Оптроны справочник: Импортные оптопары

Как используются оптопары / оптопары

Оптопары используют свет от светоизлучающего диода для проведения тока через фототранзистор

Оптопары (также известные как оптопары) генерируют свет, используя светоизлучающий диод (LED) для генерации тока, который проходит через фототранзистор.

Рисунок 1. Схема внутренней эквивалентности

Здесь мы опишем, как используется оптопара общего назначения с этой базовой структурой.

Оптопары в основном используются для следующих целей:

• В качестве коммутационного устройства для передачи импульсных сигналов
• Для передачи сигналов ошибки обратной связи в аналоговых импульсных регуляторах

Работа оптопар при использовании в качестве переключающих устройств более проста, поэтому мы начнем с описания этой операции.

Транзистор на выходной стороне работает как переключатель

Когда оптопары используются в качестве переключающих устройств, фототранзистор на выходной стороне работает просто как переключатель.Когда в качестве переключателя используется обычный транзистор, работа различается в зависимости от того, подключена ли нагрузка к эмиттеру (эмиттерный повторитель или общий коллектор) или к коллектору (общий эмиттер). Однако в случае оптопар общего назначения база фототранзистора остается неподключенной, поэтому ток базы всегда течет от коллектора. Это означает, что транзистор насыщен и переключается одинаково независимо от того, подключена ли нагрузка к коллектору или к эмиттеру.Единственное отличие состоит в том, что полярность выходного сигнала становится противоположной.

Рисунок 2. Подключение нагрузки

Сколько равен выходному току?

Несмотря на то, что оптопару можно назвать переключателем, ее выходной контакт не может быть подключен к большой нагрузке, такой как двигатель. Если вы посмотрите на номинальные значения выходного тока для всех оптопар общего назначения, даже самые высокие, то ток никогда не превышает нескольких десятков миллиампер. Емкость цепи по току следует считать достаточной для зажигания светодиода.

Рисунок 3. Пример перегруженной цепи

Так сколько же на самом деле выходного тока протекает через оптопару?

В следующем пояснении рассматривается максимальный выходной ток. Если вы думаете о выходном токе менее 2–3 мА, это объяснение не применимо. В этом случае обратитесь к разделу «Сколько входного тока (I _F ) требуется для генерации выходного тока?») Ниже.

1. Максимальный номинальный входной ток (I _F )
2. Максимальный номинальный выходной ток, который может быть создан, когда входной ток (I _F ) находится в допустимом диапазоне
3. Снижение выходного тока (I _C ) по мере ухудшения характеристик со временем
4. Диапазон выходного тока (I _C ), в котором выходное напряжение в открытом состоянии остается ниже определенного значения

Из них значение (1) одинаково как для однотранзисторных, так и для транзисторных оптопар Дарлингтона, тогда как значения (2), (3) и (4) различаются в зависимости от типа транзистора.Поэтому пояснение (1) ниже применимо ко всем типам транзисторов, а (2) будет объяснено отдельно для каждого типа.

Максимальный номинальный входной ток (I

Первый вопрос: какой входной ток (I _F ) можно подать на оптопару?

Максимальный номинальный входной ток (I _F ) определяется на основе следующего:

1. Номинальные значения тока и рассеиваемой мощности
2. Ухудшение характеристик со временем

Самое строгое (наименьшее) из них указано как максимальное значение входного тока.

(i) Определение максимального значения входного тока на основе значений тока и внутренней мощности рассеиваемой мощности.

Обычно для определения максимального значения входного тока используются как ток, так и внутренняя мощность рассеивания. Например, глядя на график P _D и T _A ниже, вы можете увидеть, что максимальное номинальное рассеивание составляет 75 мВт при максимальной рабочей температуре 75 ° C.

Рисунок 4. Пример допустимого рассеяния мощности светодиода (P _D ) в зависимости отТемпература окружающей среды (T _A )

В настоящее время, если характеристики светодиода на входе соответствуют показанным на графике ниже, рекомендуемый прямой ток (I _F ) для достижения внутреннего рассеивания мощности светодиода 75 мВт при температуре окружающей среды 75 ° C. составляет около 60 мА (при прямом напряжении (V _F ) чуть более 1,2 В).

Рисунок 5. Пример зависимости прямого тока светодиода (I _F ) от прямого напряжения (В _F )

Если номинальный ток больше этого значения, это значение становится максимальным значением входного тока (I _F ).

(ii) Определение максимального значения входного тока на основе ухудшения характеристик с течением времени.

Важно отметить, что светоизлучающая способность светодиода на входной стороне оптопары со временем ухудшается, что приводит к уменьшению коэффициента передачи тока (CTR), как показано на графике ниже.

Рисунок 6. Ухудшение CTR с течением времени

Входной ток (I _F ) обычно определяется на основе расчетного срока службы, показанного на графике ниже.

Рисунок 7. Пример расчетного срока службы

В этом примере, если оптопара используется в течение 100 000 часов в месте, где максимальная температура составляет 50 ° C, максимальный входной ток (I _F ), который может быть приложен, составляет 20 мА. Это значение является самым строгим из вычисленных до сих пор, поэтому это значение становится максимальным значением входного тока (I _F ).

Теперь мы рассчитаем максимальный номинальный выходной ток, который может быть сгенерирован из этого входного тока для оптопары однотранзисторного типа и оптопары на транзисторах Дарлингтона.

С транзистором Далингтона I _C резко возрастает, когда V _CE приближается к 1 В, как показано на графике выше. Если вы попытаетесь установить V _CE менее 1 В так же, как с одиночным транзистором, выходной ток может вообще не генерироваться. Поэтому обычно предполагается, что низкое выходное напряжение, полученное при использовании одного транзистора, не может быть получено при использовании транзистора Дарлингтона, поэтому для V _CE установлено значение 1,5 В или меньше, 0.На 5В выше, чем при использовании одиночного транзистора. Таким образом, ток коллектора (I _C ) в 25 мА все еще может генерироваться, даже когда срок службы оптопары подходит к концу.

Поскольку транзисторы Дарлингтона имеют высокое проводящее выходное напряжение по сравнению с одиночными транзисторами, оптопары, в которых используются транзисторы Дарлингтона, лучше подходят для приложений, в которых требуется генерировать больший выходной ток.

Однотранзисторный выход

(i) Максимальный номинальный выходной ток, который может быть создан, когда входной ток (I _F ) находится в допустимом диапазоне.

Как вы можете видеть на графике зависимости коэффициента передачи тока (CTR) от прямого тока (I _F ) ниже, CTR оптопары обычно быстро возрастает по мере того, как входной ток (I _F ) возрастает от точки выборки, но затем снова падает, поскольку входной ток продолжает расти.

Рисунок 8. Пример коэффициента передачи тока (CTR) в зависимости от прямого тока (I _F )

Характеристики оптопары могут варьироваться в пределах диапазона спецификации, поэтому на этом графике нарисована кривая, оценивающая нижний предел значения CTR.Если мы предположим, что CTR составляет 80%, когда входной ток (I _F ) составляет 5 мА, нижний предел CTR можно оценить, как показано пунктирной линией на этом графике. Глядя на эту строку, можно рассчитать, что если приложен входной ток (I _F ) 20 мА (определенный ранее), будет сгенерирован выходной ток 20 мА, потому что CTR, когда входной ток (I _F ) составляет 20 мА — это 100%. Таким образом, максимально возможный выходной ток составляет 20 мА. Однако обратите внимание, что при использовании оптопары также необходимо учитывать следующий фактор:

(ii) Снижение выходного тока (I _C ) по мере ухудшения характеристик со временем

Первое, что необходимо учитывать, это то, что указанное выше значение CTR является начальным значением.Если оптопара используется в течение периода времени, описанного в (ii) Определение максимального значения входного тока на основе ухудшения характеристик с течением времени в «(1) Максимальный номинальный входной ток (I _F )» выше, CTR будет в конечном итоге упадет до половины этого значения.

Таким образом, генерируемый выходной ток (I _C ) упадет до 10 мА, что составляет половину его начального значения.

(iii) Диапазон выходного тока (I _C ), в котором выходное напряжение в открытом состоянии остается ниже определенного значения

Глядя на кривые характеристик CTR на приведенном выше графике, можно увидеть, что эти значения применимы, когда V _CE = 5 В; но действительно ли подходит V _CE = 5 В?

Это обсуждение оптопар основано на использовании транзистора на выходной стороне в качестве переключателя, поэтому V _CE , естественно, должен быть как можно меньше.

Из-за ограничений, таких как технические характеристики входного уровня логических схем, для V _CE обычно устанавливается значение менее 1 В.

Значение генерируемого выходного тока (I _C ) определяется на основе соотношения между током коллектора (I _C ) и напряжением коллектор-эмиттер (V _CE ), как показано на графике ниже.

Рисунок 9. Пример зависимости тока коллектора (I _C ) от напряжения коллектор-эмиттер (В _CE )

Если вы построите кривую на основе значений I _C = 10 мА при V _CE = 5 В, рассчитанных в разделе «(ii) Снижение выходного тока (I _C ) по мере ухудшения характеристик с течением времени» выше, это будет выглядят как пунктирная линия на графике.

Когда V _CE на этой кривой равно 1 В, значение I _C составляет около 5 мА. Это максимальный номинальный выходной ток, который может генерироваться в коммутационных приложениях, предполагая, что оптопара будет использоваться до конца своего срока службы. (Это просто пример; фактические значения будут отличаться в зависимости от продукта.)

