящике со контактами для подключения. Входная цепь принимает входящий сигнал, будь то сигнал переменного или постоянного тока, и использует сигнал для включения светодиода.

Фотодатчик — это выходная цепь, которая определяет свет, и, в зависимости от типа выходной цепи, выход будет переменным или постоянным током. Сначала ток подается на оптопару, благодаря чему светодиод излучает инфракрасный свет, пропорциональный току, протекающему через устройство. Когда свет попадает на фотодатчик, проходит ток, и он включается.Когда ток, протекающий через светодиод, прерывается, ИК-луч отключается, в результате чего фотодатчик перестает проводить.

Существует четыре конфигурации оптопар, разница заключается в используемом светочувствительном устройстве. Фототранзистор и Photo-Darlington обычно используются в цепях постоянного тока, а Photo-SCR и Photo-TRIAC используются для управления цепями переменного тока. В оптопаре на фототранзисторе транзистор может быть либо PNP, либо NPN. Транзистор Дарлингтона представляет собой пару из двух транзисторов, в которой один транзистор управляет базой другого транзистора.Транзистор Дарлингтона обеспечивает высокий коэффициент усиления.

Термины оптопара и оптоизолятор часто используются как синонимы, но между ними есть небольшая разница. Отличительным фактором является ожидаемая разница напряжений между входом и выходом. Оптопара используется для передачи аналоговой или цифровой информации между цепями при сохранении гальванической развязки при потенциалах до 5000 вольт. Оптоизолятор используется для передачи аналоговой или цифровой информации между цепями, где разность потенциалов превышает 5000 вольт.

Оптопара может эффективно:

• Устранение электрических помех из сигналов
• Изолируйте низковольтные устройства от высоковольтных цепей. Устройство способно избежать сбоев из-за скачков напряжения (например, из-за передачи радиочастоты, ударов молнии и скачков напряжения в источнике питания).
• Разрешить использование небольших цифровых сигналов для управления более высокими напряжениями переменного тока.

---

Меган Тунг — летний стажер в Jameco Electronics , посещает Калифорнийский университет в Санта-Барбаре (UCSB). Ее интересы включают фотографию, музыку, бизнес и инженерное дело.

Фото: учебники по электронике и Autodesk.

Учебное пособие по оптопаре и приложение для оптопары

Из наших руководств о трансформаторах мы знаем, что они могут не только обеспечивать понижающее (или повышающее) напряжение, но также обеспечивать «электрическую изоляцию» между более высоким напряжением на первичной стороне и более низким напряжением на вторичной стороне. .

Другими словами, трансформаторы изолируют первичное входное напряжение от вторичного выходного напряжения с помощью электромагнитной связи, и это достигается с помощью магнитного потока, циркулирующего внутри их многослойного железного сердечника.

Но мы также можем обеспечить электрическую изоляцию между входным источником и выходной нагрузкой, используя только свет, используя очень распространенный и ценный электронный компонент, называемый оптопарой .

Базовая конструкция оптопары, также известной как оптоизолятор , состоит из светодиода, излучающего инфракрасный свет, и полупроводникового светочувствительного устройства, которое используется для обнаружения излучаемого инфракрасного луча. И светодиод, и фоточувствительное устройство заключены в светонепроницаемый корпус или корпус с металлическими ножками для электрических соединений, как показано на рисунке.

Оптопара или оптоизолятор состоит из излучателя света, светодиода и светочувствительного приемника, который может быть одним фотодиодом, фототранзистором, фоторезистором, фото-тиристором или фототриаком с базовым режимом работы. Оптопары очень просты для понимания.

Оптопара на фототранзисторах

Предположим, что устройство на фототранзисторах, как показано. Ток от источника сигнала проходит через входной светодиод, который излучает инфракрасный свет, интенсивность которого пропорциональна электрическому сигналу.

Этот излучаемый свет падает на базу фототранзистора, заставляя его включаться и проводить аналогично нормальному биполярному транзистору.

Базовое соединение фототранзистора может быть оставлено открытым (неподключенным) для максимальной чувствительности к энергии инфракрасного света светодиодов или подключено к земле через подходящий внешний высокоомный резистор для управления чувствительностью переключения, что делает его более стабильным и устойчивым к воздействию ложное срабатывание из-за внешних электрических помех или скачков напряжения.

