Optické konektory a jejich aplikace
Optočlen (nebo optočlen, jak se mu nedávno začalo říkat) se konstrukčně skládá ze dvou prvků: emitoru a fotodetektoru, které jsou zpravidla spojeny ve společném utěsněném pouzdře.
Existuje mnoho typů optočlenů: rezistor, dioda, tranzistor, tyristor. Tyto názvy označují typ fotodetektoru. Jako zářič se obvykle používá polovodičová infračervená LED s vlnovou délkou v rozsahu 0,9 … 1,2 mikronů. Používají se také červené LED diody, elektroluminiscenční zářiče a miniaturní žárovky.
Hlavním účelem optočlenů je zajistit galvanické oddělení signálových obvodů. Na základě toho lze obecný princip činnosti těchto zařízení, navzdory rozdílu ve fotodetektorech, považovat za stejný: vstupní elektrický signál přicházející do emitoru se přemění na světelný tok, který působením na fotodetektor mění jeho vodivost. .
Pokud je fotodetektor fotorezistor, pak se jeho světelný odpor stane tisíckrát menší než původní (tmavý) odpor, pokud fototranzistor – ozáření jeho báze vyvolá stejný efekt, jako když je na bázi přiveden proud konvenční tranzistora otevře se.
V důsledku toho se na výstupu optočlenu tvoří signál, který obecně nemusí být shodný s tvarem vstupu a vstupní a výstupní obvody nejsou galvanicky propojeny. Mezi vstupní a výstupní obvody optočlenu je umístěna elektricky pevná průhledná dielektrická hmota (obvykle organický polymer), jejíž odpor dosahuje 10 ^ 9 ... 10 ^ 12 Ohm.
Průmyslově vyráběné optočleny jsou pojmenovány podle současného systému označování polovodičových součástek.
První písmeno označení optočlenu (A) označuje výchozí materiál zářiče — arsenid galia nebo tuhý roztok gallium-hliník-arsen, druhé (O) znamená podtřídu — optočlen; třetí ukazuje, ke kterému typu zařízení patří: P — rezistor, D — dioda, T — tranzistor, Y — tyristor. Dále jsou čísla, která znamenají číslo vývoje a písmeno - ta či ona typová skupina.
Optočlenové zařízení
Zářič — nezabalená LED — je obvykle umístěn v horní části kovového pouzdra a ve spodní části je na držáku krystalu zesílený křemíkový fotodetektor, například fototyristor. Celý prostor mezi LED a fototyristorem je vyplněn tuhnoucí průhlednou hmotou. Tato výplň je pokryta vrstvou, která odráží světelné paprsky dovnitř, což zabraňuje rozptylu světla mimo pracovní prostor.
Trochu odlišná konstrukce od popsané odporové optické spojky... Zde je v horní části kovového těla instalována miniaturní žárovka se žhavícím vláknem a ve spodní části fotorezistor na bázi kadmia a selenu.
Fotorezistor se vyrábí samostatně, na tenké sitalové základně. Na něj se nastříká film z polovodivého materiálu, selenidu kademnatého, načež se vytvoří elektrody z vodivého materiálu (např. hliníku). Výstupní vodiče jsou přivařeny k elektrodám. Pevné spojení svítidla s paticí zajišťuje tvrzená průhledná hmota.
Otvory v pouzdře pro vodiče optočlenu jsou vyplněny sklem. Těsné spojení krytu a základny těla je zajištěno svařováním.
Charakteristika proudového napětí (CVC) tyristorového optočlenu je přibližně stejná jako u jednoho tyristor… Při nepřítomnosti vstupního proudu (I = 0 — tmavá charakteristika) se fototyristor může zapnout pouze při velmi vysoké hodnotě napětí, které je na něj přivedeno (800 … 1000 V). Protože použití tak vysokého napětí je prakticky nepřijatelné, dává tato křivka čistě teoretický smysl.
Je-li na fototyristor přivedeno stejnosměrné provozní napětí (od 50 do 400 V, podle typu optočlenu), lze zařízení zapnout pouze při přívodu vstupního proudu, který je nyní hnacím.
Rychlost spínání optočlenu závisí na hodnotě vstupního proudu. Typické spínací časy jsou t = 5 … 10 μs. Doba vypnutí optočlenu souvisí s procesem resorpce menšinových proudových nosičů v přechodech fototyristoru a závisí pouze na hodnotě protékajícího výstupního proudu.Skutečná hodnota vypínacího času je v rozsahu 10 … 50 μs.
Maximální a provozní výstupní proud fotorezistorového optočlenu prudce klesá, když okolní teplota stoupne nad 40 stupňů Celsia. Výstupní odpor tohoto optočlenu zůstává konstantní až do hodnoty vstupního proudu 4 mA a s dalším nárůstem vstupního proudu (kdy se začne zvyšovat jas žárovky) prudce klesá.
Kromě výše popsaných existují optočleny s tzv. otevřeným optickým kanálem... Zde je iluminátorem infračervená LED a fotodetektorem může být fotorezistor, fotodioda nebo fototranzistor. Rozdíl mezi tímto optočlenem je v tom, že jeho záření odchází, je odraženo nějakým vnějším objektem a vrací se zpět do optočlenu, do fotodetektoru. U takového optočlenu může být výstupní proud řízen nejen vstupním proudem, ale také změnou polohy vnější odrazné plochy.
U optočlenů s otevřeným optickým kanálem jsou optické osy vysílače a přijímače rovnoběžné nebo pod mírným úhlem. Existují konstrukce takových optočlenů s koaxiálními optickými osami. Taková zařízení se nazývají optočleny.
Aplikace otronů
V současné době jsou optočleny široce používány, zejména pro kombinaci mikroelektronických logických bloků obsahujících výkonné diskrétní prvky s akčními členy (relé, elektromotory, stykače atd.), jakož i pro komunikaci mezi logickými bloky, které vyžadují galvanické oddělení, modulaci konstantních a pomalu se měnících napětí, převod obdélníkové impulsy v sinusových oscilacích, ovládání výkonných lamp a indikátorů vysokého napětí.