Опто-изолятор или оптический соединитель, сокращенно OC, также известный как оптический соединитель, оптический изолятор или опто-изолятор, сокращенно опто-пара, представляет собой разновидность важных электронных компонентов, которые широко используются во многих областях, таких как связь, промышленный контроль, медицинское оборудование и так далее. В этой статье мы представим технический принцип, классификацию, основные параметры и примеры применения компонентов фотопары, чтобы предоставить читателям всестороннее и-глубокое понимание.
I. Технический принцип фотоэлектрического элемента связи.
Элемент фотопары заключается в использовании света в качестве среды для передачи электрических сигналов группе устройств, его основная функция заключается в поддержании обычного входного электрического сигнала, выход имеет хорошую изоляцию между ролью необходимости подачи электрического сигнала через изоляционный слой метода передачи. Оптопара обычно состоит из трех частей: излучения света, приема света и усиления сигнала.
Световое излучение:входной электрический сигнал заставляет источник излучения света излучать свет. Обычным источником-излучения света является инфракрасный-светодиод (LED), который преобразует электрическую энергию в свет определенной длины волны.
Прием света:Он принимается фотодетектором и генерирует фототок. Между излучающим источником и приемником будет закрытый оптический канал (также известный как диэлектрический канал), приемник представляет собой датчик света, воспринимающий определенную длину волны света, который может быть непосредственно преобразован в электрическую энергию, а также может быть промодулирован этим сигналом в ток, обеспечиваемый внешним источником питания. Обычными приемниками являются фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, кремниевые управляемые выпрямители (SCR) или симисторы.
Усиление сигнала:фототок затем дополнительно усиливается после выхода, тем самым завершая электрическое - оптическое - электрическое преобразование, играющее роль входа, выхода и изоляции.
Поскольку вход и выход оптрона изолированы друг от друга, он имеет хорошую электрическую изоляцию и защиту от-помех. В то же время вход оптопары относится к току -типа компонентов с низким- сопротивлением и имеет сильную способность подавления синфазного сигнала. Таким образом, именно при передаче информации по длинной линии в качестве элемента изоляции терминала можно значительно улучшить соотношение сигнал-/-шум, в компьютерной цифровой связи и мгновенном управлении в качестве интерфейсного устройства изоляции сигнала, что может значительно повысить надежность его работы.
II. Компоненты оптической связи классификации
Элемент фотопары можно разделить на два вида аналоговый и цифровой, он состоит из передатчика света и детектора света. Обычный элемент фотоэлектрической связи представляет собой светоизлучающий-диод (LED) и фототранзистор (или другие типы фоточувствительных компонентов) в непрозрачном корпусе. По различным критериям классификации элементы фотопары можно подразделить на:
По оптическому пути:можно разделить на фотопару внешнего оптического пути (также известную как фотоэлектрический прерывистый детектор) и фотопару внутреннего оптического пути.
Фотопара внешнего оптического пути:оптический путь частично подвергается воздействию внешней среды, что применимо в случае необходимости большего оптического диапазона или особых случаев оптического пути.
Внутренняя фотопара оптического пути:оптический путь частично инкапсулирован внутри устройства, компактная конструкция подходит для случаев, когда не требуется большой оптический путь.
По типу вывода:можно разделить на аналоговую фотопару и цифровую фотопару.
Аналоговый оптрон:выходной сигнал представляет собой постоянно меняющуюся аналоговую величину, подходящую для передачи и изоляции аналоговых сигналов.
Цифровой оптрон:выходной сигнал представляет собой дискретную цифровую величину, подходящую для передачи и изоляции цифрового сигнала.
По форме упаковки:можно разделить на DIP (двойной вход-линейный), SOP (маленький корпус), SMD (устройство для поверхностного монтажа) и так далее.
ДИП-пакет:подходит для установки на традиционные печатные платы.
Пакеты СОП и SMD:для современного монтажа печатных плат высокой-плотности.