Когда ток, протекающий через светодиод, прерывается, излучаемый инфракрасный свет отключается, в результате чего фототранзистор перестает проводить. Фототранзистор можно использовать для переключения тока в выходной цепи. Спектральная характеристика светодиода и светочувствительного устройства близко согласована, поскольку они разделены прозрачной средой, такой как стекло, пластик или воздух. Поскольку нет прямого электрического соединения между входом и выходом оптопары, достигается гальваническая развязка до 10 кВ.

Оптопары доступны в четырех основных типах, каждый из которых имеет источник инфракрасного светодиода, но с различными светочувствительными устройствами. Четыре оптопары называются: Photo-transistor , Photo-Darlington , Photo-SCR и Photo-triac , как показано ниже.

Типы оптопар

Фототранзистор и фотодарлингтона предназначены в основном для использования в цепях постоянного тока, в то время как фото-тиристор и фототиристор позволяют управлять цепями переменного тока.Есть много других видов комбинаций источник-датчик, таких как светодиод-фотодиод, светодиод-лазер, пары лампа-фоторезистор, отражающие и щелевые оптопары.

Простые самодельные оптопары могут быть сконструированы из отдельных компонентов. Светодиод и фототранзистор вставлены в жесткую пластиковую трубку или заключены в термоусаживаемую трубку, как показано на рисунке. Преимущество этой самодельной оптопары заключается в том, что трубку можно обрезать до любой длины и даже согнуть по углам. Очевидно, что трубка с отражающей внутренней стороной будет более эффективной, чем темная черная трубка.

Самодельный оптрон

Приложения для оптопары

Оптопары и оптоизоляторы

могут использоваться сами по себе или для переключения ряда других более крупных электронных устройств, таких как транзисторы и симисторы, обеспечивая необходимую гальваническую развязку между управляющим сигналом более низкого напряжения, например, от Arduino или микроконтроллера. , и гораздо более высокий выходной сигнал напряжения или тока сети.

Общие области применения оптопар включают микропроцессорное переключение входов / выходов, управление питанием постоянного и переменного тока, связь с ПК, изоляцию сигналов и регулировку источника питания, которые страдают от токовых контуров заземления и т. Д.Передаваемый электрический сигнал может быть аналоговым (линейным) или цифровым (импульсным).

В этом приложении оптопара используется для обнаружения срабатывания переключателя или другого типа цифрового входного сигнала. Это полезно, если обнаруживаемый переключатель или сигнал находится в электрически зашумленной среде. Выход может использоваться для управления внешней схемой, светом или как вход для ПК или микропроцессора.

Оптотранзисторный переключатель постоянного тока

Здесь, в этом примере, подключенный извне резистор 270 кОм используется для управления чувствительностью области базы фототранзисторов.Номинал резистора может быть выбран в соответствии с выбранным фотоэлементом и требуемой чувствительностью переключения. Конденсатор предотвращает любые нежелательные выбросы или переходные процессы от ложного срабатывания базы оптранзисторов.

Помимо обнаружения сигналов и данных постоянного тока, также доступны опто-симисторные изоляторы, которые позволяют управлять оборудованием с питанием от переменного тока и сетевыми лампами. Симисторы с оптической связью, такие как MOC 3020, имеют номинальное напряжение около 400 вольт, что делает их идеальными для прямого подключения к сети и максимальным током около 100 мА.Для более мощных нагрузок можно использовать опто-симистор для подачи импульса затвора на другой более мощный симистор через токоограничивающий резистор, как показано.

Применение симисторного оптопара

Конфигурация оптопары этого типа составляет основу очень простого твердотельного реле, которое может использоваться для управления любой нагрузкой с питанием от сети переменного тока, такой как лампы и двигатели. Также, в отличие от тиристора (SCR), симистор способен проводить обе половины сетевого цикла переменного тока с обнаружением перехода через нуль, позволяя нагрузке получать полную мощность без больших пусковых токов при переключении индуктивных нагрузок.

Оптопары и Оптоизоляторы — отличные электронные устройства, которые позволяют управлять такими устройствами, как силовые транзисторы и симисторы, с выходного порта ПК, цифрового переключателя или с помощью низковольтного сигнала данных, например, от логического элемента. Основное преимущество оптопар — их высокая электрическая изоляция между входными и выходными клеммами, позволяющая относительно небольшим цифровым сигналам управлять очень большими переменными напряжениями, токами и мощностью.

