Optronas - charakteristikos, įrenginys, taikymas
Kas yra optronas
Optronas yra optoelektroninis įrenginys, kurio pagrindinės funkcinės dalys yra šviesos šaltinis ir fotodetektorius, kurie nėra galvaniškai sujungti vienas su kitu, o yra bendrame sandariame korpuse. Optronos veikimo principas pagrįstas tuo, kad jam paduodamas elektrinis signalas sukelia švytėjimą siunčiančioje pusėje, o jau šviesos pavidalu signalą priima fotodetektorius, inicijuodamas elektros signalą priimančiojoje pusėje. Tai reiškia, kad signalas perduodamas ir priimamas optiniu ryšiu elektroniniame komponente.
Optronas yra paprasčiausias optronų tipas. Jį sudaro tik siunčiančios ir priimančios dalys. Sudėtingesnis optronų tipas yra optoelektroninė mikroschema, kurioje yra keli optronai, prijungti prie vieno ar daugiau suderinančių ar stiprinančių įrenginių.
Taigi, optronas yra elektroninis komponentas, užtikrinantis optinio signalo perdavimą grandinėje be galvaninio ryšio tarp signalo šaltinio ir jo imtuvo, nes žinoma, kad fotonai yra elektriškai neutralūs.
Optronų sandara ir charakteristikos
Optronuose naudojami fotodetektoriai, kurie yra jautrūs artimojo infraraudonųjų spindulių ir matomose srityse, nes šiai spektro daliai būdingi intensyvūs spinduliuotės šaltiniai, kurie gali veikti kaip fotodetektoriai be aušinimo. Fotodetektoriai su pn jungtimis (diodai ir tranzistoriai) silicio pagrindu yra universalūs, jų maksimalaus spektrinio jautrumo sritis yra artima 0,8 μm.
Optroną pirmiausia apibūdina srovės perdavimo koeficientas CTR, tai yra įvesties ir išėjimo srovių santykis. Kitas parametras yra signalo perdavimo greitis, iš tikrųjų optrono veikimo ribinis dažnis fc, susijęs su kilimo laiku tr ir perduodamų impulsų ribine tf. Galiausiai parametrai, apibūdinantys optroną galvaninės izoliacijos požiūriu: izoliacijos varža Riso, maksimali įtampa Viso ir pralaidumas, žr.
Įvesties įtaisas, kuris yra optronų struktūros dalis, yra sukurtas taip, kad sudarytų optimalias veikimo sąlygas emiteriui (LED), kad darbo taškas būtų perkeltas į I–V charakteristikos linijinę sritį.
Įvesties įrenginys turi pakankamą greitį ir platų įvesties srovių diapazoną, užtikrinantį informacijos perdavimo patikimumą net esant žemai (slenkslinei) srovei. Optinė terpė yra korpuso viduje, per kurią šviesa perduodama iš emiterio į fotodetektorių.
Optronuose su valdomu optiniu kanalu yra papildomas valdymo įtaisas, per kurį elektrinėmis ar magnetinėmis priemonėmis galima daryti įtaką optinės terpės savybėms.Fotodetektoriaus pusėje signalas atkuriamas dideliu optinio-elektrinio konvertavimo greičiu.
Fotodetektoriaus šone esantis išvesties įtaisas (pavyzdžiui, į grandinę įtrauktas fototranzistorius) skirtas paversti signalą į standartinę elektrinę formą, patogią tolesniam apdorojimui blokuose po optronu. Optronoje dažnai nėra įvesties ir išvesties įrenginių, todėl norint normaliai veikti konkretaus įrenginio grandinėje, reikia išorinių grandinių.
Optronų taikymas
Optinės jungtys yra plačiai naudojamos galvaninės izoliacijos grandinėse įvairios įrangos blokai, kur yra grandinės žemai ir aukštai įtampai, valdymo grandinės atskirtos nuo maitinimo grandinių: galingų triakų ir tiristorių valdymas, relių grandinės ir kt.
Diodų, tranzistorių ir rezistorių optronai naudojami radijo inžinerijos moduliavimo ir automatinio stiprinimo valdymo grandinėse. Atskleidžiant optinį kanalą, grandinė valdoma bekontakčiu ir perkeliama į optimalų veikimo režimą.
Optinės jungtys yra tokios universalios, kad naudojamos įvairiose pramonės šakose ir atlieka tiek daug unikalių funkcijų, net kaip galvaninės izoliacijos ir bekontakčio valdymo elementai, kad jų visų išvardyti neįmanoma.
Štai tik keletas iš jų: kompiuteriai, ryšių technologijos, automatika, radijo įranga, automatizuotos valdymo sistemos, matavimo prietaisai, valdymo ir reguliavimo sistemos, medicinos technologijos, vizualinio ekrano įrenginiai ir daugelis kitų.
Optronų privalumai
Optronų naudojimas spausdintinėse plokštėse leidžia pasiekti idealią galvaninę izoliaciją, kai aukštos ir žemos įtampos, įvesties ir išvesties grandinių izoliavimo reikalavimai varžos požiūriu yra itin aukšti. Įtampa tarp populiaraus PC817 optrono perdavimo ir priėmimo grandinių yra, pavyzdžiui, 5000 V. Be to, optine izoliacija pasiekiamas itin mažas, apie 1 pF, dažnių juostos plotis.
Naudojant optrones, bekontaktį valdymą įgyvendinti labai paprasta, paliekant vietos unikaliems dizaino sprendimams, kalbant apie tiesioginio valdymo grandines. Čia taip pat svarbu, kad visiškai nebūtų imtuvo reakcijos į šaltinį, tai yra, informacija būtų perduodama viena kryptimi.
Plačiausias optrono pralaidumas panaikina žemų dažnių keliamus apribojimus: šviesos pagalba galima perduoti bent pastovų signalą, net impulsą, ir labai stačiais kraštais, ko iš esmės neįmanoma įgyvendinti naudojant impulsinius transformatorius. Ryšio kanalas optrono viduje yra visiškai atsparus elektromagnetinių laukų poveikiui, todėl signalas yra apsaugotas nuo trukdžių ir gaudymo. Galiausiai optronai yra visiškai suderinami su kitais elektroniniais komponentais.