Если оптопара используется в приложении, в котором генерируемый выходной ток больше указанного, это может вызвать такие проблемы, как отсутствие тока на выходе в начале (выходной сигнал слишком мал) или ухудшение характеристик продукта раньше. чем ожидалось.

Фактически разрешенный выходной ток обычно намного меньше максимального номинального значения.

Выход транзистора Дарлингтона

(i) Максимальный номинальный выходной ток, который может быть создан, когда входной ток (I _F ) находится в допустимом диапазоне.

Транзистор Дарлингтона имеет то преимущество, что он имеет большой CTR.

Например, если нижний предел CTR при I _F = 20 мА не 100%, а 300%, выходной ток (I _C ) 60 мА может быть сгенерирован при V _CE = 5 В.

(ii) Снижение выходного тока (I _C ) по мере ухудшения характеристик со временем.

Учитывая ухудшение характеристик с течением времени, как и у однотипного транзистора, I _C становится 30 мА при V _CE = 5 В.

(iii) Диапазон выходного тока (I _C ), в котором выходное напряжение в открытом состоянии остается ниже определенного значения.

Кривая I _F = 1 мА на графике ниже, показывающем ток коллектора транзистора Дарлингтона (I _C ) в зависимости отНапряжение коллектор-эмиттер (V _CE ) приблизительно соответствует значениям I _C = 30 мА при V _CE = 5 В.

Рис. 10. Пример зависимости тока коллектора Дарлингтона (I _C ) от напряжения коллектор-эмиттер (В _CE )

Однако с транзистором Дарлингтона I _C резко возрастает, когда V _CE приближается к 1 В, как показано на графике выше. Если вы попытаетесь установить V _CE менее 1 В так же, как с одиночным транзистором, то выходной ток может вообще не генерироваться.

Поэтому обычно предполагается, что низкое выходное напряжение, полученное при использовании одного транзистора, не может быть получено при использовании транзистора Дарлингтона, поэтому для V _CE установлено значение 1,5 В или меньше, на 0,5 В выше, чем при использовании одного транзистора. .

Таким образом, ток коллектора (I _C ) 25 мА все еще может генерироваться, даже когда срок службы оптопары подходит к концу.

Поскольку транзисторы Дарлингтона имеют высокое проводящее выходное напряжение по сравнению с одиночными транзисторами, оптопары, в которых используются транзисторы Дарлингтона, лучше подходят для приложений, в которых требуется генерировать больший выходной ток.

Расчет нагрузки

Если вы знаете максимальный выходной ток (I _C ), который может быть создан, цепь нагрузки может быть спроектирована так, чтобы выходной ток оставался ниже максимального значения.

Давайте посмотрим на допустимый диапазон сопротивления нагрузки (R _L ) при использовании одного транзистора с I _C = 5 мА при В _CE = 1 В в конфигурации схемы, подобной показанной ниже, исходя из результатов, таким образом далеко.

Рисунок 11.Пример общей конфигурации схемы

Предполагая, что ток, текущий в коллектор из цепи на следующем этапе (I _N ), равен 1 мА, если напряжение источника питания (V _CC ) составляет 5 В, нижний предел сопротивления нагрузки (R _L ) можно рассчитать следующим образом:

Уравнение (1)
R _L > (V _CC -V _CE ) / (I _C -I _N ) = (5V-1V) / (5mA-1mA) = 1kΩ

Если оптопара имеет допуск по высокому напряжению, ее можно использовать с высоким напряжением источника питания.Например, если используется источник питания 50 В (V _CC = 50 В), нижний предел сопротивления нагрузки будет 13 кОм.

Как насчет верхнего предела сопротивления нагрузки?

Напряжение, создаваемое нагрузочным резистором (R _L ), обычно устанавливается равным одной десятой или менее напряжения источника питания (V _CC ), когда оптопара находится в состоянии отключения, а темновой ток коллектора (I _CEO ) течет.

Этот темновой ток требует осторожности.

Если посмотреть на техническое описание, максимальное значение темнового тока равно 0.1 мкА, что кажется довольно маленьким.

Однако это значение применяется при температуре окружающей среды 25 ° C. Темновой ток (I _утечка ) примерно пропорционален напряжению коллектор-эмиттер (V _CE ) и становится в 10 раз выше с каждым повышением температуры на 25 градусов.

Уравнение (2)

Например, максимальное значение темнового тока (I _утечка ) составляет 0,1 мкА при T _A = 25 ° C и V _CE = 50 В, но при условиях T _A = 75 ° C и V _CE = 5 В, темновой ток уменьшается до одной десятой своего предыдущего значения, потому что напряжение коллектор-эмиттер в 10 раз меньше, но затем становится в сто раз больше из-за повышения температуры, что приводит к 10-кратному увеличению увеличьте до значения 1 мкА.

I _утечка = 0,1 мкА x 0,1 x 10 ² = 0,1 мкА x 10 = 1 мкА

Сопротивление нагрузки, необходимое для создания напряжения, составляющего одну десятую значения V _CE (то есть 0,5 В или меньше), когда темновой ток составляет 1 мкА, составляет 500 кОм. Исходя из этого, если V _CC = 5 В, сопротивление нагрузки должно быть 1 кОм L <500 кОм.

Однако безопасность этого диапазона не может быть гарантирована во всех случаях.

Если сопротивление нагрузки чрезмерно высокое, могут возникнуть следующие проблемы:

• На уровень выходного сигнала могут влиять колебания нагрузки.
• Может возникнуть шум от периферийных цепей.
• Рабочая скорость может упасть.

Следовательно, верхний предел сопротивления нагрузки должен быть в пределах пятикратного значения нижнего предела, что в применении к приведенному выше примеру приводит к верхнему пределу 5 кОм, когда напряжение источника питания (V _CC ) составляет 5 В.

Сколько входного тока (I

Например, если требуется выходной ток (I _C ) всего 2 мА, а не 5 мА, сколько входного тока (I _F ) требуется для его создания?

Работая в обратном направлении и вычисляя сначала с точки зрения срока службы оптопары, вы можете видеть, что генерируемый начальный выходной ток должен быть в два раза больше возможного значения; то есть 4 мА.

Если вы нарисуете кривую для I _C = 4 мА при V _CE = 1 В от тока коллектора (I _C ) от напряжения коллектор-эмиттер (V _CE ), показанного в начале графика, он будет выглядит как пунктирная линия на графике ниже.

Рисунок 12. Пример зависимости тока коллектора (I _C ) от напряжения коллектор-эмиттер (В _CE )

Из этого графика видно, что I _C составляет около 10 мА, когда V _CE составляет 5 В.

Глядя на пунктирную кривую на графике выше, показывающую коэффициент передачи тока (CTR) в зависимости от прямого тока (I _F ), вы можете увидеть, что CTR составляет приблизительно 100%, когда I _F = 10 мА, поэтому, если приложен входной ток 10 мА, может быть сгенерирован вышеуказанный выходной ток, который является начальным значением 4 мА при V _CE = 1 В и значением в конце срока службы 2 мА при V _CE = 1 В.

Обратите внимание, однако, что входной ток здесь оценивается с учетом наихудшего сценария изменений CTR и ухудшения со временем, поэтому, если используется оптопара с большим начальным CTR, и особенно в ранний период использования, входной ток может быть значительно больше требуемого значения.

В этом случае рабочая скорость имеет тенденцию быть ниже, чем скорость, которую можно было ожидать в соответствии со спецификациями.

Поэтому важно тщательно проверить и выбрать оптопару, которая позволяет достичь желаемой скорости работы.

Также может оказаться эффективным ограничить диапазон вариаций, указав определенный рейтинг CTR.

Использование оптопары в активной области в аналоговых приложениях

В аналоговых приложениях оптопары обычно используются в контурах управления с обратной связью импульсных регуляторов, в которых первичный и вторичный домены изолированы.

используются, как показано на рисунке ниже, для решения проблемы обратной связи постоянного тока при изоляции первичного и вторичного доменов.

Рисунок 13. Пример использования оптопары в импульсном регуляторе

При использовании оптопары в импульсном стабилизаторе вход оптопары является выходом источника питания и наоборот.

Усилитель ошибки, который используется для сравнения выходного напряжения источника питания с опорным напряжением (то есть определения разности потенциалов), находится во вторичной цепи источника питания (на стороне выхода).Количество света, которое попадает на светодиод оптопары, различается в зависимости от этой разности потенциалов.

Коллекторный ток оптопары также различается в зависимости от количества света, излучаемого светодиодом.

Эти факторы вызывают изменение напряжения коллектор-эмиттер фототранзистора (V _CE ), что приводит к увеличению или уменьшению входного тока источника питания и, как следствие, увеличению или уменьшению выходного напряжения источника питания.

В это время, как и при использовании оптопары в качестве переключающего устройства, нагрузочный резистор фототранзистора может быть подключен либо к коллектору, либо к эмиттеру (либо это нормально с точки зрения работы оптопары). Подключение нагрузочного резистора в этом случае определяется в соответствии с общей схемой конфигурации.

Однако, в отличие от операции переключения, когда оптопара используется в аналоговой схеме, схема сконфигурирована так, что фототранзистор работает в области V _CE > 1 В (активная область).

