Оптроны

Создано 16.10.2019 21:16, автор DiEitch

Сегодня я расскажу об электронных компонентах, в которых основную работу выполняют отнюдь не электроны. Речь пойдёт об оптоэлектронике и оптронах.

Какие же бывают эти оптроны и какие преимущества они предоставляют разработчику:

  • гальваническая изоляция (развязка) - позволяет связать электрические цепи не только с разными напряжениями, но и с разными "землями";
  • согласование уровней (трансляция) - для цифровой техники, когда например надо соединить микросхемы ТТЛ и КМОП;
  • бесконтактный съём состояния (концевые выключатели) - применяется в различных электронно-механических приборах, станках с ЧПУ и даже в обычной компьютерной мыши.

В связи с разнообразием применений, также разнообразны и конструкции оптронов:

  • открытые оптроны (концевые выключатели, датчики оборотов, энкодеры);
  • усилительные оптроны (типа HCPL-7840) применяют как в сварочных аппаратах для контроля тока и напряжения, так и в медицинской технике для усиления биопотенциалов, не причиняя вреда объекту исследований;
  • оптореле, оптотиристоры (типа ТО125-12-5), оптосимисторы (типа ТСО132-25-10) применяют для коммутации мощных ламп накаливания, электродвигателей;
  • цифровые оптроны (293ЛП1 https://delta-n.ru/Info/293lp1.pdf) могут, например, согласовывать уровни сигнала TTL-RS232.

Концевой выключатель от принтера.

Датчик частоты вращения из видеомагнитофона.

Все выше перечисленные группы оптронов, кроме первой (которая с открытым каналом) являются оптронами с закрытым каналом, когда оптический путь от источника света к приёмнику заключён целиком внутри прибора.

В качестве фотоприёмника в оптроне могут выступать:

  • фоторезисторы (резисторные оптопары);
  • фотодиоды;
  • биполярные (обычные или составные) и МОП-транзисторы;
  • фотогальванические генераторы (солнечные батареи) - такие оптроны обычно снабжаются ещё полевым транзистором, затвором которого управляет фотогальванический генератор;
  • фототиристоры или фотосимисторы;
  • и даже есть идеи применять фотоконденсаторы http://uapatents.com/4-81905-optopara.html (я бы предложил фотоварикапы).

В качестве же источника света могут быть применены:

  • миниатюрные лампы накаливания (такие оптроны уже устарели из-за относительно небольшого срока службы ламп);
  • неоновые лампы;
  • светодиоды;
  • светодиодные лазеры (оптоволоконная линия связи - это тоже оптрон).

Очень часто оптроны выпускают в корпусах грязно-белого цвета:

Миниатюрные оптроны в SMD-исполнении далеко не редкость:

Самые мощные оптроны - это оптотиристоры и оптосимисторы:

Советский оптотиристор ТО125-12.5, который я когда-то применял в переключателе гирлянд. Выводы + и - это питание светодиода. Недостатком такого тиристора является питание постоянным током (т.е. нужен ещё и диодный мост). А вот оптосимисторы (симистор - это симметричный тиристор) могут коммутировать цепи переменного тока.

Тиристор оптронный штыревого типа ТО132-25.

В последнее время твёрдотельные оптореле (в качестве оптического приёмника там работает структура из двух фото-МОП-транзисторов) при небольших можностях практически вытеснили оптосимисторы.