Конструкция оптронов

1. Оптроны с закрытым оптическим каналом (рисунок 1.60).

1 – измеритель;

2 – оптически прозрачный клей;

3 – фотоприемник.

3

2

1

Рисунок 1.60 – Оптрон с закрытым оптическим каналом

Излучатель и фотоприемник помещают в корпус и заливают оптически прозрачным клеем.

2. Оптроны с открытым оптическим каналом:

• с воздушным зазором между излучателем и фотоприемником (рисунок 1.61);

Рисунок 1.61 – Оптрон с воздушным зазором

U

Ф

• с внешним объектом, когда световой поток излучателя попадает в фотоприемник, отражаясь от какого-либо внешнего объекта (рисунок 1.62).

Рисунок 1.62 – Оптрон с внешним объектом

Типы оптопар, параметры и характеристики

Резисторные оптопары. Они имеют в качестве излучателя сверхмощную лампочку накаливания или светодиод. Приемником излучения является фоторезистор, который может работать как на постоянном, так и на переменном токе.

Условное обозначение и схема включения резисторной оптопары показаны на рисунке 1.63.

E

R_н

U_упр

Рисунок 1.63 – Условное обозначение и схема включения резисторной оптопары

Выходная цепь питается от источника (=) или (~) напряжения Е_и, имеет нагрузку R_н. Напряжение управления U_упр, подаваемое на светодиод, управляет током в нагрузке.

Параметры резисторных оптопар:

• Max токи и напряжения на входе и на выходе;

• R_вых при нормальной работе и R_т.вых (темновое выходное сопротивление);

• R изоляции;

• время включения и выключения, характеризующее инерционность прибора.

Характеристики:

• входные ВАХ;

• передаточная (зависимость R_вых = f (I_вых).

Применяются: для коммутации, для автоматического регулирования усиления, для связи между каскадами, для управления бесконтактными делителями напряжения и т. д.

Диодные оптопары. Они содержат обычно кремниевый фотодиод и арсенид-галлиевый светодиод (рисунок 1.64).

Рисунок 1.64 – Условное обозначение и схема включения диодной оптопары

Параметры диодных оптопар:

• входные и выходные напряжения и токи;

• коэффициент передачи тока (т. е. I_вых / I_вх);

• время нарастания и время схода выходного сигнала.

Применение диодных оптопар очень разнообразно:

• для создания импульсных трансформаторов, не имеющих обмоток;

• для передачи сигналов между блоками РЭА;

• для управления работой микросхем.

Транзисторные оптопары имеют в качестве излучателя Ga As-светодиод, а в качестве приемника излучения – биполярный кремниевый фототранзистор (рисунок 1.65).

Рисунок 1.65 – Условное обозначение и схема включения транзисторной оптопары

В качестве приемника может также использоваться однопереходный и полевой транзисторы.

Основные параметры аналогичны параметрам резисторных оптопар. Дополнительно указываются mах токи, напряжения и мощность, относящиеся к входной цепи, темновой ток фототранзистора, время включения и время выключения.

Оптопары этого типа работают обычно в ключевом режиме и применяются в коммутаторных схемах, в устройствах связи различных датчиков с измерительными блоками, в качестве реле.

Тиристорные оптопары имеют в качестве фотоприемника кремниевый фототиристор и применяются исключительно в ключевых режимах (рисунок 1.66).

Рисунок 1.66 – Условное обозначение и схема включения тиристорной оптопары

Применение: схемы для формирования мощных импульсов, управления и коммутации различных устройств с мощными нагрузками.

Параметры:

• входные и выходные токи и напряжения;

• время включения и выключения;

• параметры изоляции между входной и выходной цепями.

Достоинства оптронов:

• отсутствие электрической связи между входом и выходом и обратной связи между фотоприемником и излучателем, т. к. R_изол. = 1012 − 1014 Ом.;

• широкая полоса частот колебаний пропускаемых оптроном. Возможность передачи сигналов с частотой от нуля до 1013 − 1014 Гц;

• высокая помехозащищенность оптического сигнала, т. е. его невосприимчивость к воздействию внешних электромагнитных полей;

• возможность управления выходными сигналами путем воздействия на оптическую часть прибора.

Недостатки:

• большая потребляемая мощность, из-за того, что дважды происходит преобразование энергии;

• значительное влияние температуры и радиации на свойства оптронов;

• заметное «старение», т. е. ухудшение параметров с течением времени;

• высокий уровень собственных шумов.