Optik konektörler ve uygulamaları
Bir optokuplör (veya son zamanlarda adlandırılmaya başlandığı şekliyle optokuplör) yapısal olarak iki öğeden oluşur: kural olarak ortak bir kapalı mahfaza içinde birleştirilmiş bir yayıcı ve bir fotodetektör.
Birçok optokuplör türü vardır: direnç, diyot, transistör, tristör. Bu adlar, fotodetektör tipini gösterir. Yayıcı olarak, genellikle dalga boyu 0,9 … 1,2 mikron aralığında olan yarı iletken bir kızılötesi LED kullanılır. Kırmızı LED'ler, elektrikli ışıldayan yayıcılar ve minyatür akkor lambalar da kullanılır.
Optokuplörlerin temel amacı, sinyal devreleri arasında galvanik izolasyon sağlamaktır. Buna dayanarak, fotodedektörlerdeki farklılığa rağmen bu cihazların genel çalışma prensibi aynı kabul edilebilir: yayıcıya gelen giriş elektrik sinyali, fotodetektöre etki ederek iletkenliğini değiştiren bir ışık akısına dönüştürülür. .
fotodedektör ise fotodirenç, o zaman fototransistör - tabanının ışınlanması, tabana akım uygulandığında olduğu gibi aynı etkiyi üretirse, ışık direnci orijinal (karanlık) dirençten binlerce kat daha az olur. geleneksel transistörve açılır.
Sonuç olarak, optokuplörün çıkışında, genel olarak girişin şekli ile aynı olmayabilecek bir sinyal oluşur ve giriş ve çıkış devreleri galvanik olarak bağlanmaz. Optik bağlayıcının giriş ve çıkış devreleri arasına direnci 10 ^ 9 ... 10 ^ 12 Ohm'a ulaşan elektriksel olarak güçlü şeffaf bir dielektrik kütle (genellikle bir organik polimer) yerleştirilir.
Endüstri tarafından üretilen optokuplörler, mevcut yarı iletken cihaz tanımlama sistemine göre adlandırılır.
Optokuplörün (A) tanımının ilk harfi, yayıcının başlangıç \u200b\u200bmalzemesini gösterir - galyum arsenit veya katı bir galyum-alüminyum-arsenik çözeltisi, ikinci (O) alt sınıf - optokuplör anlamına gelir; üçüncüsü, cihazın hangi tipe ait olduğunu gösterir: P — direnç, D — diyot, T — transistör, Y — tristör. Daha sonra, geliştirme sayısı anlamına gelen sayılar ve bir harf - bu veya bu tip grup.
optokuplör cihazı
Yayıcı - sarılı olmayan bir LED - genellikle metal kasanın üst kısmına yerleştirilir ve alt kısımda, bir kristal tutucunun üzerine, örneğin bir fototiristör gibi güçlendirilmiş bir silikon fotodetektördür. LED ve fototiristör arasındaki tüm boşluk, katılaşan şeffaf bir kütle ile doldurulur. Bu dolgu, ışığın çalışma alanı dışına saçılmasını engelleyen, ışık ışınlarını içe doğru yansıtan bir tabaka ile kaplanır.
Tarif edilen dirençten biraz farklı bir tasarım optik kuplör... Burada metal gövdenin üst kısmına akkor filamanlı minyatür bir lamba ve alt kısma kadmiyum selenyum bazlı bir fotodirenç yerleştirilmiştir.
Fotodirenç, ince bir sital taban üzerinde ayrı olarak üretilir. Üzerine yarı iletken bir malzemeden, kadmiyum selenitten bir film püskürtülür ve ardından iletken bir malzemeden (örneğin alüminyum) yapılmış elektrotlar oluşturulur. Çıkış telleri elektrotlara kaynaklanır. Lamba ile kaide arasındaki rijit bağlantı, sertleştirilmiş şeffaf bir kütle ile sağlanır.
Optocoupler kabloları için mahfazadaki delikler camla doldurulmuştur. Kapak ile gövde tabanının sıkı bağlantısı kaynak ile sağlanmaktadır.
Bir tristör optokuplörünün akım-gerilim karakteristiği (CVC), yaklaşık olarak tek bir tristör… Giriş akımının yokluğunda (I = 0 — karanlık karakteristik), fototiristör yalnızca kendisine uygulanan voltajın çok yüksek bir değerinde (800 … 1000 V) açılabilir. Bu kadar yüksek bir voltajın uygulanması pratik olarak kabul edilemez olduğundan, bu eğri tamamen teorik olarak anlamlıdır.
Fototiristöre doğrudan bir çalışma voltajı (optokuplör tipine bağlı olarak 50 ila 400 V arasında) uygulanırsa, cihaz yalnızca artık tahrik olan bir giriş akımı sağlandığında açılabilir.
Optokuplörün anahtarlama hızı, giriş akımının değerine bağlıdır. Tipik anahtarlama süreleri t = 5 … 10 μs'dir. Optokuplörün kapanma süresi, fototiristörün bağlantı noktalarındaki azınlık akım taşıyıcılarının emilme süreci ile ilgilidir ve yalnızca akan çıkış akımının değerine bağlıdır.Açma süresinin gerçek değeri 10 … 50 μs aralığındadır.
Foto direnç optokuplörünün maksimum ve çalışma çıkış akımı, ortam sıcaklığı 40 santigrat derecenin üzerine çıktığında keskin bir şekilde düşer. Bu optokuplörün çıkış direnci, 4 mA giriş akımı değerine kadar sabit kalır ve giriş akımında daha fazla artışla (akkor lambanın parlaklığı artmaya başladığında) keskin bir şekilde azalır.
Yukarıda açıklananlara ek olarak, sözde optokuplörler vardır. açık optik kanal... Burada aydınlatıcı bir kızılötesi LED'dir ve fotodetektör bir fotodirenç, fotodiyot veya fototransistör olabilir. Bu optokuplör arasındaki fark, radyasyonunun dışarı çıkması, bazı dış nesneler tarafından yansıtılması ve optokuplöre, fotodetektöre geri dönmesidir. Böyle bir optokuplörde, çıkış akımı sadece giriş akımı tarafından değil, aynı zamanda dış yansıtıcı yüzeyin konumu değiştirilerek de kontrol edilebilir.
Açık optik kanal optokuplörlerinde, verici ve alıcının optik eksenleri paralel veya hafif bir açıdadır. Koaksiyel optik eksenlere sahip bu tür optokuplörlerin tasarımları vardır. Bu tür cihazlara optokuplör denir.
otron uygulaması
Şu anda optokuplörler, özellikle güçlü ayrık elemanlar içeren mikroelektronik mantık bloklarını aktüatörlerle (röleler, elektrik motorları, kontaktörler, vb.) gerilimler, dönüştürme dikdörtgen darbeler sinüzoidal salınımlarda, güçlü lambaların kontrolü ve yüksek voltaj göstergeleri.