Рис. 14. Диапазон использования оптопары при использовании в контуре управления обратной связью импульсного регулятора

Кроме того, поскольку оптопары имеют тенденцию иметь очень большие вариации CTR, усиление управления входным током усилителя ошибки и источника питания необходимо установить на очень большие значения, чтобы справиться с этими вариациями CTR.

Это то же самое, что и использование усилительных схем в усилителях звука или операционных усилителях, коэффициент усиления которых в 100–1000 раз превышает коэффициент усиления, который фактически требуется.Эти высокие коэффициенты усиления затем снижаются с помощью схемы обратной связи, чтобы уменьшить вариацию и искажения сигнала.

Однако одна проблема с использованием такого типа контроллера обратной связи с высоким коэффициентом усиления заключается в том, что он может вызвать паразитный резонанс и другие типы нестабильности работы, требующие установки фазорегулятора для обеспечения достаточного запаса по фазе и стабилизации работы схемы.

Оптопары | ИС оптопары | Высокоскоростные оптопары

905 Усилитель ошибок

1 доллар.1594

10+

$ 0,8928

100+

$ 0,6967

Руководство по выбору оптопар: типы, характеристики, применение

Оптопары — это электронные компоненты, которые используют световые волны для обеспечения гальванической развязки при передаче электрического сигнала.Иногда их называют оптоизоляторами, оптопарами или оптическими изоляторами.

Основы оптопары

Строительство

Все оптопары состоят из двух элементов: источника света — почти всегда светодиода (LED) — и фотодатчика — обычно фоторезистора, фотодиода, фототранзистора, кремниевого выпрямителя (SCR) или симистора. Оба эти элемента разделены диэлектрическим (непроводящим) барьером. Когда на светодиод подается входной ток, он включается и излучает инфракрасный свет; Затем фотодатчик обнаруживает этот свет и пропускает ток через выходную сторону схемы.И наоборот, когда светодиод не горит, через фотодатчик не будет протекать ток. С помощью этого метода два протекающих тока электрически изолированы.

На изображении ниже описаны основные операции оптопары. На сером изображении слева ток не подается через контакт 1, светодиод не горит, а в цепи, подключенной к контактам 4 и 5, ток не протекает. Когда питание подается на входную цепь, светодиод включается, датчик определяет свет, замыкает переключатель и инициирует прохождение тока в выходной цепи, как показано на изображении справа.

Работа оптопары. Изображение предоставлено: REUK

В качестве полупроводниковых устройств оптопары могут быть изготовлены в одном из нескольких различных форм-факторов.

• Поверхностный монтаж (SMT) Устройства монтируются на верхнюю часть печатной платы с помощью коротких проводов или плоских клемм. Эти изделия, как правило, небольшие, легкие и позволяют производить быструю и недорогую автоматизированную сборку.
• Устройства со сквозным отверстием (THT) оснащены длинными выводами, которые продеваются через отверстия на печатной плате и припаяны к другой стороне.В то время как THT постепенно вытесняется производством SMT из-за необходимости в больших компонентах и ​​трудоемкой сборке, сквозные устройства по-прежнему способны к прочному механическому соединению.
• Компоненты с выводами подключаются к печатным платам с помощью длинных выводов.

(слева направо) Пакет THT (DIP), пакет SMT и корпус с выводами (TO-78).

Изображение предоставлено: Solarbotics | RoboticLab | Digikey

Приложения

могут использоваться для различных целей и приложений, в том числе:

• Переключение входа и выхода, особенно в среде с электронным шумом
• Импульсные источники питания
• Изоляция сигнала
• Регулятор мощности
• Связь с ПК / модемом
• Транзисторы и симисторы управляющие

В то время как подавляющее большинство оптопар выполняют относительно простое управление цепями включения-выключения, недавние разработки позволили более «интеллектуальным» устройствам передавать кодированные сигналы путем изменения яркости источника света.

похожи на реле и развязывающие трансформаторы и часто выполняют связанные функции, но имеют несколько отличий и преимуществ. Оптопары обычно:

• меньше и легче реле
• имеет гораздо более быстрое переключение
• требует гораздо меньшего тока переключения для активации
• обладают минимальной усталостью благодаря своей твердотельной конструкции, особенно по сравнению с электромеханическими реле

По причинам, перечисленным выше, оптопары очень распространены в цифровых или микроэлектронных устройствах, которые требуют быстрого переключения и используют передачи низкого напряжения.

В следующем видео объясняется основная конструкция оптопар, их основное применение и их сходство с реле.

Видео предоставлено: myvideoisonutube / CC BY-SA 4.0

Типы

определяются типом используемого детектора, как описано ниже. Некоторые типы имеют разные характеристики и поэтому лучше подходят для конкретных приложений. Оптопары часто называют их «типом выхода»; например, устройство на фототранзисторе можно назвать оптопарой с выходом на фототранзистор.«

Фотоэлемент

, также известные как резистивные оптоизоляторы, представляют собой самую раннюю конструкцию оптопар. В качестве источника света они используют лампу накаливания, неоновую лампу или светодиод, а в качестве детектора — фоторезистор из сульфида кадмия (CS) или селенида кадмия (CSe). Фотоэлементы в значительной степени устарели из-за их очень медленного переключения (от 5 до 200 миллисекунд) и в период своего расцвета использовались в телефонных сетях, копировальных аппаратах и ​​приложениях для промышленной автоматизации.Однако они уникальны среди оптопар в том, что они неполяризованы и поэтому подходят как для работы на переменном, так и на постоянном токе. Оптопары с фотоэлементами по-прежнему производятся в небольших количествах для использования в качестве дешевых регуляторов усиления или компрессоров в нишевых продуктах, таких как гитарные усилители и электронные музыкальные инструменты. Резистивные светодиодные оптоизоляторы иногда называют Vactrols .

Фотодиод

в качестве источников света используются светодиоды, а в качестве детекторов — фотодиоды.Они способны к чрезвычайно быстрому переключению, но их коэффициент передачи тока — соотношение между выходным током и входным током, вызвавшим его, — обычно очень низкое, часто менее 1%. Фотодиодные оптопары могут быть оснащены встроенными драйверами светодиодов и буферными усилителями для достижения чрезвычайно быстрого переключения, которое компенсирует задержки на выходе светодиода; эти устройства известны как оптопары с полной логикой.

Фотодиодный оптрон в простой схеме. Изображение предоставлено: DAENotes

Фототранзистор

Подобно фотодиодным устройствам, оптопары на фототранзисторах оснащены светодиодными источниками света.Их выходные цепи управляются биполярным фототранзистором или фототранзистором Дарлингтона. Оба типа фототранзисторов способны проводить ток только в одном направлении, что делает их пригодными только для использования постоянного тока, а также для использования в контроллерах и приложениях для передачи сигналов. Транзисторные оптопары медленнее фотодиодных, но намного быстрее фотоэлементов. В зависимости от смещения отдельного устройства транзисторные устройства могут иметь широкий диапазон коэффициентов передачи тока, и оба типа хорошо подходят для «повышения» входного тока.С этой целью биполярные транзисторные оптопары обычно могут выдавать до 120% своего входного тока, в то время как устройства Дарлингтона могут выдавать до 600%.

Две схемы ниже представляют оптопару на фототранзисторе (слева) и транзисторе Дарлингтона (справа). Обратите внимание, что устройство Дарлингтона состоит из двух установленных друг на друга биполярных транзисторов в конфигурации Дарлингтона.

Изображение предоставлено: Power Topics | Ebay

SCR и симистор

Два других распространенных выхода оптопары — тиристор и симистор.Оба типа имеют высокие коэффициенты передачи тока и обычно используются для управления цепями переменного тока с более высоким напряжением.

Оптоизолированный SCR В устройствах в качестве детектора используется кремниевый выпрямитель (SCR). Эти оптопары обычно используются в качестве повышающих устройств и имеют скорость переключения от низкой до средней.

Схема оптопары SCR. Изображение предоставлено: teacher.en

Оптоизолированный симистор имеет симисторный выход (триод для переменного тока).Симисторы похожи по конструкции на тиристоры, но в то время как тиристоры позволяют току течь только в одном направлении, симисторы допускают прохождение тока в обоих направлениях. Как и оптоизолированные тиристоры, симисторные оптопары обычно имеют очень высокие коэффициенты передачи тока.

Симисторный оптрон, используемый в базовой цепи. Изображение предоставлено: roysoala

Технические характеристики и параметры выбора

Характеристики ввода / вывода

часто характеризуются конфигурациями входных и выходных цепей.Например, входные характеристики состоят из информации об источнике света, такой как прямой ток светодиода, рассеиваемая мощность или длина волны. Спецификации вывода часто включают аналогичную информацию о детекторе устройства. Одна спецификация, общая для обеих цепей, — это напряжение изоляции.

Напряжение развязки иногда обозначается как напряжение развязки между входом и выходом и является одной из наиболее важных спецификаций оптопары. Напряжение развязки представляет собой максимальное напряжение, которое может быть приложено как к входным, так и к выходным цепям при сохранении гальванической развязки.

Коэффициент передачи по току

Коэффициент передачи тока, или CTR, описывает соотношение между выходным током и входным током, который его вызвал. Это минимальное значение, выраженное в процентах от входного тока. Типичные характеристики CTR составляют около 10-50%; эти устройства работают аналогично понижающим изолирующим трансформаторам. Оптопары, предназначенные для повышения тока в выходной цепи, часто с выходами фотодарлингтона, могут достигать 600% и более. Коэффициент передачи тока достигает максимального значения, когда входной источник света самый яркий.Знание CTR устройства необходимо для его настройки, чтобы эффективно контролировать выходной ток.

