Optokobler - egenskaper, enhet, applikasjon

Hva er en optokobler

Optokobleren er en optoelektronisk enhet, hvis hovedfunksjonelle deler er en lyskilde og en fotodetektor, som ikke er galvanisk forbundet med hverandre, men er plassert i et felles forseglet hus. Prinsippet for drift av en optokobler er basert på det faktum at et elektrisk signal påført den forårsaker en glød på sendersiden, og allerede i form av lys mottas signalet av fotodetektoren, og starter et elektrisk signal på mottakeren. side. Det vil si at et signal sendes og mottas gjennom optisk kommunikasjon i den elektroniske komponenten.

En optokobler er den enkleste typen optokobler. Den består kun av sende- og mottaksdelene. En mer kompleks type optokobler er en optoelektronisk brikke som inneholder flere optokoblere koblet til en eller flere matchende eller forsterkende enheter.

Således er en optokobler en elektronisk komponent som gir overføring av et optisk signal i en krets uten galvanisk kobling mellom signalkilden og dens mottaker, siden fotoner er kjent for å være elektrisk nøytrale.

Strukturen og egenskapene til optokoblere

Optokoblere bruker fotodetektorer som er følsomme i de nær-infrarøde og synlige områdene, siden denne delen av spekteret er preget av intense strålingskilder som kan fungere som fotodetektorer uten avkjøling. Fotodetektorer med pn-kryss (dioder og transistorer) basert på silisium er universelle, området med deres maksimale spektrale følsomhet er nær 0,8 μm.

Optokobleren er først og fremst preget av gjeldende overføringsforhold CTR, det vil si forholdet mellom inngangs- og utgangsstrømmene. Den neste parameteren er signaloverføringshastigheten, faktisk grensefrekvensen fc for optokobleroperasjonen, relatert til stigetiden tr og cutoff tf for de overførte pulsene. Til slutt, parametrene som karakteriserer optokobleren med tanke på galvanisk isolasjon: isolasjonsmotstanden Riso, den maksimale spenningen Viso og gjennomstrømningen Jf.

Inngangsenheten, som er en del av optokoblerstrukturen, er designet for å skape optimale driftsforhold for emitteren (LED) for å skifte driftspunktet inn i det lineære området til I-V-karakteristikken.

Inngangsenheten har tilstrekkelig hastighet og et bredt spekter av inngangsstrømmer, noe som sikrer påliteligheten til informasjonsoverføring selv ved lav (terskel) strøm. Det optiske mediet er plassert inne i huset som lyset sendes gjennom fra senderen til fotodetektoren.

I optokoblere med en kontrollert optisk kanal er det en ekstra kontrollenhet, gjennom hvilken det er mulig å påvirke egenskapene til det optiske mediet ved hjelp av elektriske eller magnetiske midler.På fotodetektorsiden gjenvinnes signalet med en høy optisk-til-elektrisk konverteringshastighet.

Utgangsenheten på siden av fotodetektoren (for eksempel en fototransistor inkludert i kretsen) er designet for å konvertere signalet til en standard elektrisk form, praktisk for videre behandling i blokker som følger optokobleren. En optokobler inneholder ofte ikke inngangs- og utgangsenheter, så det krever eksterne kretser for å etablere normal drift i kretsen til en bestemt enhet.

Anvendelse av optokoblere

Optiske kontakter er mye brukt i kretser for galvanisk isolasjon blokker av forskjellig utstyr, hvor det er kretser for lav og høy spenning, styrekretser er skilt fra strømkretser: kontroll av kraftige triacs og tyristorer, relékretser, etc.

Optokoblere for diode, transistor og motstand brukes i radioteknisk modulasjon og automatiske forsterkningskontrollkretser. Ved å eksponere den optiske kanalen styres kretsen kontaktløst og bringes til optimal driftsmodus.

Optiske kontakter er så allsidige at de brukes i så mange forskjellige bransjer og i så mange unike funksjoner, til og med bare som galvanisk isolasjon og kontaktløse kontrollelementer, at det er umulig å liste dem alle.

Her er bare noen av dem: datamaskiner, kommunikasjonsteknologi, automasjon, radioutstyr, automatiserte kontrollsystemer, måleinstrumenter, kontroll- og reguleringssystemer, medisinsk teknologi, visuelle visningsenheter og mange andre.

Fordeler med optokoblere

Bruken av optokoblere på trykte kretskort lar deg oppnå ideell galvanisk isolasjon når kravene til isolasjon av høyspenning og lavspenning, inngangs- og utgangskretser når det gjelder motstand er ekstremt høye. Spenningen mellom sende- og mottakskretsene til den populære PC817 optokobleren er for eksempel 5000 V. I tillegg oppnås en ekstremt lav båndbredde på ca. 1 pF ved optisk isolasjon.

Ved bruk av optokoblere er kontaktløs styring svært enkel å implementere, samtidig som det gir rom for unike designløsninger når det gjelder direkte kontrollkretser. Det er også viktig her at det absolutt ikke er noen reaksjon fra mottakeren til kilden, det vil si at informasjonen overføres enveis.

Den bredeste båndbredden til optokobleren eliminerer begrensningene pålagt av lave frekvenser: ved hjelp av lys kan du overføre minst et konstant signal, til og med en puls, og med veldig bratte kanter, noe som er fundamentalt umulig å implementere ved hjelp av pulstransformatorer. Kommunikasjonskanalen inne i optokobleren er absolutt immun mot effekten av elektromagnetiske felt, så signalet er beskyttet mot forstyrrelser og fangst. Endelig er optokoblere fullt kompatible med andre elektroniske komponenter.