Đầu nối quang và ứng dụng của chúng
Bộ ghép quang (hay bộ ghép quang, như nó bắt đầu được gọi gần đây) về mặt cấu trúc bao gồm hai phần tử: bộ phát và bộ tách sóng quang, theo quy luật, được thống nhất trong một vỏ kín chung.
Có nhiều loại bộ ghép quang: điện trở, diode, bóng bán dẫn, thyristor. Những tên này cho biết loại bộ tách sóng quang. Là một bộ phát, đèn LED hồng ngoại bán dẫn có bước sóng trong khoảng 0,9 … 1,2 micron thường được sử dụng. Đèn LED đỏ, bộ phát điện phát quang và đèn sợi đốt thu nhỏ cũng được sử dụng.
Mục đích chính của bộ ghép quang là cung cấp sự cách ly điện giữa các mạch tín hiệu. Dựa trên điều này, nguyên tắc hoạt động chung của các thiết bị này, mặc dù có sự khác biệt về bộ tách sóng quang, có thể được coi là giống nhau: tín hiệu điện đầu vào đến bộ phát được chuyển đổi thành thông lượng ánh sáng, tác động lên bộ tách sóng quang, làm thay đổi độ dẫn của nó .
Nếu bộ tách sóng quang là điện trở quang, thì điện trở sáng của nó trở nên nhỏ hơn hàng nghìn lần so với điện trở (tối) ban đầu nếu bóng bán dẫn quang — sự chiếu xạ của đế của nó tạo ra hiệu ứng tương tự như khi dòng điện được đặt vào đế bóng bán dẫn thông thườngvà mở ra.
Do đó, một tín hiệu được hình thành ở đầu ra của bộ ghép quang, tín hiệu này nhìn chung có thể không giống với hình dạng của đầu vào và các mạch đầu vào và đầu ra không được kết nối điện. Một khối điện môi trong suốt mạnh về điện (thường là polymer hữu cơ) được đặt giữa mạch đầu vào và đầu ra của bộ ghép quang, điện trở của khối này đạt 10 ^ 9 ... 10 ^ 12 Ohm.
Bộ ghép quang do ngành sản xuất được đặt tên dựa trên hệ thống chỉ định thiết bị bán dẫn hiện tại.
Chữ cái đầu tiên trong ký hiệu của bộ ghép quang (A) biểu thị vật liệu ban đầu của bộ phát - gali arsenua hoặc dung dịch rắn của gali-nhôm-arsenic, chữ cái thứ hai (O) có nghĩa là phân lớp - bộ ghép quang; thứ ba cho biết thiết bị thuộc loại nào: P — điện trở, D — diode, T — bóng bán dẫn, Y — thyristor. Tiếp theo là các số, có nghĩa là số của sự phát triển và một chữ cái - loại này hoặc nhóm loại kia.
thiết bị ghép quang
Bộ phát - một đèn LED không được bao bọc - thường được đặt ở phần trên của vỏ kim loại và ở phần dưới, trên giá đỡ tinh thể, là bộ tách sóng quang silicon được gia cố, chẳng hạn như photothyristor. Toàn bộ không gian giữa đèn LED và photothyristor được lấp đầy bằng một khối trong suốt hóa rắn. Lớp trám này được phủ một lớp phản xạ các tia sáng vào bên trong, giúp ngăn ánh sáng tán xạ ra bên ngoài khu vực làm việc.
Một thiết kế hơi khác so với bộ ghép quang điện trở đã mô tả... Ở đây, một chiếc đèn thu nhỏ có dây tóc nóng sáng được lắp ở phần trên của thân kim loại và một điện trở quang dựa trên selen cadmium được lắp ở phần dưới.
Điện trở quang được sản xuất riêng, trên một đế mỏng. Một màng vật liệu bán dẫn, cadmium selenua, được phun lên nó, sau đó các điện cực làm bằng vật liệu dẫn điện (ví dụ: nhôm) được hình thành. Các dây đầu ra được hàn vào các điện cực. Kết nối cứng nhắc giữa đèn và đế được cung cấp bởi một khối trong suốt cứng.
Các lỗ trên vỏ cho dây của bộ ghép quang được lấp đầy bằng thủy tinh. Sự kết nối chặt chẽ của nắp và đế của cơ thể được đảm bảo bằng cách hàn.
Đặc tính dòng điện-điện áp (CVC) của bộ ghép quang thyristor gần giống như đặc tính của một thyristor… Trong trường hợp không có dòng điện đầu vào (I = 0 — đặc tính tối), photothyristor chỉ có thể bật ở giá trị rất cao của điện áp đặt vào nó (800 … 1000 V). Vì việc áp dụng điện áp cao như vậy trên thực tế là không thể chấp nhận được nên đường cong này hoàn toàn có ý nghĩa lý thuyết.
Nếu điện áp hoạt động trực tiếp (từ 50 đến 400 V, tùy thuộc vào loại bộ ghép quang) được đặt vào photothyristor, thiết bị chỉ có thể được bật khi một dòng điện đầu vào được cung cấp, hiện là dòng điện điều khiển.
Tốc độ chuyển đổi của bộ ghép quang phụ thuộc vào giá trị của dòng điện đầu vào. Thời gian chuyển đổi điển hình là t = 5 … 10 μs. Thời gian tắt của bộ ghép quang có liên quan đến quá trình tái hấp thu các hạt tải điện thiểu số trong các điểm nối của photothyristor và chỉ phụ thuộc vào giá trị của dòng điện đầu ra đang chạy.Giá trị thực tế của thời gian ngắt nằm trong khoảng 10 … 50 μs.
Dòng điện đầu ra tối đa và hoạt động của bộ ghép quang quang điện trở giảm mạnh khi nhiệt độ xung quanh tăng trên 40 độ C. Điện trở đầu ra của bộ ghép quang này không đổi cho đến giá trị của dòng điện đầu vào là 4 mA và khi dòng điện đầu vào tăng thêm (khi độ sáng của đèn sợi đốt bắt đầu tăng) thì nó giảm mạnh.
Ngoài những thứ được mô tả ở trên, còn có các bộ ghép quang với cái gọi là kênh quang mở... Ở đây, đèn chiếu sáng là đèn LED hồng ngoại và bộ tách sóng quang có thể là điện trở quang, điốt quang hoặc bóng bán dẫn quang. Sự khác biệt giữa bộ ghép quang này là bức xạ của nó đi ra ngoài, được phản xạ bởi một số vật thể bên ngoài và quay trở lại bộ ghép quang, đến bộ tách sóng quang. Trong một bộ ghép quang như vậy, dòng điện đầu ra có thể được điều khiển không chỉ bằng dòng điện đầu vào mà còn bằng cách thay đổi vị trí của bề mặt phản xạ bên ngoài.
Trong các bộ ghép quang kênh quang hở, các trục quang của bộ phát và bộ thu song song hoặc nghiêng một chút. Có những thiết kế của bộ ghép quang như vậy với các trục quang đồng trục. Các thiết bị như vậy được gọi là bộ ghép quang.
Ứng dụng của otron
Hiện nay, các bộ ghép quang được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là để kết hợp các khối logic vi điện tử chứa các phần tử riêng biệt mạnh mẽ với các bộ truyền động (rơle, động cơ điện, công tắc tơ, v.v.), cũng như để liên lạc giữa các khối logic yêu cầu cách ly điện, điều chế hằng số và thay đổi chậm điện áp, chuyển đổi xung hình chữ nhật trong dao động hình sin, điều khiển đèn mạnh và chỉ báo điện áp cao.