Стандарты

могут быть спроектированы и изготовлены в соответствии с одним или несколькими стандартами. В частности, семейство стандартов SMD 5962 включает в себя различные конструкции оптопар, которые соответствуют MIL PRF 38534 (Общие спецификации для микросхем).

Список литературы

Учебные пособия по электронике — Оптрон

Tronix Stuff — Знакомство с оптопарой

Изображение предоставлено:

Avago | REUK

Оптопары — работа, характеристики, интерфейс, схемы применения

ОПТООПАРЫ ИЛИ ОПТОИЗОЛЯТОРЫ — это устройства, которые обеспечивают эффективную передачу сигнала постоянного тока и других данных по двум ступеням цепи, а также одновременно поддерживают отличный уровень гальванической развязки между ними.

Оптопары особенно полезны там, где электрический сигнал должен быть передан через два каскада цепи, но с крайней степенью гальванической развязки между каскадами.

Устройства оптопары работают как переключатели логического уровня между двумя цепями. Они могут блокировать передачу шума через интегральные схемы, изолировать логические уровни от высоковольтной линии переменного тока и устранять контуры заземления.

Оптопары становятся эффективной заменой реле и трансформаторов для сопряжения каскадов цифровых схем.

Кроме того, частотная характеристика оптопары оказывается несравнимой в аналоговых схемах.

Внутренняя конструкция оптопары

Внутри оптопары имеется светодиод инфракрасного или ИК-излучения (обычно изготавливается из арсенида галлия). Этот ИК-светодиод оптически связан с соседним кремниевым фотодетектором, который обычно представляет собой фототранзистор, фотодиод или любой аналогичный светочувствительный элемент. Эти два дополнительных устройства герметично заключены в непрозрачный светонепроницаемый корпус.

На приведенном выше рисунке показан вид в разрезе типичной шестиконтактной микросхемы оптопары с двойным входом (DIP). Когда на клеммы, подключенные к ИК-светодиоду, подается соответствующее прямое смещение напряжения, он излучает изнутри инфракрасное излучение в диапазоне длин волн от 900 до 940 нанометров.

Этот ИК-сигнал попадает на соседний фотодетектор, который обычно представляет собой фототранзистор NPN (с чувствительностью, установленной на идентичной длине волны), и он мгновенно проводит, создавая непрерывность через его выводы коллектора / эмиттера.

Как видно на изображении, ИК-светодиод и фототранзистор установлены на соседних плечах рамки с выводами.

Выводная рамка выполнена в виде штамповки, вырезанной из тонкого проводящего листового металла, имеющего несколько ответвлений отделки. Изолированные подложки, которые используются для усиления устройства, создаются с помощью внутренних ответвлений. Соответствующая распиновка DIP соответственно развита из внешних ветвей.

После установления токопроводящих соединений между корпусом кристалла и соответствующими выводами рамки, пространство вокруг ИК-светодиода и фототранзистора герметизируется прозрачной смолой с ИК-поддержкой, которая ведет себя как «световод» или оптический волновод. между двумя ИК-устройствами.

Окончательно весь узел формуют из светонепроницаемой эпоксидной смолы, образующей DIP-корпус. В конце выводы выводной рамки аккуратно загнуты вниз.

Распиновка оптопары

На приведенной выше схеме показана распиновка типичной оптопары в DIP корпусе. Устройство также известно как оптоизолятор, поскольку между двумя микросхемами отсутствует ток, а только световые сигналы, а также потому, что ИК-излучатель и ИК-детектор имеют 100% электрическую изоляцию и изоляцию.

Другими популярными названиями, связанными с этим устройством, являются оптопары или изоляторы с фотонной связью.

Мы видим, что база внутреннего ИК-транзистора оканчивается на выводе 6 микросхемы. Эта база обычно остается неподключенной, поскольку основное назначение устройств — соединить две цепи через изолированный внутренний ИК-световой сигнал.

Точно так же контакт 3 имеет разомкнутую или неподключенную распиновку и не имеет значения. Внутренний ИК-фототранзистор можно превратить в фотодиод, просто закоротив и соединив базовый вывод 6 с эмиттерным выводом 4.

Однако указанная выше функция может быть недоступна в 4-контактных оптопарах или многоканальных оптопарах.

Характеристики оптопары

демонстрирует одну очень полезную характеристику, а именно ее эффективность связи света, называемую коэффициентом передачи тока или CTR.

Это соотношение улучшено за счет идеально совпадающего спектра сигнала ИК-светодиода со спектром обнаружения соседнего фототранзистора.

CTR, таким образом, определяется как отношение выходного тока к входному при номинальном уровне смещения конкретного устройства оптопары.Он представлен в процентах:

CTR = I _ced / I _f x 100%

Когда в спецификации предлагается CTR, равный 100%, это относится к передаче выходного тока 1 мА для каждого мА ток на ИК-светодиод. Минимальные значения CTR могут отличаться от 20 до 100% для разных оптопар.

Факторы, которые могут изменять CTR, зависят от мгновенных характеристик входного и выходного напряжения питания и тока устройства.

На рисунке выше показан график зависимости выходного тока внутреннего фототранзистора оптопары (I _CB ) от входного тока (I _F ), когда на его выводы коллектор / база подается VCB 10 В.

Важные спецификации оптопары

Некоторые из основных параметров спецификации оптопары можно изучить на основе данных, приведенных ниже:

Напряжение изоляции (Viso) : оно определяется как абсолютное максимальное напряжение переменного тока, которое может существовать на входе и выходе каскады выходной цепи оптопары, не причиняя никакого вреда устройству.Стандартные значения этого параметра могут находиться в диапазоне от 500 В до 5 кВ RMS.

VCE: можно понимать максимальное напряжение постоянного тока, которое может быть приложено к выводам фототранзистора устройства. Обычно это может составлять от 30 до 70 вольт.

Если : Это максимальный постоянный прямой ток, который может протекать через ИК-светодиод или I _RED . Это стандартные значения допустимой нагрузки по току, указанные для выхода фототранзистора оптопары, которая может находиться в диапазоне от 40 до 100 мА.

Время нарастания / спада : Этот параметр определяет логическую скорость отклика оптопары через внутренний ИК-светодиод и фототранзистор. Обычно это может составлять от 2 до 5 микросекунд как для подъема, так и для спада. Это также говорит нам о пропускной способности устройства оптрона.

Базовая конфигурация оптопары

На рисунке выше показана базовая схема оптопары. Величина тока, который может проходить через фототранзистор, определяется приложенным током прямого смещения ИК-светодиода или I _RED , несмотря на то, что они полностью разделены.

Пока переключатель S1 удерживается разомкнутым, ток через I _RED запрещен, что означает, что инфракрасная энергия недоступна для фототранзистора.

Это делает устройство полностью неактивным, что приводит к появлению нулевого напряжения на выходном резисторе R2.

Когда S1 замкнут, ток может течь через I _RED и R1.

Это активирует ИК-светодиод, который начинает излучать ИК-сигналы на фототранзистор, позволяя ему включиться, и это, в свою очередь, вызывает развитие выходного напряжения на R2.

Эта базовая схема оптрона особенно хорошо реагирует на входные сигналы переключения ВКЛ / ВЫКЛ.

Однако, при необходимости, схему можно модифицировать для работы с аналоговыми входными сигналами и генерирования соответствующих аналоговых выходных сигналов.

Типы оптопар

Фототранзистор любой оптопары может иметь множество различных выходных коэффициентов усиления и рабочих характеристик. Схема, поясняемая ниже, изображает шесть других форм вариантов оптопар, которые имеют свои собственные специфические комбинации IRED и выходного фотодетектора.

Первый вариант, приведенный выше, указывает на схему оптопары с двунаправленным входом и выходом фототранзистора с парой последовательно соединенных IRED на арсениде галлия для соединения входных сигналов переменного тока, а также для защиты от обратной полярности на входе.

Обычно этот вариант может иметь минимальный CTR 20%.

Следующий тип, приведенный выше, иллюстрирует оптрон, выход которого усилен кремниевым усилителем фотодарлингтона. Это позволяет ему производить более высокий выходной ток по сравнению с другим обычным оптопаром.

Благодаря элементу Дарлингтона на выходе оптопары этого типа могут обеспечивать минимальный CTR 500% при напряжении между коллектором и эмиттером от 30 до 35 вольт. Эта величина примерно в десять раз выше, чем у обычной оптопары.

Однако они могут быть не такими быстрыми, как другие обычные устройства, и это может быть значительным компромиссом при работе с соединителем фотодарлингтона.

Кроме того, эффективная полоса пропускания может быть уменьшена примерно в десять раз.Стандартные промышленные версии оптопар PhotoDarlington: от 4N29 до 4N33 и 6N138 и 6N139.

Вы также можете приобрести их в виде двух- и четырехканальных соединителей фотодарлингтона.

Третья схема выше показывает оптопару с IRED и фотодатчиком MOSFET с двунаправленным линейным выходом. Диапазон напряжения изоляции этого варианта может достигать 2500 вольт (среднеквадратичное значение). Диапазон напряжения пробоя может составлять от 15 до 30 вольт, а время нарастания и спада составляет около 15 микросекунд каждое.