Оптрон может использоваться как с сигналами постоянного, так и переменного тока с оптопарами, использующими тиристор (тиристор) или симистор, поскольку фотодетекторные устройства в первую очередь предназначены для приложений управления мощностью переменного тока.Основным преимуществом фото-тиристоров и фототиристоров является полная изоляция от любых шумов или скачков напряжения, присутствующих в линии питания переменного тока, а также обнаружение перехода через ноль синусоидальной формы волны, что снижает коммутационные и пусковые токи, защищая любые используемые силовые полупроводники. от термического напряжения и ударов.

Что такое оптоизолятор и как он работает?

Что такое оптоизолятор (оптический соединитель или оптрон)?

Оптоизолятор (также известный как оптический соединитель, оптопара, оптрон) — это полупроводниковое устройство, которое передает электрический сигнал между изолированными цепями с помощью света.

Эти электронные компоненты используются в большом количестве систем связи и мониторинга, в которых используется гальваническая развязка, чтобы излучатели высокого напряжения не влияли на схемы с низким энергопотреблением, принимающие сигнал.

Как работают оптоизоляторы?

Схема оптоизолятора состоит из излучателя, в данном случае инфракрасного светодиода (IRED) или лазерного диода для передачи входного сигнала и фотодатчика (или фототранзистора) для приема сигнала.Таким образом, входной сигнал может генерировать электрическую энергию или модулировать электрический ток, исходящий от электронного устройства или другого источника питания.

Когда входной ток подается на светодиодный фотодиод (обычный тип фотодатчика), генерируется инфракрасный свет, который проходит через материал внутри оптического изолятора. Луч проходит через прозрачный зазор и улавливается приемником, который действует как преобразователь. Используя изоляцию сигнала, датчик может преобразовывать модулированный свет обратно в выходной сигнал.

Входной стороной оптоизоляторов может быть фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, кремниевый выпрямитель или симистор. Твердотельное реле с оптопарой содержит оптоизолятор на фотодиоде, который управляет переключателем питания на выходной стороне, обычно это пара дополнительных полевых МОП-транзисторов.

Почему важны оптоизоляторы?

Электронное оборудование, такое как микроконтроллеры, печатные платы и трансформаторы, подвержено скачкам напряжения из-за радиочастотных передач, ударов молнии и скачков напряжения источника питания.

Оптоизоляторы на основе фоторезисторов были впервые использованы в 1968 году в аудио- и музыкальной индустрии, чтобы избежать поломки оборудования, такого как гитарные усилители. Оптоизоляторы предлагают безопасный способ пропорциональной совместной работы высоковольтных компонентов и низковольтных устройств.

Оптоизолятор заключен в единое устройство (см. Изображение) и имеет вид интегральной схемы или транзистора с дополнительными выводами. Благодаря автоматизации организации могут использовать оптопары для изоляции цепей малой мощности от выходных цепей большей мощности и для удаления электрических помех из сигналов.

Иллюстрация того, как оптоизоляторы устраняют электрические помехи из сигналов.

Для каких целей используются оптоизоляторы? Оптоизоляторы

наиболее подходят для изоляции напряжения от цифровых сигналов, но их также можно использовать для передачи аналоговых сигналов.

Изоляция любой скорости передачи данных более 1 мегабита в секунду (Мбит / с) считается высокой скоростью. Наиболее распространенная скорость, доступная для цифровых и аналоговых оптоизоляторов, составляет 1 Мбит / с, хотя также доступны цифровые скорости 10 Мбит / с и 15 Мбит / с.

Оптоизоляторы

считаются слишком медленными для многих современных цифровых применений, но исследователи создали альтернативы с 1990-х годов.

В коммуникациях высокоскоростные оптоизоляторы используются в источниках питания для серверов и телекоммуникационных приложений — например, технология Power over Ethernet (PoE) для проводных локальных сетей Ethernet. Компоненты оптоизоляторов также могут защитить Ethernet и оптоволоконные кабели от скачков напряжения. В телефонах VoIP электрические сигналы могут быть изолированы с помощью транзисторной выходной оптопары.

Хотя это уже не является распространенным явлением, когда модемы используются для подключения к телефонным линиям, использование оптоизоляторов позволяет подключать компьютер к телефонной линии без риска повреждения из-за скачков напряжения или скачков напряжения. В этом случае в аналоговой части устройства используются два оптоизолятора: один для восходящих сигналов, а другой — для нисходящих сигналов. Если в телефонной линии произойдет скачок напряжения, это не повлияет на работу компьютера, поскольку оптический зазор не проводит электрический ток.

