Optokobler - egenskaber, enhed, applikation

Hvad er en optokobler

Optokobleren er en optoelektronisk enhed, hvis vigtigste funktionelle dele er en lyskilde og en fotodetektor, som ikke er galvanisk forbundet med hinanden, men er placeret i et fælles forseglet hus. Funktionsprincippet for en optokobler er baseret på det faktum, at et elektrisk signal påført den forårsager en glød på den transmitterende side, og allerede i form af lys modtages signalet af fotodetektoren, hvilket starter et elektrisk signal på den modtagende side. side. Det vil sige, at et signal transmitteres og modtages gennem optisk kommunikation i den elektroniske komponent.

En optokobler er den enkleste type optokobler. Den består kun af de transmitterende og modtagende dele. En mere kompleks type optokobler er en optoelektronisk chip, der indeholder flere optokoblere forbundet til en eller flere matchende eller forstærkende enheder.

En optokobler er således en elektronisk komponent, der giver transmission af et optisk signal i et kredsløb uden galvanisk kobling mellem signalkilden og dens modtager, da fotoner er kendt for at være elektrisk neutrale.

Optokoblernes struktur og egenskaber

Optokoblere bruger fotodetektorer, der er følsomme i de nær-infrarøde og synlige områder, da denne del af spektret er karakteriseret ved intense strålingskilder, der kan fungere som fotodetektorer uden afkøling. Fotodetektorer med pn-forbindelser (dioder og transistorer) baseret på silicium er universelle, området med deres maksimale spektrale følsomhed er tæt på 0,8 μm.

Optokobleren er primært kendetegnet ved det aktuelle transmissionsforhold CTR, det vil sige forholdet mellem indgangs- og udgangsstrømmene. Den næste parameter er signaltransmissionshastigheden, faktisk afskæringsfrekvensen fc for optokobleroperationen, relateret til stigetiden tr og afskæringen tf for de transmitterede impulser. Endelig de parametre, der karakteriserer optokobleren ud fra et synspunkt om galvanisk isolation: isolationsmodstanden Riso, den maksimale spænding Viso og gennemløbet Jf.

Indgangsenheden, som er en del af optokoblerstrukturen, er designet til at skabe optimale driftsbetingelser for emitteren (LED) til at flytte driftspunktet ind i det lineære område af I-V-karakteristikken.

Indgangsenheden har tilstrækkelig hastighed og en bred vifte af inputstrømme, hvilket sikrer pålideligheden af ​​informationstransmission selv ved lav (tærskel)strøm. Det optiske medium er placeret inde i huset, gennem hvilket lyset transmitteres fra emitteren til fotodetektoren.

I optokoblere med en styret optisk kanal er der en ekstra styreenhed, hvorigennem det er muligt at påvirke det optiske mediums egenskaber ved hjælp af elektriske eller magnetiske midler.På fotodetektorsiden gendannes signalet ved en høj optisk-til-elektrisk konverteringshastighed.

Udgangsenheden på siden af ​​fotodetektoren (for eksempel en fototransistor inkluderet i kredsløbet) er designet til at konvertere signalet til en standard elektrisk form, praktisk til yderligere behandling i blokke efter optokobleren. En optokobler indeholder ofte ikke input- og outputenheder, så det kræver eksterne kredsløb for at etablere normal drift i kredsløbet af en bestemt enhed.

Anvendelse af optokoblere

Optiske stik er meget udbredt i kredsløb til galvanisk isolering blokke af forskelligt udstyr, hvor der er kredsløb til lav og høj spænding, styrekredsløb er adskilt fra strømkredsløb: styring af kraftige triacer og tyristorer, relækredsløb mv.

Diode-, transistor- og modstandsoptokoblere bruges i radioteknisk modulering og automatiske forstærkningskontrolkredsløb. Ved at blotlægge den optiske kanal styres kredsløbet kontaktløst og bringes til den optimale funktionsmåde.

Optiske stik er så alsidige, at de bruges i så mange forskellige industrier og i så mange unikke funktioner, endda blot som galvanisk isolering og kontaktløse kontrolelementer, at det er umuligt at liste dem alle.

Her er blot nogle få af dem: computere, kommunikationsteknologi, automatisering, radioudstyr, automatiserede kontrolsystemer, måleinstrumenter, kontrol- og reguleringssystemer, medicinsk teknologi, visuelle displayenheder og mange andre.

Fordele ved optokoblere

Brugen af ​​optokoblere på printplader giver dig mulighed for at opnå ideel galvanisk isolation, når kravene til isolering af højspænding og lavspænding, input og output kredsløb med hensyn til modstand er ekstremt høje. Spændingen mellem sende- og modtagekredsløbene på den populære PC817 optokobler er for eksempel 5000 V. Derudover opnås en ekstrem lav båndbredde på omkring 1 pF ved optisk isolering.

Ved hjælp af optokoblere er kontaktløs styring meget nem at implementere, samtidig med at der er plads til unikke designløsninger i form af direkte styrekredsløb. Det er også vigtigt her, at der absolut ikke er nogen reaktion fra modtageren på kilden, det vil sige, at informationen transmitteres envejs.

Optokoblerens bredeste båndbredde eliminerer de begrænsninger, der pålægges af lave frekvenser: ved hjælp af lys kan du transmittere mindst et konstant signal, endda en puls, og med meget stejle kanter, hvilket er fundamentalt umuligt at implementere ved hjælp af pulstransformatorer. Kommunikationskanalen inde i optokobleren er absolut immun over for virkningerne af elektromagnetiske felter, så signalet er beskyttet mod interferens og indfangning. Endelig er optokoblere fuldt kompatible med andre elektroniske komponenter.