Следующий вариант, приведенный выше, демонстрирует базовый оптофотосенсор на тиристоре или тиристоре. Здесь выход управляется через SCR. Напряжение изоляции соединителей типа OptoSCR обычно составляет от 1000 до 4000 вольт RMS. Он имеет минимальное напряжение блокировки от 200 до 400 В. Максимальный ток включения (I _vr ) может составлять около 10 мА.

На изображении выше показана оптопара с выходом фототриака. Такие выходные ответвители на основе тиристоров обычно имеют прямое запирающее напряжение (VDRM) 400 В.

Также доступны оптопары со свойством триггера Шмитта. Этот тип оптопары показан выше, который включает в себя оптосенсор на основе ИС, имеющий ИС триггера Шмитта, которая преобразует синусоидальную волну или любую форму импульсного входного сигнала в прямоугольное выходное напряжение.

Эти устройства на базе ИС-фотоприемников фактически спроектированы для работы по схеме мультивибратора. Напряжение развязки может составлять от 2500 до 4000 вольт.

Ток включения обычно указывается в диапазоне от 1 до 10 мА.Минимальный и максимальный рабочий уровни напряжения составляют от 3 до 26 вольт, а максимальная скорость передачи данных (NRZ) составляет 1 МГц.

Прикладные схемы

Внутреннее функционирование оптопар в точности аналогично работе дискретно настроенного узла ИК-передатчика и приемника.

Контроль входного тока

Как и любой другой светодиод, ИК-светодиоду оптопары также требуется резистор для управления входным током до безопасных пределов. Этот резистор можно подключить к светодиоду оптопары двумя основными способами, как показано ниже:

Резистор можно добавить последовательно либо с анодным выводом (a), либо с катодным выводом (b) IRED.

Оптопара переменного тока

В наших предыдущих обсуждениях мы узнали, что для входа переменного тока рекомендуется использовать оптопары переменного тока. Однако любую стандартную оптопару можно безопасно настроить с входом переменного тока, добавив внешний диод к входным контактам IRED, как показано на следующей схеме.

Эта конструкция также обеспечивает безопасность устройства от случайных условий обратного входного напряжения.

Цифровое или аналоговое преобразование

Чтобы получить цифровое или аналоговое преобразование на выходе оптопары, резистор может быть добавлен последовательно с контактом коллектора оптотранзистора или контактом эмиттера соответственно, как показано ниже:

Преобразование в Фототранзистор или фотодиод

Как указано ниже, выходной фототранзистор обычного 6-контактного DIP-оптопары можно преобразовать в выход фотодиода, соединив контакт 6 базы транзистора фототранзистора с землей и оставить эмиттер неподключенным или замкнуть его на pin6.

Эта конфигурация вызывает значительное увеличение времени нарастания входного сигнала, но также приводит к резкому снижению значения CTR до 0,2%.

Оптопара с цифровым интерфейсом

Оптопары могут быть превосходными, когда дело доходит до интерфейса цифрового сигнала, работая с различными уровнями питания.

могут использоваться для сопряжения цифровых ИС в идентичных семействах TTL, ECL или CMOS, а также в этих семействах микросхем.

Оптопары также являются фаворитами, когда речь идет о взаимодействии персональных компьютеров или микроконтроллеров с другими мейнфреймами или нагрузками, такими как двигатели, реле, соленоиды, лампы и т. Д.На приведенной ниже диаграмме показана схема сопряжения оптрона с цепями TTL.

Взаимодействие ИС TTL с оптопарой

Здесь мы видим, что IRED оптопары подключается к + 5 В и выходу затвора TTL, вместо обычного способа, который проходит между выходом TTL и землей.

Это связано с тем, что затворы TTL рассчитаны на очень низкие выходные токи (около 400 мкА), но предназначены для потребления тока с довольно высокой скоростью (16 мА). Следовательно, указанное выше соединение обеспечивает оптимальный ток активации для IRED, когда TTL низкий.Однако это также означает, что выходной отклик будет инвертирован.

Другой недостаток, который существует с выходом затвора TTL, заключается в том, что, когда его выход ВЫСОКИЙ или логическая 1, может генерировать уровень около 2,5 В, чего может быть недостаточно для полного выключения IRED. Оно должно быть не менее 4,5 В или 5 В для полного выключения IRED.

Чтобы исправить эту проблему, включен R3, который обеспечивает полное отключение IRED всякий раз, когда выход затвора TTL становится ВЫСОКИМ даже при 2,5 В.

Видно, что выходной контакт коллектора оптопары подключен между входом и землей ИС TTL.Это важно, потому что вход затвора TTL должен быть надлежащим образом заземлен, по крайней мере, ниже 0,8 В при 1,6 мА, чтобы обеспечить правильный логический 0 на выходе затвора. Следует отметить, что установка, показанная на рисунке выше, допускает неинвертирующий отклик на выходе.

Сопряжение КМОП ИС с оптопарой

В отличие от ТТЛ-аналога, КМОП-выходы ИС имеют возможность без проблем генерировать и потреблять токи достаточной величины до многих мАс.

Следовательно, эти ИС могут быть легко сопряжены с оптопарой IRED либо в режиме приемника, либо в режиме источника, как показано ниже.

Независимо от того, какая конфигурация выбрана на входе, R2 на выходе должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить полный размах выходного напряжения между состояниями логического 0 и 1 на выходе затвора КМОП.

Взаимодействие микроконтроллера Arduino и BJT с оптопарой

На приведенном выше рисунке показано, как согласовать выходной сигнал микроконтроллера или Arduino (5 В, 5 мА) с относительно высокой токовой нагрузкой через оптрон и каскады BJT.

При логике ВЫСОКОГО + 5В от Arduino оптопара IRED и фототранзистор остаются выключенными, и это позволяет Q1, Q2 и двигателю нагрузки оставаться включенными.

Теперь, как только выход Arduino становится низким, оптопара IRED активируется и включает фототранзистор. Это мгновенно заземляет базовое смещение Q1, отключая Q1, Q2 и двигатель.

Сопряжение аналоговых сигналов с оптопарой

Оптопара может также эффективно использоваться для сопряжения аналоговых сигналов на двух каскадных схемах путем определения порогового тока через IRED и последующей модуляции его прикладываемым аналоговым сигналом.

На следующем рисунке показано, как этот метод может быть применен для подключения аналогового аудиосигнала.

Операционный усилитель IC2 сконфигурирован как схема повторителя напряжения с единичным усилением. IRED оптрона может быть подключен к цепи отрицательной обратной связи.

Этот контур заставляет напряжение на R3 (и, следовательно, ток через IRED) точно следовать или отслеживать напряжение, которое прикладывается к выводу № 3 операционного усилителя, который является неинвертирующим входным выводом.

Этот вывод 3 операционного усилителя настроен на половину напряжения питания через цепь делителя потенциала R1, R2. Это позволяет модулировать вывод 3 сигналами переменного тока, которые могут быть аудиосигналом, и заставляет подсветку IRED изменяться в соответствии с этим аудиосигналом или модулирующим аналоговым сигналом.

Ток покоя или ток покоя, потребляемый для тока IRED, достигается при 1–2 мА через R3.

На выходной стороне оптопары ток покоя определяется фототранзистором. Этот ток развивает напряжение на потенциометре R4, значение которого необходимо отрегулировать так, чтобы он генерировал выходной сигнал покоя, который также был бы равен половине напряжения питания.

Эквивалент трекинг-модулированного выходного аудиосигнала извлекается через потенциометр R4 и отделяется через C2 для дальнейшей обработки.

Сопряжение симистора с оптопарой

можно идеально использовать для создания идеально изолированной связи между цепью управления с низким постоянным током и цепью управления симистором с высоким напряжением переменного тока.

Рекомендуется, чтобы сторона заземления входа постоянного тока была подключена к надлежащей линии заземления.

Полную установку можно увидеть на следующей схеме:

Вышеуказанная конструкция может использоваться для изолированного управления сетевыми лампами переменного тока, нагревателями, двигателями и другими подобными нагрузками.Эта схема не является управляемой установкой перехода через нуль, что означает, что триггер входа заставит симистор переключаться в любой точке формы сигнала переменного тока.

Здесь сеть, образованная R2, ​​D1, D2 и C1, создает разность потенциалов 10 В, полученную на входе линии переменного тока. Это напряжение используется для запуска симистора через Q1 всякий раз, когда сторона входа включается путем замыкания переключателя S1. Это означает, что пока S1 разомкнут, оптопара выключена из-за нулевого смещения базы Q1, которое удерживает симистор в выключенном состоянии.

В момент замыкания S1 активируется IRED, который включает Q1. Q1 впоследствии подключает 10 В постоянного тока к затвору симистора, который включает симистор, и в конечном итоге также включает подключенную нагрузку.

Следующая схема, представленная выше, разработана с использованием кремниевого монолитного переключателя нулевого напряжения CA3059 / CA3079. Эта схема позволяет симистору запускаться синхронно, то есть только во время перехода через нулевое напряжение формы сигнала цикла переменного тока.

При нажатии S1 операционный усилитель реагирует на это, только если цикл переменного тока на входе симистора составляет около нескольких мВ около линии пересечения нуля.Если входной триггер срабатывает, когда переменный ток не находится рядом с линией пересечения нуля, то операционный усилитель ждет, пока форма волны не достигнет точки пересечения нуля, и только после этого запускает симистор через положительную логику со своего контакта 4.

Эта функция переключения при переходе через нуль защищает подключенное устройство от внезапного сильного скачка и всплеска тока, поскольку включение выполняется на уровне перехода через нуль, а не когда переменный ток находится на более высоких пиках.