Что такое оптопары? Определение, конструкция и работа оптопар

Определение : Оптопара или оптоэлектронный соединитель — это электронный компонент, который в основном действует как интерфейс между двумя отдельными цепями с различными уровнями напряжения . Оптопары — это общий компонент, с помощью которого можно обеспечить гальваническую развязку между входным и выходным источником. Это 6-контактное устройство , которое может иметь любое количество фотодетекторов.

Здесь луч света, излучаемый источником света, существует как единственный контакт между входом и выходом. Благодаря этому мы можем иметь сопротивление изоляции мегаом между двумя цепями. В приложениях с высоким напряжением, где разница напряжений между двумя цепями отличается на несколько тысяч вольт, такая изоляция является предпочтительной. Использование всех таких электронных изоляторов заключается во всех тех условиях, когда сигнал должен проходить между двумя изолированными цепями.

До сих пор мы говорили об изолированной цепи, но нужно знать ее значение, прежде чем переходить к дальнейшим аспектам.

Что такое изолированная цепь?

Изолированные цепи — это цепи, которые не имеют общего проводника между ними, и при этом поддерживается надлежащая изоляция.

Как мы уже знаем, информационный сигнал сильно содержит шум и дополнительные искажения, которые могут выходить за пределы допуска логической схемы на выходе во время передачи. Оптические соединители могут использоваться для работы с высоким напряжением как переменного тока, так и постоянного тока .

Конструкция оптопары

Оптопара в основном состоит из инфракрасного светодиода и светочувствительного устройства , которое обнаруживает излучаемый инфракрасный луч. Полупроводниковое светочувствительное устройство может быть фотодиодом, фототранзистором, парой Дарлингтона, SCR или TRIAC.

Давайте посмотрим на основную схему оптопары:

Инфракрасный светодиод и светочувствительное устройство упакованы в одну упаковку.Светодиод находится на стороне входа, а светочувствительный материал размещен на стороне выхода. Сопротивление подключается в начале цепи, которое используется для ограничения тока, а другое сопротивление подключается между напряжением питания и выводом коллектора.

Прежде чем продолжить, давайте посмотрим на описание контактов оптопары:

• Контакт 1: Анод
• Контакт 2: Катод
• Контакт 3: Земля
• Контакт 4: Излучатель
• Контакт 5: Коллектор
• Контакт 6: База

Базовый вывод фототранзистора доступен извне.Один фототранзистор используется на выходном каскаде простой развязывающей оптопары.

Работа оптопары

Оптопара представляет собой комбинацию светодиода и фотодиода, упакованных в один корпус. Как мы можем видеть на приведенной ниже принципиальной схеме, когда на входной стороне оптопары появляется высокое напряжение, через светодиод начинает течь ток.

Из-за этого тока светодиод будет излучать свет. Этот излучаемый свет, когда падает на фототранзистор, вызывает прохождение тока через него.Ток , протекающий через фототранзистор, является прямо пропорциональным подаваемому входному напряжению . Входное сопротивление, расположенное в начале цепи, уменьшит количество тока, протекающего через светодиод, если его значение будет увеличено. Поскольку светодиод светится из-за этого тока, следовательно, когда ток будет низким, так же, как и интенсивность света светодиода.

Как мы уже обсуждали ранее, сила света, излучаемого светодиодом, будет равна соответствующему току, протекающему через фототранзистор.Это означает, что свет низкой интенсивности , излучаемый светодиодом, вызовет протекание тока низкого уровня через фототранзистор. Таким образом, на выводе коллектор-эмиттер транзистора генерируется изменяющееся напряжение.

Таким образом, входящий сигнал от входной цепи поступает на выходную цепь.

Типы оптопары

Различные типы оптопары показаны на схеме, приведенной ниже:

Для использования в цепях постоянного тока в основном используются фототранзисторы и фотоприборы Дарлингтона.В случае переменного тока используются схемы с питанием, фото-SCR и фото-TRIAC.

Существуют и другие формы конфигураций источник-датчик, такие как светодиодный лазер, светодиодный фотодиод, отражающий оптопара, щелевой оптрон и т. Д.

Преимущества

1. Оптопары позволяют легко взаимодействовать с логическими схемами.
2. Гальваническая развязка обеспечивает защиту цепи.
3. Позволяет передавать широкополосный сигнал.
4. Это небольшое по размеру и легкое устройство.

