Konektor optik dan aplikasinya
Sebuah optocoupler (atau optocoupler, demikian sebutannya baru-baru ini) secara struktural terdiri dari dua elemen: emitor dan photodetector, bersatu, sebagai suatu peraturan, dalam wadah tertutup yang umum.
Ada banyak jenis optocoupler: resistor, dioda, transistor, thyristor. Nama-nama ini menunjukkan jenis fotodetektor. Sebagai emitor, LED inframerah semikonduktor dengan panjang gelombang dalam kisaran 0,9 … 1,2 mikron biasanya digunakan. LED merah, emitter electroluminescent, dan lampu pijar miniatur juga digunakan.
Tujuan utama optocoupler adalah untuk menyediakan isolasi galvanik antara sirkuit sinyal. Berdasarkan hal ini, prinsip umum pengoperasian perangkat ini, terlepas dari perbedaan dalam fotodetektor, dapat dianggap sama: sinyal listrik input yang tiba di emitor diubah menjadi fluks cahaya, yang bekerja pada fotodetektor, mengubah konduktivitasnya. .
Jika fotodetektor adalah fotoresistor, maka resistansi cahayanya menjadi ribuan kali lebih kecil dari resistansi asli (gelap) jika fototransistor - penyinaran basisnya menghasilkan efek yang sama seperti ketika arus diterapkan ke basis transistor konvensionaldan terbuka.
Akibatnya, sinyal terbentuk pada keluaran optocoupler, yang secara umum mungkin tidak identik dengan bentuk masukan, dan rangkaian masukan dan keluaran tidak terhubung secara galvanis. Massa dielektrik transparan yang kuat secara elektrik (biasanya polimer organik) ditempatkan di antara sirkuit input dan output optocoupler, yang resistansinya mencapai 10 ^ 9 ... 10 ^ 12 Ohm.
Optocoupler yang diproduksi industri diberi nama berdasarkan sistem penunjukan perangkat semikonduktor saat ini.
Huruf pertama penunjukan optocoupler (A) menunjukkan bahan awal emitor - galium arsenide atau larutan padat galium-aluminium-arsenik, yang kedua (O) berarti subkelas - optocoupler; yang ketiga menunjukkan jenis perangkat itu: P - resistor, D - diode, T - transistor, Y - thyristor. Berikutnya adalah angka, yang berarti angka perkembangan, dan huruf - kelompok tipe ini atau itu.
Perangkat optocoupler
Emitor - LED yang tidak dibungkus - biasanya ditempatkan di bagian atas casing logam, dan di bagian bawah, pada dudukan kristal, adalah fotodetektor silikon yang diperkuat, misalnya, fotothyristor. Seluruh ruang antara LED dan photothyristor diisi dengan massa transparan yang mengeras. Pengisian ini ditutupi dengan lapisan yang memantulkan sinar cahaya ke dalam, yang mencegah cahaya menyebar ke luar area kerja.
Desain yang sedikit berbeda dari penggandeng optik resistor yang dijelaskan... Di sini lampu mini dengan filamen pijar dipasang di bagian atas badan logam, dan fotoresistor berdasarkan kadmium selenium dipasang di bagian bawah.
Fotoresistor diproduksi secara terpisah, pada dasar sital yang tipis. Film dari bahan semikonduktor, kadmium selenida, disemprotkan padanya, setelah itu elektroda yang terbuat dari bahan konduktif (misalnya aluminium) terbentuk. Kabel keluaran dilas ke elektroda. Sambungan kaku antara lampu dan alasnya disediakan oleh massa transparan yang mengeras.
Lubang pada rumahan kabel optocoupler diisi dengan kaca. Sambungan penutup yang rapat dan alas bodi dipastikan dengan pengelasan.
Karakteristik arus-tegangan (CVC) dari optocoupler thyristor kira-kira sama dengan optocoupler tunggal thyristor… Dengan tidak adanya arus input (I = 0 — karakteristik gelap), photothyristor hanya dapat menyala pada nilai tegangan yang sangat tinggi yang diterapkan padanya (800 … 1000 V). Karena penerapan tegangan tinggi seperti itu secara praktis tidak dapat diterima, kurva ini murni masuk akal secara teoretis.
Jika tegangan operasi langsung (dari 50 hingga 400 V, tergantung pada jenis optocoupler) diterapkan ke fotothyristor, perangkat hanya dapat dihidupkan ketika arus input disuplai, yang sekarang menjadi arus penggerak.
Kecepatan switching optocoupler tergantung pada nilai arus input. Waktu peralihan tipikal adalah t = 5 … 10 μs. Waktu mematikan optocoupler terkait dengan proses resorpsi pembawa arus minoritas di persimpangan fotothyristor dan hanya bergantung pada nilai arus keluaran yang mengalir.Nilai sebenarnya dari waktu trip berada di kisaran 10 … 50 μs.
Arus keluaran maksimum dan operasi optocoupler fotoresistor menurun tajam ketika suhu sekitar naik di atas 40 derajat Celcius. Resistansi keluaran optocoupler ini tetap konstan hingga nilai arus input 4 mA, dan dengan peningkatan lebih lanjut pada arus input (ketika kecerahan lampu pijar mulai meningkat) berkurang tajam.
Selain yang dijelaskan di atas, ada optocoupler dengan apa yang disebut saluran optik terbuka. Di sini, iluminator adalah LED inframerah, dan detektor foto dapat berupa fotoresistor, fotodioda, atau fototransistor. Perbedaan antara optocoupler ini adalah radiasinya padam, dipantulkan oleh beberapa objek eksternal dan kembali ke optocoupler, ke photodetector. Dalam optocoupler seperti itu, arus keluaran dapat dikontrol tidak hanya oleh arus masukan tetapi juga dengan mengubah posisi permukaan reflektif luar.
Dalam optocoupler saluran optik terbuka, sumbu optik emitor dan penerima sejajar atau sedikit miring. Ada desain optocoupler semacam itu dengan sumbu optik koaksial. Perangkat semacam itu disebut optocoupler.
Penerapan otron
Saat ini, optocoupler banyak digunakan, terutama untuk menggabungkan blok logika mikroelektronik yang mengandung elemen diskrit yang kuat dengan aktuator (relai, motor listrik, kontaktor, dll.), Serta untuk komunikasi antara blok logika yang memerlukan isolasi galvanik, modulasi perubahan konstan dan perlahan. tegangan, konversi pulsa persegi panjang dalam osilasi sinusoidal, kontrol lampu yang kuat dan indikator tegangan tinggi.