Это также устраняет ненужные радиочастотные шумы и помехи в линии электропередачи.Этот переключатель перехода через нуль на основе симистора с оптопарой можно эффективно использовать для создания SSR или твердотельных реле.

PhotoSCR и PhotoTriacs Optocoupler Application

Оптопары, имеющие фотодетектор в виде photoSCR и фото-симисторный выход, обычно рассчитаны на более низкий выходной ток.

Однако, в отличие от других оптопар, optoTriac или optoSCR обладают довольно высокой способностью выдерживать импульсный ток (импульсный), который может быть намного выше, чем их номинальные среднеквадратичные значения.

Для оптопар SCR спецификация импульсного тока может достигать 5 ампер, но это может быть в виде длительности импульса 100 микросекунд и рабочего цикла не более 1%.

С симисторными оптопарами спецификация перенапряжения может составлять 1,2 А, что должно длиться только 10 микросекундных импульсов с максимальным рабочим циклом 10%.

На следующих изображениях показано несколько прикладных схем с использованием симисторных оптопар.

На первой схеме можно увидеть photoTriac, сконфигурированный для включения лампы непосредственно от линии переменного тока.В этом случае лампа должна быть рассчитана на среднеквадратичное значение менее 100 мА и пиковое значение пускового тока менее 1,2 ампера для безопасной работы оптопары.

Вторая конструкция показывает, как можно настроить оптрон photoTriac для запуска ведомого симистора и последующего включения нагрузки в соответствии с любой предпочтительной номинальной мощностью. Эту схему рекомендуется использовать только с резистивными нагрузками, такими как лампы накаливания или нагревательные элементы.

На третьем рисунке выше показано, как две верхние схемы могут быть изменены для работы с индуктивными нагрузками, такими как двигатели.Схема состоит из R2, C1 и R3, которые генерируют фазовый сдвиг в цепи управления затвором симистора.

Это позволяет симистору выполнять правильное срабатывание. Резисторы R4 и C2 используются в качестве демпфирующей цепи для подавления и контроля всплесков напряжения из-за индуктивных обратных ЭДС.

Во всех вышеупомянутых приложениях размер R1 должен быть таким, чтобы на IRED подавался прямой ток не менее 20 мА для надлежащего срабатывание симисторного фотоприемника.

Приложение для счетчика скорости или детектора числа оборотов

На приведенных выше рисунках поясняется пара уникальных настраиваемых модулей оптопар, которые можно использовать для счетчиков скорости или приложений измерения частоты вращения.

Первая концепция представляет собой индивидуализированный узел соединитель-прерыватель с прорезями. Мы можем видеть щель в виде воздушного зазора между IRED и фототранзистором, которые установлены на отдельных коробках, обращенных друг к другу через щель воздушного зазора.

Обычно инфракрасный сигнал может проходить через слот без каких-либо блокировок, пока на модуль подается питание. Мы знаем, что инфракрасные сигналы можно полностью заблокировать, поместив на их пути непрозрачный объект. В обсуждаемом приложении, когда препятствие, такое как спицы колеса, может пройти через прорезь, это вызывает прерывание прохождения ИК-сигналов.

Затем они преобразуются в тактовую частоту на выходе клемм фототранзистора. Эта выходная тактовая частота будет варьироваться в зависимости от скорости колеса и может быть обработана для требуемых измерений. .

Ширина указанного паза может составлять 3 мм (0,12 дюйма). Фототранзистор, используемый внутри модуля с фототранзистором, должен быть указан с минимальным CTR около 10% в «открытом» состоянии.

Модуль фактически является копией стандартной оптопары со встроенным ИК-датчиком и фототранзистором, с той лишь разницей, что здесь они дискретно собраны внутри отдельных коробок с разделяющей их щелью с воздушным зазором.

Первый модуль выше может использоваться для измерения оборотов или как счетчик оборотов. Каждый раз, когда язычок колеса пересекает щель оптопары, фототранзистор выключается, генерируя единичный счет.

Прилагаемый второй дизайн показывает модуль оптопары, предназначенный для реагирования на отраженные ИК-сигналы.

IRED и фототранзистор установлены в отдельных отсеках модуля, поэтому обычно они не могут «видеть» друг друга. Однако два устройства установлены таким образом, что оба имеют общий угол фокусировки, равный 5 мм (0.2 дюйма) прочь.

Это позволяет модулю прерывателя обнаруживать близлежащие движущиеся объекты, которые нельзя вставить в тонкий слот. Этот тип оптического модуля с отражателем может использоваться для подсчета прохождения крупных объектов по ленточным конвейерам или объектов, скользящих по подающей трубе.

На втором рисунке выше мы видим модуль, применяемый в качестве счетчика оборотов, который обнаруживает отраженные ИК-сигналы между IRED и фототранзистором через зеркальные отражатели, установленные на противоположной поверхности вращающегося диска.

Расстояние между модулем оптопары и вращающимся диском равно фокусному расстоянию 5 мм пары эмиттерных детекторов.

Отражающие поверхности колеса могут быть выполнены с использованием металлической краски, ленты или стекла. Эти индивидуализированные модули дискретных оптопар могут также эффективно применяться для подсчета частоты вращения вала двигателя, измерения оборотов вала двигателя или вращения в минуту и ​​т. Д. Вышеупомянутая концепция фото-прерывателей и фоторефлекторов может быть построена с использованием любого опто-детекторного устройства, такого как фотодарлингтон, photoSCR, и устройства photoTriac в соответствии со спецификациями конфигурации выходной цепи.

Сигнализация вторжения в дверь / окно

Вышеупомянутый модуль прерывателя оптоизолятора может также эффективно использоваться в качестве сигнализатора вторжения в дверь или окно, как показано ниже:

Эта схема более эффективна и проста в установке, чем обычное реле защиты от проникновения с магнитным герконом тревога.

Здесь схема использует таймеры IC 555 в качестве однократного таймера для подачи сигнала тревоги.

Паз воздушного зазора оптоизолятора заблокирован рычажным креплением, которое также встроено в окно или дверь.

В случае открытия дверцы или окна, блокировка в слоте устраняется, и светодиод IR достигает фототранзисторов и активирует однократный моностабильный каскад IC 555.

IC 555 мгновенно включает пьезозуммер, предупреждающий о вторжении.

Оптопары — обзор | Темы ScienceDirect

ADuM130x / ADuM140x: Многоканальные продукты

В дополнение к многочисленным улучшениям производительности, обсуждавшимся ранее, технология i Coupler ^® также предлагает огромные преимущества с точки зрения интеграции.Оптические помехи очень затрудняют реализацию многоканальных оптопар.

Трансформаторы на основе технологии i Coupler ^® могут быть легко интегрированы в один кристалл. Кроме того, один канал данных может передавать сигналы в одном направлении, скажем, от верхней катушки к нижней катушке, в то время как соседний канал может передавать сигнал в другом направлении, от нижней катушки к верхней катушке. Это возможно благодаря двунаправленной природе индуктивной связи.

Дополнительные продукты состоят из пяти трех- и четырехканальных продуктов, охватывающих все возможные конфигурации направленности каналов. Помимо обеспечения гибких конфигураций каналов, они поддерживают операции 3 В и 5 В по обе стороны от изолирующего барьера и поддерживают использование этих изоляторов в качестве преобразователей уровня. Например, на одной стороне может быть 2,7 В, а на другой — 5,5 В. Краевая симметрия 2 нс сохраняется во всех возможных конфигурациях питания при всех температурах от -40 ° C до 100 ° C.Возможность смешивать двунаправленные каналы изоляции в одном пакете позволяет пользователям уменьшить размер и стоимость своих систем.

Для ADuM1100 используются два трансформатора для передачи одного канала данных. Один предназначен для передачи импульсов, представляющих передний фронт сигнала или обновления входного высокого уровня, а другой предназначен для передачи импульсов, представляющих задний фронт сигнала или обновления входного низкого уровня. В семействе продуктов ADuM130x / ADuM140x для каждого канала данных используется один трансформатор.ADuM140x, показанный на рис. 2-38, имеет всего четыре трансформатора. Передний и задний фронт кодируются по-разному, и закодированные импульсы объединяются в одном трансформаторе; в результате приемник несет ответственность за декодирование импульсов, чтобы определить, относятся ли они к переднему или заднему фронту. Выходной сигнал затем реконструируется соответствующим образом (рисунок 2-39).

Рисунок 2-38 :. Фотография кристалла ADuM140X

Рисунок 2-39 :. Блок-схемы для ADuM1400 (A), ADuM1401 (B) и ADuM1402 (C)

Разумеется, использование одного трансформатора на канал данных влечет за собой убытки, а не использование двух трансформаторов на канал данных.Задержка распространения больше для архитектуры с одним трансформатором из-за дополнительного времени, необходимого для кодирования и декодирования. Штраф за пропускную способность вряд ли имеет значение, даже при входной скорости 100 Мбит / с.

В отличие от ADuM1100, ADuM130x / ADuM140x использует специальный трансформаторный чип, отдельный от интегральной схемы приемника. Такое разделение демонстрирует простоту интеграции для технологии сопряжения i . Помимо автономных многоканальных изоляторов, технология сопряжения i может быть встроена в другие ИС сбора данных и управления, чтобы сделать использование изоляции еще более прозрачным.Следовательно, в будущем разработчики систем смогут посвящать свое время улучшению функциональности системы, а не беспокоиться об изоляции.