Недостатки

1. Скорость работы оптопар низкая.
2. В случае сигнала очень высокой мощности может возникнуть возможность объединения сигналов.

Приложения

1. Используется в инверторах большой мощности.
2. Используется в прерывателях большой мощности.
3. В преобразователях переменного тока в постоянный широко используются оптопары.

Компоновка оптопары в основном зависит от напряжения изоляции.Чтобы обеспечить соответствующее напряжение пробоя, оптический канал делают как можно более тонким.

Его типы и различные применения в цепях постоянного / переменного тока

Оптрон — это электронный компонент, который передает электрические сигналы между двумя изолированными цепями. Оптопара, также называемая оптоизолятором, фотоэлементом или оптическим изолятором.

Часто в цепях, особенно в цепях с низким напряжением или высокочувствительных к шуму цепях, оптопара используется для изоляции цепей, чтобы предотвратить вероятность электрических столкновений или исключить нежелательные шумы.На нынешнем коммерческом рынке мы можем купить оптопару с от 10 кВ до 20 кВ, выдерживаемое напряжение от входа к выходу, со спецификацией переходных напряжений 25 кВ / мкС.

Внутренняя структура оптопары

Это внутренняя структура оптрона. На левой стороне открыты контакты 1 и 2, это светодиод (светоизлучающий диод), светодиод излучает инфракрасный свет на светочувствительный транзистор на правой стороне.Фототранзистор переключает выходную схему своим коллектором и эмиттером, как и типичные транзисторы BJT. Яркость светодиода напрямую регулирует фототранзистор. Поскольку светодиод может управляться другой схемой, а фототранзистор может управлять другой схемой, то двумя независимыми схемами можно управлять с помощью оптопары. Кроме того, между фототранзистором и инфракрасным светодиодом пространство выполнено из прозрачного непроводящего материала; он электрически изолирует две разные цепи.Полое пространство между светодиодом и фототранзистором может быть выполнено из стекла, воздуха или прозрачного пластика, электрическая изоляция намного выше, обычно 10 кВ или выше.

Типы оптопар

Существует много различных типов оптопар. коммерчески доступны в зависимости от их потребностей и коммутационных возможностей. В зависимости от использования в основном доступны четыре типа оптопар.

1. Оптрон, использующий фототранзистор .
2. Оптрон, использующий транзистор Дарлингтона Фото .
3. Оптрон, использующий Photo TRIAC .
4. Оптрон, использующий Photo SCR .

Оптопара на фототранзисторах

На верхнем изображении показана внутренняя конструкция оптопары на фототранзисторе. Тип транзистора может быть любым, будь то PNP или NPN .

Фототранзистор

может быть двух типов в зависимости от наличия выходного контакта.На втором изображении слева есть дополнительный вывод, который внутренне связан с базой транзистора. Этот вывод 6 используется для управления чувствительностью фототранзистора . Часто вывод используется для соединения с землей или минусом с помощью резистора высокого номинала. В этой конфигурации можно эффективно контролировать ложное срабатывание из-за шума или электрических переходных процессов.

Кроме того, перед использованием оптопары на основе фототранзистора пользователь должен знать максимальный номинал транзистора. PC816, PC817, LTV817, K847PH — несколько широко используемых оптопар на основе фототранзисторов. Фото — Оптопара на основе транзистора используется в изоляции цепи постоянного тока.

Транзисторная оптопара Фото-Дарлингтона

На верхнем изображении изображены два типа символа, показана внутренняя конструкция оптрона Photo-Darlington .

Транзистор Дарлингтона — это пара из двух транзисторов, в которой один транзистор управляет базой другого транзистора.В этой конфигурации транзистор Дарлингтона обеспечивает высокий коэффициент усиления. Как обычно, светодиод излучает инфракрасный светодиод и управляет базой парного транзистора.

Оптопара этого типа также используется для изоляции в цепях постоянного тока. Шестой вывод, который внутренне соединен с базой транзистора, используется для управления чувствительностью транзистора, как обсуждалось ранее в описании фототранзистора. 4N32, 4N33, h31B1, h31B2, h31B3 — несколько примеров оптопары на основе фотодарлингтона.

Оптопара Photo-TRIAC

На верхнем изображении показана внутренняя конструкция оптрона TRIAC .

