Connectors òptics i les seves aplicacions
Un optoacoblador (o optoacoblador, com es va començar a anomenar recentment) consta estructuralment de dos elements: un emissor i un fotodetector, units, per regla general, en una carcassa segellada comú.
Hi ha molts tipus d'optoacobladors: resistència, díode, transistor, tiristor. Aquests noms indiquen el tipus de fotodetector. Com a emissor, s'utilitza habitualment un LED infrarojo semiconductor amb una longitud d'ona en el rang de 0,9 … 1,2 micres. També s'utilitzen LED vermells, emissors electroluminescents i làmpades incandescents en miniatura.
L'objectiu principal dels optoacobladors és proporcionar aïllament galvànic entre circuits de senyal. A partir d'això, el principi general de funcionament d'aquests dispositius, malgrat la diferència de fotodetectors, es pot considerar el mateix: el senyal elèctric d'entrada que arriba a l'emissor es converteix en un flux de llum que, actuant sobre el fotodetector, modifica la seva conductivitat. .
Si el fotodetector és fotoresistència, aleshores la seva resistència a la llum esdevé milers de vegades menor que la resistència original (fosca) si el fototransistor: la irradiació de la seva base produeix el mateix efecte que quan s'aplica corrent a la base. transistor convencionali s'obre.
Com a resultat, es forma un senyal a la sortida de l'optoacoblador, que en general pot no ser idèntic a la forma de l'entrada, i els circuits d'entrada i sortida no estan connectats galvànicament. Entre els circuits d'entrada i sortida de l'optoacoblador es col·loca una massa dielèctrica transparent elèctricament forta (normalment un polímer orgànic), la resistència del qual arriba a 10 ^ 9 ... 10 ^ 12 ohms.
Els optoacobladors produïts a la indústria s'anomenen en funció del sistema de designació de dispositius semiconductors actual.
La primera lletra de la designació de l'optoacoblador (A) indica el material de partida de l'emissor - arsenur de gal·li o una solució sòlida de gal·alumini-arsènic, la segona (O) significa la subclasse - optoacoblador; el tercer mostra a quin tipus pertany el dispositiu: P - resistència, D - díode, T - transistor, Y - tiristor. A continuació, hi ha els números, que signifiquen el número del desenvolupament, i una lletra: aquest o aquell grup de tipus.
Dispositiu optoacoblador
L'emissor, un LED no embolicat, se sol col·locar a la part superior de la caixa metàl·lica, i a la part inferior, sobre un suport de cristall, hi ha un fotodetector de silici reforçat, per exemple, un fototiristor. Tot l'espai entre el LED i el fototiristor s'omple amb una massa transparent solidificant. Aquest farciment està cobert amb una capa que reflecteix els raigs de llum cap a dins, la qual cosa evita que la llum es dispersi fora de la zona de treball.
Un disseny lleugerament diferent de l'acoblador òptic de resistència descrit... Aquí s'instal·la una làmpada en miniatura amb un filament incandescent a la part superior del cos metàl·lic, i una fotoresistor a base de seleni de cadmi a la part inferior.
La fotoresistència es fabrica per separat, sobre una base sital fina. S'hi ruixa una pel·lícula d'un material semiconductor, selenur de cadmi, després de la qual es formen elèctrodes fets d'un material conductor (per exemple, alumini). Els cables de sortida estan soldats als elèctrodes. La connexió rígida entre la làmpada i la base és proporcionada per una massa transparent endurida.
Els forats de la carcassa dels cables optoacobladors estan plens de vidre. L'estreta connexió de la coberta i la base del cos s'assegura mitjançant soldadura.
La característica de corrent-tensió (CVC) d'un optoacoblador de tiristor és aproximadament la mateixa que la d'un sol tiristor… En absència de corrent d'entrada (I = 0 — característica fosca), el fototiristor només es pot encendre a un valor molt alt de la tensió aplicada a ell (800 … 1000 V). Com que l'aplicació d'una tensió tan alta és pràcticament inacceptable, aquesta corba té sentit purament teòric.
Si s'aplica una tensió de funcionament directa (de 50 a 400 V, depenent del tipus d'optoacoblador) al fototiristor, el dispositiu només es pot encendre quan es subministra un corrent d'entrada, que ara és el conductor.
La velocitat de commutació de l'optoacoblador depèn del valor del corrent d'entrada. Els temps de commutació típics són t = 5 … 10 μs. El temps d'apagat de l'optoacoblador està relacionat amb el procés de reabsorció dels portadors de corrent minoritaris a les unions del fototiristor i depèn només del valor del corrent de sortida que flueix.El valor real del temps d'intervenció està en el rang de 10 ... 50 μs.
El corrent de sortida màxim i de funcionament de l'optoacoblador de fotoresistor disminueix bruscament quan la temperatura ambient augmenta per sobre dels 40 graus centígrads. La resistència de sortida d'aquest optoacoblador es manté constant fins al valor del corrent d'entrada de 4 mA, i amb un augment addicional del corrent d'entrada (quan la brillantor de la làmpada incandescent comença a augmentar) disminueix bruscament.
A més dels descrits anteriorment, hi ha optoacobladors amb l'anomenat canal òptic obert... Aquí, l'il·luminador és un LED infrarojo, i el fotodetector pot ser un fotoresistor, un fotodíode o un fototransistor. La diferència entre aquest optoacoblador és que la seva radiació surt, és reflectida per algun objecte extern i torna a l'optoacoblador, al fotodetector. En aquest optoacoblador, el corrent de sortida es pot controlar no només pel corrent d'entrada, sinó també canviant la posició de la superfície reflectora exterior.
En els optoacobladors de canal òptic obert, els eixos òptics de l'emissor i el receptor són paral·lels o amb un lleuger angle. Hi ha dissenys d'aquests optoacobladors amb eixos òptics coaxials. Aquests dispositius s'anomenen optoacobladors.
Aplicació d'otrons
Actualment, els optoacobladors són molt utilitzats, especialment per combinar blocs lògics microelectrònics que contenen potents elements discrets amb actuadors (relés, motors elèctrics, contactors, etc.), així com per a la comunicació entre blocs lògics que requereixen aïllament galvànic, modulació de constant i canviant lent. voltatges, conversió polsos rectangulars en oscil·lacions sinusoïdals, control de làmpades potents i indicadors d'alta tensió.