Transoptor - charakterystyka, urządzenie, zastosowanie

Co to jest transoptor

Transoptor to urządzenie optoelektroniczne, którego głównymi częściami funkcjonalnymi są źródło światła i fotodetektor, które nie są ze sobą połączone galwanicznie, ale znajdują się we wspólnej szczelnej obudowie. Zasada działania transoptora polega na tym, że przyłożony do niego sygnał elektryczny powoduje świecenie po stronie nadawczej, a już w postaci światła sygnał jest odbierany przez fotodetektor inicjujący sygnał elektryczny po stronie odbiorczej. strona. Oznacza to, że sygnał jest przesyłany i odbierany za pośrednictwem komunikacji optycznej w komponencie elektronicznym.

Transoptor jest najprostszym rodzajem transoptora. Składa się tylko z części nadawczej i odbiorczej. Bardziej złożonym typem transoptora jest układ optoelektroniczny, który zawiera kilka transoptorów podłączonych do jednego lub większej liczby urządzeń dopasowujących lub wzmacniających.

Zatem transoptor jest elementem elektronicznym, który zapewnia transmisję sygnału optycznego w obwodzie bez sprzężenia galwanicznego między źródłem sygnału a jego odbiornikiem, ponieważ wiadomo, że fotony są elektrycznie obojętne.

Budowa i charakterystyka transoptorów

Transoptory wykorzystują fotodetektory czułe w bliskiej podczerwieni i zakresie widzialnym, ponieważ ta część widma charakteryzuje się intensywnymi źródłami promieniowania, które mogą działać jako fotodetektory bez chłodzenia. Fotodetektory ze złączami pn (diody i tranzystory) na bazie krzemu są uniwersalne, obszar ich maksymalnej czułości widmowej jest bliski 0,8 μm.

Transoptor charakteryzuje się przede wszystkim współczynnikiem transmisji prądu CTR, czyli stosunkiem prądów wejściowych i wyjściowych. Kolejnym parametrem jest szybkość transmisji sygnału, a właściwie częstotliwość odcięcia fc pracy transoptora, odniesiona do czasu narastania tr i odcięcia tf dla przesyłanych impulsów. Na koniec przedstawiono parametry charakteryzujące transoptor z punktu widzenia izolacji galwanicznej: rezystancję izolacji Riso, maksymalne napięcie Viso oraz przepustowość Cf.

Urządzenie wejściowe, które jest częścią struktury transoptora, ma na celu stworzenie optymalnych warunków pracy emitera (LED) w celu przesunięcia punktu pracy w liniowy obszar charakterystyki I — V.

Urządzenie wejściowe ma wystarczającą prędkość i szeroki zakres prądów wejściowych, zapewniając niezawodność transmisji informacji nawet przy niskim (progowym) prądzie. Wewnątrz obudowy znajduje się ośrodek optyczny, przez który światło jest transmitowane z emitera do fotodetektora.

W transoptorach z kontrolowanym kanałem optycznym występuje dodatkowe urządzenie sterujące, za pomocą którego można wpływać na właściwości ośrodka optycznego za pomocą środków elektrycznych lub magnetycznych.Po stronie fotodetektora sygnał jest odzyskiwany przy wysokim współczynniku konwersji optycznej na elektryczną.

Urządzenie wyjściowe z boku fotodetektora (na przykład fototranzystor zawarty w obwodzie) jest przeznaczone do przekształcania sygnału w standardową postać elektryczną, wygodną do dalszego przetwarzania w blokach następujących po transoptorze. Transoptor często nie zawiera urządzeń wejściowych i wyjściowych, dlatego wymaga zewnętrznych obwodów, aby zapewnić normalną pracę w obwodzie danego urządzenia.

Zastosowanie transoptorów

Złącza optyczne są szeroko stosowane w obwodach do izolacji galwanicznej bloki różnych urządzeń, w których występują obwody niskiego i wysokiego napięcia, obwody sterujące są oddzielone od obwodów mocy: sterowanie potężnymi triakami i tyrystorami, obwody przekaźnikowe itp.

Transoptory diodowe, tranzystorowe i rezystorowe są stosowane w obwodach modulacji inżynierii radiowej i automatycznej regulacji wzmocnienia. Dzięki odsłonięciu kanału optycznego obwód jest sterowany bezdotykowo i doprowadzany do optymalnego trybu pracy.

Złącza optyczne są tak wszechstronne, że znajdują zastosowanie w tak różnych gałęziach przemysłu iw tak wielu unikalnych funkcjach, nawet po prostu jako izolacja galwaniczna i bezdotykowe elementy sterujące, że nie sposób ich wszystkich wymienić.

Oto tylko niektóre z nich: komputery, technika komunikacyjna, automatyka, sprzęt radiowy, zautomatyzowane systemy sterowania, przyrządy pomiarowe, systemy sterowania i regulacji, technika medyczna, wyświetlacze wizualne i wiele innych.

Zalety transoptorów

Zastosowanie transoptorów na płytkach drukowanych pozwala uzyskać idealną izolację galwaniczną, gdy wymagania dotyczące izolacji obwodów wysokiego i niskiego napięcia, wejściowych i wyjściowych pod względem rezystancji są niezwykle wysokie. Napięcie pomiędzy obwodami nadawczym i odbiorczym popularnego transoptora PC817 wynosi np. 5000 V. Dodatkowo dzięki izolacji optycznej uzyskuje się wyjątkowo niskie pasmo przenoszenia rzędu 1 pF.

Za pomocą transoptorów sterowanie bezdotykowe jest bardzo łatwe do wdrożenia, pozostawiając jednocześnie miejsce na unikalne rozwiązania konstrukcyjne w zakresie obwodów sterowania bezpośredniego. Ważny jest tutaj również całkowity brak reakcji odbiornika na źródło, czyli informacja przekazywana jest w jedną stronę.

Najszersze pasmo transoptora eliminuje ograniczenia narzucone przez niskie częstotliwości: za pomocą światła można przesyłać co najmniej stały sygnał, nawet impuls, io bardzo stromych zboczach, co jest zasadniczo niemożliwe do zrealizowania za pomocą transformatorów impulsowych. Kanał komunikacyjny wewnątrz transoptora jest całkowicie odporny na działanie pól elektromagnetycznych, dzięki czemu sygnał jest chroniony przed zakłóceniami i przechwytywaniem. Wreszcie transoptory są w pełni kompatybilne z innymi komponentami elektronicznymi.