Схемы и типы опторазвязки

2016-09-21 · publikacii / electro · архивная версия

Из-за проблем, связанных с разными уровнями сигналов по току или напряжению, часто возникает необходимость входы/выходы приборов электрически изолировать от входов/выходов микропроцессора. Для этой цели чаще всего используются оптроны или оптопары. На изображении показаны принципиальная схема такого устройства и вариант его включения в измерительный контур, где с входной стороны - цифровой вход от чувствительного элемента с соответствующим уровнем сигнала, а на выходе - микропроцессор. Оптрон состоит из светодиода (LED), через который течет входной ток. Инфракрасное излучение, испускаемое светодиодом, детектируется фототранзистором, расположенным достаточно близко, но электрически изолировано от него. Таким образом, возникновение импульсов в цепи светодиода приведет к появлению импульсов в цепи фототранзистора, хотя никакого физического соединения между ними не существует.

Выше была рассмотрена одиночная оптопара. Однако интегральные микросхемы в одном корпусе могут содержать два или четыре оптрона. Для характеристики оптрона обычно используется коэффициент передачи, который определяется как отношение выходного тока ко входному. Например одиночный оптрон, может иметь коэффициент передачи, равный 20% при ограничении выходного тока до 7 мА.

На следующем изображении показаны другие варианты встроенных оптронных компонентов, разработанных для различных условий работы. Оптроны бывают со встроенными диодами для выпрямления тока, которые могут использоваться в цепях переменного тока. Может использоваться каскад Дарлингтона на двух транзисторах для повышения коэффициента усиления, такая оптопара может иметь коэффициент передачи, равный 300%, и максимальный выходной ток 100 мА.

Типы оптопар:

а - со входом переменного тока — на выходе транзистор;
б - с транзисторным каскадом Дарлингтона;
в - с кремниевым тиристором;
г - с симистором;
д - с симистором, включающимся в моменты перехода напряжения через ноль.

Для управления мощными выходными цепями используются оптопары со встроенными симисторами или кремниевыми тиристорами. Симисторы проводят обе половины периода переменного тока, поэтому могут быть использованы в цепях переменного тока. Оптопара со встроенным симистором может иметь специальное устройство, определяющее момент перехода напряжения через ноль, в этом случае симистор будет включаться только в эти моменты, что значительно уменьшает переходные процессы и предотвращает возникновение электромагнитных помех.