|
| |
|
Слаботочка Книги Для коммутации силовых цепей используются различные оптронные приборы, обладающие релейными характеристиками. По существу функции простенщих опторе-ле могут выполнять и элементарные оптроны. Так, оптопары с составным фототранзистором удобны для коммутации цепей постоянного тока с амплитудой в десятки миллиампер и с напряжением до нескольких!-десятков вольт. Тиристорные оптопары эффективны на- j -чиная с /ком 50 ... 100 мА, их возможности по напря- = жению значительно выше, чем у транзисторов. Особен- -оким jffH Рис. 2.23. Оптоэлектронное реле постоянного тока серии К295КТ1 ностью такой оптопары является наличие встроенной памяти: после включения оптопары по входной цепи не требуется поддерживающего тока. Недостатком тирп-сторной оптопары как релейного элемента является то, что выключение нельзя осуществить по входной (управляющей) цепи, для этого необходимо снять коммутируемое напряжение. Резисторные оптопары, предназначенные в основном для линейных схем, могут выполнять функции слаботочных высоковольтных (-250 В) реле с оптическим управлением. Из сказанного ясно, что элементарные оптопары, выполняя в принципе функции реле, могут удовлетворить потребность в приборах этого вида лишь в очень малой степени. Оптоэлектронные микросхемы релейного типа в отличие от элементарных оптопар обладают большей функциональной гибкостью, способны коммутировать электрические цепи в широком диапазоне напряжений и 106 j токов, четко согласованы по входу со стандартными ИС. Примером могут служить маломощные оптоэлектронные реле постоянного тока серии К295КТ1 (табл. 2.12, рис. 2.23) [42]. Таблица 2.12 ЩПараметры оптоэлектронных реле постоянного тока серии 1К295КТ1А.. .К295КТ1Г Параметр Норма Напряжение включения (выключения) f/ (вьокл) mln Ток включения (выключения) /акл(выкл)> мА Остаточное напряжение f/ocn В Ток утечки на выходе /утвых "кА Максимально допустимое напряжение между входом и выходом развтах- Сопротивление гальванической развязки /?разв. Ом хМаксимально допустимое напряжение включения (выключе- ния) {/екл(в„кл). В Макси-мально допустимое напряжение помехи включения •.(выключения)/„„,з,,) шах- В Максимально допустимая амплитуда импульсов выходного Максимально допустимая частота fj, Гц Максимально допустимая скорость нарастания иапряжения источника питания (dU„/dt), В/мкс 3,6 20 2,5 30 10» 5,25 400 50 Примечание. Группы различаются напряжением источника питания и максимально допустимым выходным током /дщ5 ngx-
К устройствам типа оптореле относится и оптоэлектронный одновибратор К295АГ1 (табл. 2.13) [43]. ;В качестве выходных устройств оптоэлектронных микросхем можно использовать функционально более слон<ные (чем переключательные, лпненные, релейные) схемы, например, фоточувствительные приборы с зарядовой связью [44], много устойчивые элементы -сканн-сторы [45] . Таблица 2.13 Параметры оптоэлектронного одновибратора К295АГ1 Параметр Напряжение включения ?вклт1п Ток включения /„ Остаточное напряжение С/ост» В Ток утечки на гыходе Атвых Максимально допустимое напряжение между входом и выходом f/p33B„3, в Сопротивление гальванической развязки /?разв. Ом Максимально допустимое напряжение включения (7,, В Максимальнодопустимаярассеиваемая мощность Ртах мВт Максимально допустимая скорость нарастания напряжения истотника питания {cUnJdt), В/мкс Примечание. Грушы ""разшиаются напряжением источника питания С/ в максимально допустимьрч выходным импульсным током / вщ и тах= Норма 3,6 25 2,5 10 10» 5,25
Общее сопоставление наиболее распространенных и типичных оптопар (рассмотренных в предыдущих параграфах этой главы) и оптоэлектронных микросхем (табл. 2.14) характеризует средний технический уровень промышленного производства этих приборов [40]. Специальные виды оптронов резко отличаются от Tjpa- "диционных оптопар и оптоэлектронных микросхем. К ним относятся прежде всего оптроны с открытым оптическим кащлом. В конструкции этих приборов между излучателем* и фотоприемником имеется воздушный зазор, так что, помещая в него те или иные механические преграды, можно управлять световым потоком и тем самым выходным сигналом оптрона. Таким образом, . оптроны с открытым оптическим каналом выступают в качестве оптоэлектронных датчике, фиксирующих наличие (или отсутствие) предметов, состояние их поверхности, скорость перемещения или поворота ц т. п. 108 Таблица 2.14 Параметры оптопар и оптоэлектронных микросхем