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА ОПТОВАРОВ -… / optocouplers-cross-reference.pdf / PDF4PRO

1 ОПТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ CROSS ССЫЛКАINDEX1. SHARP .. 12. TOSHIBA .. 23. SIEMENS .. 64. QTC .. 95. HEWLETT-PACKARD .. 116. LITE-ON .. 147. MOTOROLA .. 168. Наличие ленты и катушки .. 189. Стандарты безопасности. 19 ТВЕРДОЕ РЕЛЕ КРЕСТ REFERENCEINDEX1.202. CP CLARE .. 213. 224. Доступность ленты и катушки .. 255. Стандарты безопасности .. 26A = Прямая электрическая / механическая заменаB = Прямая электрическая вставная замена Вероятно незначительная разницаC = Та же электрическая функция / Отсутствие падения в электрическом / механическом ЗаменаD = без кросс-оптопары CROSS Ссылка SharpCross (точная альтернатива) Упаковка Совет (и) для продажи Код Комментарий (и) PC100Нет Cross14 Pin DIPDPC101No Cross14 Pin DIPDPC110PS26516 Pin DIPPS2561-1 / PS2501-1 4 Pin / PS Замена 4-контактного штыря Меньшая стоимость APC112PS26516 Штифт DIPPS2561-1 / PS2501-1 Замена 4-штырька Меньшая стоимость APC113PS26526 Штифт DIPPS2561-1 / PS2501-1 Замена 4-штырька Меньшая стоимость APC120PS2561-14 Штырь DIPAPC121PS2561-14 Штифт DIPAPC123PS2561-14 Штифт DIPAPC1235 14-контактный SSOP4-контактный сменный блок SSOP Более низкая стоимость, меньший контакт C6 по сравнению с 4-контактным SOP PC354PS2705-14-контактный SOP (наша высота ниже) APC355 NTPS2702-14 Pin SOP (наша высота ниже) APC356 NTPS2701-14 Pin SOP (Наша высота ниже) APC357 NTPS2701-14 Pin SOP (Наша высота ниже) APC3Q64PS2705-416 Pin SOP (Наша высота ниже) APC3Q67PS2701-416 Pin SOP (Наша высота ниже)

2 APC400Нет муфты типа CrossIC DPC401Нет муфты типа CrossICDPC410PS97015 Штыревой SOP (наша высота ниже) APC417PS8701 5-контактный DIP (наша высота ниже) APC419Нет перекрестного DPC450 TNo CrossDPC452PS27321-14 Pin SOP (наша высота ниже VIP250162) B50162 / PS2561 Более низкая стоимость 4-контактный мм против 10 мм PC703 VPS26016-контактный DIPPS2501-1 / PS2561 Более низкая стоимость 4-контактный мм против 10 мм PC713 VPS26016-контактный DIPPS2501-1 / PS2561 Более низкая стоимость 4-контактный мм против 10 мм PC714 VPS26026-контактный DIPPS2501-1 / PS2561 Более низкая стоимость 4 Вывод, мм против 10 мм, PC715, VPS26046, вывод DIPPS2502-1 / PS2562-1, более низкая стоимость, 4 вывода, мм против 10 мм. мм против 10 мм PC724 VPS26226 Pin DIPPS2521-1 Более низкая стоимость 4 Pin мм против 10 мм PC725PS26326 Pin DIPPS2532-1 Lowe r Стоимость 4 штыря, мм против 10 мм PC727No Cross6 Pin DIPDPC729No Cross6 Pin DIPDPC733PS26056 Pin DIPPS2505-1 / PS2565-1 Более низкая стоимость 4 мм против 10 мм PC733 HPS26256 Pin DIPPS2525-1 Более низкая стоимость 4 Pin мм против 10 мм PC810PS2561-1 (PS2501-1) 4 Контакт DIPAPC812PS2561-1 (PS2501-1)

3 4-контактный DIPAPC813PS2565-1 (PS2505-1) 4-контактный DIPAPC814PS2565-1 (PS2505-1) 4-контактный DIPAPC815PS2502-1 (PS2562-1) 4-контактный DIPPS2502-116 дешевле -1 (PS2501-1) 4-контактный DIPAPC817PS2561-1 (PS2501-1) 4-контактный DIPAPC818PS2561-1 (PS2501-1) 4-контактный DIPAPC824PS2505-2 (PS2565-2) 8-контактный DIPPS2505-2 дешевле APC825PS2502-2 (PS2562- 2) 8-контактный DIPPS2502-2 дешевле APC826PS2501-2 (PS2561-2) 8-контактный DIPPS2501-2 дешевле APC827PS2501-2 (PS2561-2) 8-контактный DIPPS2501-2 дешевле APC8298 контакт DIPPS2505-2 заменяет CPC844PS2505-4 ( -4) 16-контактный DIPPS2505-4 дешевле APC845PS2502-4 (PS2562-4) 16-контактный DIPPS2502-4 дешевле APC846PS2501-4 (PS2561-4) 16-контактный DIPPS2501-4 дешевле APC847PS2501-4 (PS2561-4) 16-контактный DIPPS2501-4 — нижний C ostA1A = Прямая электрическая / механическая заменаB = Прямая электрическая замена по требованию. Вероятно, незначительная разница C = Та же электрическая функция / Отсутствие электрической / механической замены D = Нет CrossSharpCross (точная альтернатива) Пакет Совет по продажам Код Комментарий (и) PC851PS2532-14 Pin Тип DIP 300V Vceo с низким CTRCPC852PS2532-14-контактным DIPAPC853PS2532-14-контактным DIPAPC853 HPS2533-1 4-контактным DIPAPC8D52PS2532-28-контактным DIP-контактом APC8Q52PS2532-48-контактом DIPAPC865PS2532-14-контактным DIPAPC875PS25328-1425-контактным разъемом DIPC1-1 DIPAPC875PS25328-14 DIPC110-DIPC1 4-контактный DIP APC8D66PS2501-2 (PS2561-2) 4-контактный DIPPS2501-2 дешевле APC8Q66PS2501-4 (PS2561-4)

4 16-контактный DIPPS2501-4 дешевле APC900V6 Pin DIPDPC900VQ6 Pin DIPDPC901V28 Pin DIPDPC90 Pin DIPDPC90 Pin DIPDPC90 DIPDPC910 Вывод XPS96018 DIPAPC91D108 Вывод DIPDPC911PS96118 Вывод DIPAPC912 XPS96118 Вывод DIPAPC9158 Вывод DIPDPC917 Вывод XPS86028 Вывод DIPAPC918 Вывод XPS86028 Вывод DIPAPC922PS96348 Вывод DIPAPC923IPC963PS963 PC928 DPC929 DPC930 DPC931 DPC932 DPC933 DPC934 DPC935 DPC9D10 DPC9D17D6N135PS86018 Pin DIPA6N136PS86018 Pin Pin DIPA6N137PS96018 DIPA6N138D6N139 DToshibaCross (Exact Alternate) PackageSales Совет (s) Код Комментарий (ы) 4N25PS26016 Pin DIPPS2501-1 / PS2561-1 Низкая стоимость 4 Pin ReplacementB4N25 APS26016 Pin DIPPS2501-1 / PS2561-1 Более низкая стоимость замены 4-контактного контакта B4N26PS26016-контактный разъем DIPPS2501-1 / PS2561-1 Более низкая стоимость замены 4-го контакта B4N27PS26016-контактный разъем DIPPS2501-1 / PS2561-1 Более низкая стоимость замены 4-го контакта B4N28PS26016 Контактный контакт DIPPS2501-1 / PS2561-1 Более низкая стоимость замены 4-го контакта B4N29 -1 / PS2562-1 Более низкая стоимость замены 4 контактов B4N29 APS26036 Контакт DIPPS2502-1 / PS2562-1 Более низкая стоимость замены 4 контактов B4N30PS26036 Замена четырех контактов B4N31PS26036 Более низкая стоимость 4 контактов Замена B4N32PS26036 Штифт DIPPS2502-1 / PS2562-1 Более низкая стоимость 4-контактной замены B2A = Прямая электрическая / механическая заменаB = Прямая электрическая вставная замена Вероятно незначительная разница C = Sam e Электрическое функционирование / не выпадает

