Оптроны и их применение
ной
нагрузки. Их применение позволяет осуществить весьма эффективную
гальваническую развязку устройств управления и нагрузки (рис 4.1),
действующих в различных электрических условиях и режимах. С введением
оптронов резко повышается помехоустойчивость каналов связи; практически
устраняются “паразитные” взаимодействия по цепям “земли” и питания.
Интерес представляет также рациональное и надежное согласование
цифровых интегральных устройств с разнородной элементной базой (ТТЛ,
ЭСЛ, И2Л , КМОП и т. п).
[pic]Рис 4.2. Схема сопряжения ТТЛ и МДП элементов по оптическому каналу.
Схема согласования элемента транзисторно-транзисторной логики
(ТТЛ) с интегральным устройством на МДП-транзисторах построена на
транзисторном оптроне (рис. 4.2). В конкретном варианте: E1 = Е2 =5 В, Е3 =
15 В, R1 = 820 Ом, R2 = 24 кОм - светодиод оптрона возбуждается током
(5 мА), достаточным для насыщения транзистора и уверенного
управления устройством на МДП-транзисторах.
Активно используются оптические связи в телефонных устройствах и
системах. С помощью оптронов технически несложными средствами удается
подключать к телефонным линиям микроэлектронные устройства,
предназначенные для вызова, индикации, контроля и других целей.
Введение оптических связей в электронную измерительную аппаратуру,
кроме полезной во многих отношениях гальванической развязки исследуемого
объекта и измерительного прибора, позволяет также резко уменьшить влияние
помех, действующих по цепям заземления и питания.
[pic]Рис 4.3. Схема коммутации нагрузки переменного тока.
Значительный интерес представляют возможности и опыт использования
оптоэлектронных приборов и устройств в биомедицинской аппаратуре.
Оптроны позволяют надежно изолировать больного от действия высоких
напряжений, имеющихся, например, в электрокардиографических приборах.
Бесконтактное управление мощными, высоковольтными цепями по
оптическим каналам весьма удобно и безопасно в сложных технических
режимах, характерных для многих устройств и комплексов
промышленной электроники. В этой области сильны позиции тиристорных
оптронов (рис 4.3).
4.2. ПОЛУЧЕНИЕ И ОТОБРАЖЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
[pic]
Рис 4.4. Оптоэлектронный датчик.
Оптроны и оптронные микросхемы занимают прочные позиции в
бесконтактной дистанционной технике оперативного получения и точного
отображения информации о характеристиках и свойствах весьма различных (по
природе и назначению) процессов и объектов. Уникальными возможностями в
этом плане обладают оптроны с открытыми оптическими каналами. Среди них
оптоэлектронные прерыватели, реагирующие на пересечение оптического
канала непрозрачными объектами (рис 4.4), и отражательные оптроны, у
которых воздействие светоизлучателей на фотоприемники всецело связано с
отражением излучаемого потока от внешних объектов.
Круг применений оптронов с открытыми оптическими каналами
обширен и разнообразен. Уже в 60-е годы оптроны подобного типа
эффективно использовались для регистрации предметов и объектов. При такой
регистрации, характерной в первую очередь для устройств автоматического
контроля и счета объектов, а также для обнаружения и индикации
различного рода дефектов и отказов, важно четко определить
местонахождение объекта или отразить факт его существования. Функции
регистрации оптроны выполняют надежно и оперативно.
4.3. КОНТРОЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Мощность излучения, генерируемого светодиодом, и уровень
фототока, возникающего в линейных цепях с фотоприемниками, прямо
пропорциональны току электрической проводимости излучателя. Таким
образом, по оптическим (бесконтактным, дистанционным) каналам можно
получить вполне определенную, информацию о процессах в
электрических цепях, гальванически связанных с излучателем. Особенно
эффективным оказывается использование светоизлучателей оптронов в
качестве датчиков электрических изменений в сильноточных, высоковольтных
цепях. Четкая информация о подобных изменениях важна для оперативной
защиты источников и потребителей энергии от электрических перегрузок.
[pic]
Рис. 4.5. Стабилизатор напряжения с контролирующим оптроном.
Оптроны успешно действуют в высоковольтных стабилизаторах
напряжения, где они создают оптические каналы отрицательных обратных
связей. Рассматриваемый стабилизатор (рис. 4.5) относятся к устройству
последовательного типа, причем регулирующим элементом является
биполярный транзистор, а кремниевый стабилитрон действует как источник,
опорного (эталонного) напряжения. Сравнивающим элементом служит
светодиод.
Если выходное напряжение в схеме рис. 4.5 возрастает, то
увеличивается и ток проводимости светодиода. Фототранзистор оптрона
воздействует на транзистор, подавляя возможную нестабильность
выходного напряжения.
4.4. ЗАМЕНА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИИ
[pic]
Рис 4.5. Схема оптоэлектронного трансформатора
В комплексе технических решений, ориентированных на повышение
эффективности и качества устройств автоматики, радиотехники, электросвязи,
промышленной и бытовой электроники, целесообразной и полезной мерой
является замена электромеханических изделий (трансформаторов, реле,
потенциометров, реостатов, кнопочных и клавишных переключателей) более
компактными, долговечными, быстродействующими аналогами. Ведущая
роль в этом направлении отводится оптоэлектронным приборам и
устройствам. Дело в том, что весьма важные технические достоинства
трансформаторов и электромагнитных реле (гальваническая развязка цепей
управления и нагрузки, уверенное функционирование в мощных,
высоковольтных, сильноточных системах) свойственны и оптронам. Вместе
с тем оптоэлектронные изделия существенно превосходят электромагнитные
аналоги по надежности, долговечности, переходным и частотным
характеристикам. Управление компактными и бытродействующими
оптоэлектронными трансформаторами, переключателями, реле уверенно
осуществляется с помощью интегральных микросхем цифровой техники без
специальных средств электрического согласования.
Пример замены импульсного трансформатора приведен на рис 4.5.
4.5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ
В энергетическом режиме оптроны используются в качестве
вторичных источников ЭДС и тока. КПД оптронных преобразователей
энергии невелик. Однако возможность введения дополнительного источника
напряжения или тока в любую цепь устройства без гальванической связи с
первичным источником питания дает разработчику новую степень свободы,
особенно полезную при решении нестандартных технических зада.
Литература:
1. Ю. Р. Носов, А. С. Сидоров “Оптроны и их применение”- М.: Радио и связь,
1981 г.
2. В. И. Иванов, А. И. Аксенов, А. М. Юшин “Полупроводниковые
оптоэлектронные приборы. / Справочник.”- М.: Энергоатомиздат, 1984 г.
| |  скачать работу |
Оптроны и их применение |