* На основе дифференциальвого оптрона КОД 301. Среди оптронов с открытым оптическим каналом- выделяются две основные разновидности: оптопрерыватель (рис. 2.24,а) и «отражательный» оптрон (рис. 2.24,6). / Естественно, что из-за воздушного зазора коэффициент передачи тока у оптопрерывателей мал; у «отражательного» оптрона эта характеристика вообще теряет смысл, так как ее значение зависит от расстояния до предмета, нахо.1,ящегося перед оптроном, и от свойств поверхности этого предмета. Типичный вид таких зависимостей для отражательного оптрона типа А0Д111А (рис. 2.25) показывает, что оптрон может «чувствовать» на расстоянии до нескольких миллиметров [9]. Рабочие частоты этих оптронов близки к 1 МГц. Дополнительные удобства для применения дает наличие в приборе А0Д111А двух не связанных фотоприемников, что позволяет использовать дифференциальную схему включения, t Специальные разновидности оптронов с открытым оптическим каналом могут выступать и в роли датчиков состава («загазованности») окружающей среды, Для этого в оптроне помещают два излучателя, один из которых излучает на длине волны, совпадающей с максимумом поглощения контролируемой газовой примеси, а другой - используется в качестве опорного. Наибольшее распространение получили оптоэлектронные датчн увлажненности различных сред (Ятах1,9 мкм) [46]. Оптроны со световодом представляют собой прибор в которых излучатель и фотоприемник соединены меж, собой достаточно протяженным (от десятков сантим! тров до десятков метров) волоконно-оптическим кабеле! (MS) Рис. 2.24. Схемы оптронов с открытым оптическим каналом: вптопрерывателя и «отражательного» оптрона  / 2 3 I, 5 ff 7 i,MM Рис. 2.25. Чувствительной оптрона А0Д111А при отраже нии излучения от латунно (/), бумажной (2), алюминие; вой (5) поверхностей и являются оптоэлектронным аналогом электрического (радиотехнического) кабеля. В этом приборе имеет место не только гальваническая развязка, как в обычных оптронах, но и передача информации потоком фотонов по достаточно протяженному каналу. Это обуслорливает ряд уникальных достоинств оптрона со световодом как элемента связи: помехозащищенность канала от воздей- ствия внешних электромагнитных импульсов и от взаи монаводок между каналами: уменьшение габаритов массы по сравнению с проводными системами за сче меньшего удельного веса используемых материалов отказа от тяжелых экранирующих оболочек; пвостотЗ согласования с разнородными потребителями информа* ции; секретность передачи информации, обусловленная отсу»гствием излучения в окружающее пространство; малая пот]?ебляемая мощность, связанная с возможностью оперирования с микрОваттнымй и даже йановаттнымй сигналами [47]. При вводе света в волокно имеют место значительные потери мощности, поэтому оптроны со световодом характеризуются гораздо меньшими, чем обычные оптро--ны, значениями коэффициента передачи тока (как пра-вило, от i(j«sO,l% и менее). Поэтому согласующие блоки здесь значительно сложнее, чем в оптронных микросхемах. Для удобства использования передающую и приемную части такого оптрона делают разъемными с кабелем. Таким образом, подобный «длинный» оптрон npef тавляет собой два модуля (приемный и передающий), сочленяемые с волоконно-оптическим кабелем, т. е. короткую волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС). Различные по Внешняя еде да Управляетш нонал Рис. 2.26. Тонкопленочный оптрви с управляемым оптическим каналом структуре модули перекрывают широкий спектр параметров, обеспечивая скорость передачи ин-формации по линии вплоть до 100 Мбит/с [48]. Отень перспективными представляются и оптроны с управляемым оптичесщм каналом, т. е. такие приборы, в которых между излучателем и фотоприемником юмещена среда, оптическими свойствами которой можно управлять. Принципиально изменение свойств среды может приводить к изменению амплитуды, фазы, частоты, поляризации проходящего через нее излучения. - Практически удается использовать лишь изменение амплитуды и поляризации излучения. Опробование в экспериментальных образцах оптронов прошли различные электрооптические, магнитооптические, жидкокри- . сталлические материалы [45], однако практически значимых результатов не получено. Электрооптические среды требуют приложения высоких управляющих напряжений (около 100 В и более); магнитооптические среды сложны в реализации, так как требуют дополнительной магнитной системы со значительным потреблением тока; f оптроны с жидкокристаллическим «затвором» очень инерционны. Обнадеживающие результаты получены в конструк- ции тонкопленочного оптрона с управляемым каналом 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [17] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||