5 Электрическая / механическая замена D = Нет CrossToshibaCross (точная альтернатива) Продажи Совет (и) Код Комментарий (и) 4N32 APS26036 Контакт DIPPS2502-1 / PS2562-1 Более низкая стоимость замены 4 контактов B4N33PS26036 Контакт DIPPS2502-1 / PS2562-1 Более низкая стоимость замены 4 контактов B4N35PS26016 Более низкая стоимость замены 4 контактов B4N36PS26016 DIPPS2501-1 / PS2561-1 Более низкая стоимость замены 4 контактов B4N37PS26016 Контакт DIPPS2501-1 / PS2561-1 Более низкая стоимость замены 4 контактов B4N38 -1 / PS2561-1 Более низкая стоимость замены 4 контактов B4N38 APS26016 Контакт DIPPS2501-1 / PS2561-1 Более низкая стоимость замены четырех контактов B6N135PS86018 Контакт DIPA6N136PS86018 Контакт DIPA6N137PS96018 Контакт DIPA6N138D6N139 DCNY17-2660 Pin DIPA6N138D6N139 DCNY17-2660 Контакт DIPA6N138D6N139 DCNY17-2660 PIN2602 Штырь SOPBTLP112 APS87015 Штифт SOPBTLP113 DTLP114 APS87015 Штифт SOPBTLP115PS97015 Штифт SOPBTLP115 APS97015 Штифт SOPBTLP120PS2705-14 Штифт SOPATLP120-4PS2705-4121 Штифт SOPATLP120-4PS2705-4121 9270PL9 Штифт S2701-416 Штифт SOPATLP124PS2701-14 Штифт SOPATLP124-4PS2701-416 Штифт SOPATLP126PS2705-14 Штифт SOPATLP126-4PS2705-416 Штифт SOPATLP127PS2732-14 Штифт SOPATLP127-4PS432-1 Нижний штифт SOPATLP130No Штифт SOPATLP130No Замена 4 штифтов с меньшими затратамиCTLP137No Cross4 Pin SOPPS2701-1 Замена 4 Pin с меньшими затратамиCTLP141 GNo Cross4 Pin SOPDTLP160 GNo Cross4 Pin SOPDTLP160 JNo Cross4 Pin SOPDTLP16 GJNo Cross4 Pin SOPDTLP161 JNo Cross4 Pin SOPDTLP161 JNo Cross4 Pin SOPDTLP161 JNo Cross4 Pin SOPDTLP191 БНО Cross4 Pin SOPDTLP215No Cross6 Pin DIPDTLP216No Cross6 Pin DIPDTLP227 Gno Cross4 Pin DIPPS7141-1A 6 Pin Низкая стоимость ReplacementCTLP227G-2PS7141-2A8 Pin DIPBTLP250No Cross8 Pin DIPDTLP251No Cross8 Pin DIPDTLP280PS2805-14 Pin SSOPATLP280-4PS2805-416 Pin SSOPATLP296 GPS7141-2A8 Pin DIPBTLP320PS2525- 14-контактный DIPATLP320-2PS2525-28-контактный DIPATLP320-4PS2525-416-контактный DIPATLP321PS2561-1 (PS2501-1) 4-контактный DIPA3A = Di Прямая электрическая / механическая замена B = Прямая электрическая замена при одновременном включении Вероятно незначительная разница C = Та же электрическая функция / Отсутствие выпадения электрической / механической замены D = Нет CrossToshibaCross (точная альтернатива) Пакет Совет (и) по продажам Код Комментарий (и) TLP321-2PS2501-2 ( PS2561-2) 8-контактный DIPPS2501-2 дешевле, чем PS2561-2 ATLP321-4PS2501-4 (PS2561-4)

7 16-контактный DIPPS2501-4 имеет более низкую стоимость, чем PS2561-2 ATLP330PS26256 Pin DIPATLP331PS2603716 Pin DIPATLP332PS26026 Pin Контакт DIPATLP504 ANo Cross8 Pin DIPOld Telecom Pinout PS2505-2 является ближайшим CROSS и ниже CostCTLP504-2No Cross16 Pin DIPOld Telecom Pinout PS2505-4 является ближайшим CROSS и ниже CostCTLP512No Cross8 Pin DIPPS1481422 аналогичным функциям DIPPS9601 — ближайший CROSS с той же функцией CTLP521-1PS2561-1 (PS2501-1) 4-контактный DIPATLP521-2PS2501-28-контактный DIPATLP521-4PS2501-416-контактный DIPATLP523PS2532- 14 контактный контактный DIPATLP523-2PS2532-28 DIPATLP523-4PS2532-416 Pin DIPATLP525 GNO Cross4 Штифт DIPDTLP525G-2No Cross8 Штифт DIPDTLP525G-4NO Cross16 Штифт Штифт DIPDTLP531PS26016 DIPATLP532PS26026 Штифт Штифт DIPATLP535PS26016 DIPATLP541 GNO Cross6 Штифт DIPDTLP542 GNO Cross6 Штифт Штифт DIPDTLP550PS86028 DIPATLP552PS96018 Штифт DIPATLP553No CrossDTLP555No CrossDTLP557No Cross8 Штифт DIPPS9634 является ближайшим + Перекрестным же functionCTLP558No Cross8 Штифта DIPPS9601 является ближайшим + Перекрестным же functionCTLP559PS86018 Штифт DIPBTLP560 GNO Cross6 Штифта DIPDTLP560 Jno Cross6 Штифта DIPDTLP561 GNO Cross6 Штифта DIPDTLP561 Jno Cross6 контакта DIPDTLP570PS26046 контакта DIPBTLP571PS26036 контакта DIPBTLP572PS26346 контакта DIPATLP582No CrossDTLP590 БНА Cross6 Штифт DIPDTLP591 БЕН Cross6 Контакт DIPDTLP620PS2565-1 (PS2501)

8 4-контактный DIPATLP620-2PS2565-2 (PS2505-2) 4-контактный DIPATLP620-4PS2565-4 (PS2505-4) 4-контактный DIPATLP621PS2561-1 (PS2501-1) 421-2PSATLP6 2 (PS2501-2) 8-контактный DIPATLP621-4PS2561-4 (PS2501-4) 16-контактный DIPATLP624PS2503-14 Вывод DIPBTLP624-2PS2503-28 Вывод DIPBTLP624-4PS2503-416 Вывод DIPBTLP626PS2565-14 Вывод DIPATLP626-2PS2565-28 Вывод DIPATLP626-4PS2565-416 Вывод DIPATLP627PS2532-14 Вывод DIPATLP6324-26-2 DIPATLP416-214 Механическая замена B = Прямая электрическая замена с возможностью незначительной разницы C = Та же электрическая функция / Отсутствие электрической / механической замены D = Нет CrossToshibaCross (точная альтернатива) Упаковка Совет (и) Код Комментарий (и) TLP628PS2533-14 Контакт DIPCTLP628-2PS2533-28 Pin Pin DIPCTLP628-4PS2533-416 DIPCTLP629PS2521-14 Pin DIPATLP629-2PS2521-28 Pin Pin DIPATLP629-4PS2521-416 DIPATLP630PS26056 Pin DIPATLP631PS26016 Pin DIPATLP632PS26026 Pin DIPATLP633PS26016 Pin Pin DIPATLP634PS26026 DIPATLP641 Gno CrossDTLP647 Gno CrossDTLP647 Jno CrossDTLP651PS86018 Pin DIPATLP665 Gno CrossDTLP665 GFNo CrossDTLP665 Jno CrossDTLP665 JFNo CrossDTLP666 GNo CrossDTLP666 GFNo CrossDTLP666 JNo CrossDTLP666 JFNo CrossDTLP668No CrossDTLP721PS2565-14 Pin DIP ATLP721 FPS2561L1-14 контактный DIP Специальный Ведущий BendATLP731PS26516 Штифт DIPBTLP731 (LF2)

9 PS26516 Штифт Штифт DIPATLP733PS26516 DIPBTLP733 FPS26526 Штифт Штифт DIPATLP734PS26516 DIPBTLP734 FPS26526 Штифт DIPATLP741 GNO Cross6 Штифт DIPDTLP741 Jno Cross6 Штифт DIPDTLP747 GNO Cross6 Штифт DIPDTLP747 Jno Cross6 Штифт Штифт DIPDTLP750PS86028 DIPATLP751PS86018 Pin DIPATLP759PS86028 Pin DIPBTLP762 Jno Cross6 Pin DIPDTLP763 Jno Cross6 Pin DIPDTLP2200No CrossDTLP2530No CrossDTLP2531No CrossDTLP2601PS96018 Pin DIPCTLP2630No CrossDTLP3502No CrossDTLP3502 Ano CrossDTLP3503No CrossDTLP3503 Ano CrossDTLP3506No CrossDTLP3507No CrossDTLP3520No CrossDTLP3520 Ano CrossDTLP3521No CrossDTLP3526No CrossDTLP3527No CrossD5A = Прямой электрический / механический ReplacementB = Direct Электрические Drop-In Замена Вероятно Незначительное DifferenceC = Same Электрические функции / Отсутствие замены электрической / механической части D = Нет CrossToshibaCross (точная альтернатива) ПакетПродажа Совет (и) Код Комментарий (и) TLP3530Нет CrossDNote.

10 LF1 / LF4 / LF5 = Поверхностные отводы для выводов различных типов LF2 = Особые мм отводы (опция NEC L1) TPL / TPR = Спецификация ленты и катушки TP1 / TP4 / TP5 = Характеристики ленты и катушки SiemensCross (точная альтернатива) ) Код Комментарий (и) 4N32PS26036 Штырь DIPPS2502-1 / PS2562-1 Замена 4 штырьков Меньшая стоимость B4N33PS26036 Штырь DIPPS2502-1 / PS2562-1 Замена 4 штырей Меньшая стоимость B4N39Нет КроссD6N135PS86018 Штифт DIPA6N136PS86018 Штырь DIPA6N138No Штырь DIPA6N138No 46018 Меньшая стоимость замены штифта Ah21AA1PS26256 Штифт DIPPS2525-1 Замена 4 штифта Меньшая стоимость 1 Замена 4-контактного штыря Меньшая стоимость AIL1PS26016 Штифт DIPPS2501-1 / PS2561-1 Меньшая стоимость замены 4-штыря wer CostBCheck Номинальная мощностьIL55PS26036 Контакт DIPPS2502-1 / PS2562-1 4-контактный Замена Нижний

Sharp% 20оптопара% 20cross% 20 Справочный лист данных и примечания по применению