TRIAC в основном используется там, где требуется управление или переключение на основе переменного тока. Светодиод может управляться с помощью постоянного тока, а TRIAC используется для управления переменным током. Оптопара и в этом случае обеспечивает отличную изоляцию. Вот одно приложение симистора. Примеры оптопары на основе фото-TRIAC: IL420 , 4N35 и т. Д. Являются примерами оптопары на основе TRIAC.

Оптрон на основе фото-SCR

SCR стенд для выпрямителя с кремниевым управлением , SCR также обозначается как Thyristor . На верхнем изображении показана внутренняя конструкция оптопары на основе Photo-SCR. Как и другие оптопары, светодиод излучает инфракрасное излучение. SCR регулируется яркостью светодиода. Оптопара на основе Photo-SCR используется в схемах, связанных с переменным током. Узнайте больше о тиристоре здесь.

Несколько примеров оптопар на основе фото-SCR: — MOC3071, IL400, MOC3072 и т. Д.

Применение оптопары

Как обсуждалось ранее, несколько оптопар используется в цепи постоянного тока и мало оптопар используется в операциях, связанных с переменным током . Поскольку оптопара не допускает прямого электрического соединения между двумя сторонами, основное применение оптопары — изолировать две цепи .

От переключения другого приложения, как и в случае, когда для переключения приложения можно использовать транзистор, можно использовать оптрон.Его можно использовать в различных операциях, связанных с микроконтроллером, где требуются цифровые импульсы или аналоговая информация от схемы высокого напряжения, оптопара может использоваться для превосходной изоляции между этими двумя.

Оптопара может использоваться для обнаружения переменного тока, операций, связанных с управлением постоянным током. Давайте посмотрим на несколько применений оптранзисторов.

Оптопара для переключения цепи постоянного тока:

В верхней схеме используется оптопара на основе фототранзистора .Он будет действовать как типичный транзисторный переключатель. В схеме использован недорогой оптрон на фототранзисторе PC817 . Инфракрасный светодиод будет управляться переключателем S1 . Когда переключатель будет включен, аккумуляторный источник 9 В будет подавать ток на светодиод через токоограничивающий резистор 10 кОм. Интенсивность регулируется резистором R1. Если мы изменим значение и уменьшим сопротивление, интенсивность светодиода будет высокой, а коэффициент усиления транзистора будет высоким.

С другой стороны, транзистор представляет собой фототранзистор, управляемый внутренним инфракрасным светодиодом , когда светодиод излучает инфракрасный свет, фототранзистор контактирует, и VOUT будет равен 0, отключая нагрузку, подключенную к нему. Необходимо помнить, что коллекторный ток транзистора согласно паспорту составляет 50 мА. R2 обеспечивает VOUT 5v. R2 — это подтягивающий резистор.

Вы можете увидеть переключение светодиода с помощью оптрона на видео ниже…

В этой конфигурации оптопара на основе фототранзистора может использоваться с микроконтроллером для обнаружения импульсов или прерывания .

Оптопара для определения напряжения переменного тока:

Здесь показана еще одна схема для определения переменного напряжения . Инфракрасный светодиод управляется двумя резисторами 100 кОм. Два резистора 100 кОм, используемые вместо одного резистора 200 кОм, предназначены для дополнительной безопасности в случае короткого замыкания. Светодиод подключается через линию розетки (L) и нейтраль (N). При нажатии S1 светодиод начинает излучать инфракрасный свет. Фототранзистор реагирует и преобразует VOUT с 5В на 0В.

В этой конфигурации оптрон может быть подключен к цепи низкого напряжения, такой как блок микроконтроллера, где требуется определение напряжения переменного тока. На выходе будет прямоугольный импульс от высокого к низкому.

На данный момент первая схема используется для управления или переключения цепи постоянного тока, а вторая предназначена для обнаружения цепи переменного тока и управления или переключения цепи постоянного тока. Далее мы увидим управление цепью переменного тока с помощью цепи постоянного тока.

Оптопара для управления цепью переменного тока с использованием постоянного напряжения:

В верхней цепи Светодиод снова управляется батареей 9 В через резистор 10 кОм и состоянием переключателя.С другой стороны, используется оптрон на основе фото-TRIAC , который управляет ЛАМПОЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА от розетки переменного тока 220 В. Резистор 68R используется для управления TRIAC BT136, который управляется фото-TRIAC внутри блока оптопары.

Этот тип конфигурации используется для управления электроприборами с использованием схемы низкого напряжения . В верхней схеме используется IL420, который представляет собой оптопару на основе фото-TRIAC.