III. Основные параметры компонентов оптоэлектронной связи
Компоненты фотоэлектрической связи рабочих параметров ее применения оказывают важное влияние на эффект, ниже приведены несколько ключевых параметров:
Обратный ток IR:ток, текущий в диоде, когда к обоим концам испытуемой трубки прикладывается заданное обратное рабочее напряжение VR.
Обратное напряжение пробоя VBR:Падение напряжения между полюсами при прохождении обратного тока IR по испытуемой трубке имеет заданную величину.
Прямое падение напряжения VF:Падение напряжения между положительной и отрицательной клеммами, когда прямой ток через диод имеет заданную величину.
Прямой ток ЕСЛИ:Ток, текущий в диоде, когда к обоим концам испытуемой трубки прикладывается определенное прямое напряжение.
Текущий коэффициент передачи CTR:Когда рабочее напряжение выходной лампы имеет заданное значение, соотношение выходного тока и прямого тока светоизлучающего-диода представляет собой коэффициент передачи тока CTR. CTR является важным показателем эффективности передачи оптопары.
Время нарастания импульса tr и время спада tf:оптопара в заданных условиях эксплуатации, светоизлучающий диод на входе заданной текущей импульсной волны IFP, на выходной трубке выводится соответствующая импульсная волна. От 10% до 90% амплитуды переднего фронта выходного импульса - время, необходимое для нарастания импульса tr; от 90% до 10% амплитуды заднего фронта выходного импульса, время, необходимое для времени спада импульса tф. Эти два параметра отражают скорость срабатывания оптопары.
Напряжение изоляции Vio:значение выдерживаемого напряжения изоляции между входом и выходом оптопары. Он отражает электрическую изоляционную способность оптопары.
Емкость изоляции Cio и сопротивление изоляции Rio:значение емкости и значение сопротивления изоляции между входными и выходными клеммами оптопары соответственно. Они оказывают важное влияние на помехозащищенность и стабильность оптопары.
IV. Примеры применения элементов фотопары
Компоненты оптопар широко используются во многих областях благодаря своей уникальной электрической изоляции и характеристикам передачи сигнала. Ниже приведены несколько типичных примеров применения:
Отрасль оптической связи:В области оптической связи фотопара, как ключевое звено преобразования и изоляции сигналов, эффективно гарантирует стабильную передачу и эффективную обработку сигналов связи. С популяризацией технологии 5G и резким ростом спроса на скорость и емкость передачи данных роль оптопар стала более заметной.
Интернет вещей (IoT):При взаимодействии данных между терминальным оборудованием IoT и облачной платформой опто-развязки обеспечивают надежную электрическую изоляцию и передачу сигнала, что гарантирует стабильную работу системы IoT.
Промышленная автоматизация:В системах управления промышленной автоматизацией оптопары широко используются в ПЛК (программируемых логических контроллерах), датчиках, исполнительных механизмах и другом ключевом оборудовании благодаря их высокой надежности и сильной защите от-помех. Реализуя электрическую изоляцию между цепями, опто-развязки эффективно предотвращают влияние сложной электромагнитной среды на сигналы управления в промышленной сфере, обеспечивая стабильную работу системы автоматического управления.
Бытовая электроника:В портативных устройствах, таких как смартфоны, планшетные ПК, носимые устройства, оптроны-играют ключевую роль в управлении питанием, передаче сигнала и других аспектах. Они не только улучшают производительность и стабильность работы устройств, но также снижают энергопотребление и электромагнитные помехи.
Новые энергетические транспортные средства:В области транспортных средств на новых источниках энергии оптопары все чаще используются в качестве ключевого приложения в системах управления батареями (BMS) и системах управления двигателями. Они повышают безопасность и энергоэффективность транспортных средств и способствуют дальнейшему развитию технологий транспортных средств на новых источниках энергии.
Медицинские приборы и биотехнологии:В медицинских устройствах оптопары обеспечивают электрическую изоляцию, эффективно снижая риск поражения пациентов электрическим током из-за неисправности оборудования. Между тем, в области биотехнологий оптопары могут точно обнаруживать биологические сигналы благодаря своей высокой чувствительности, обеспечивая надежную техническую поддержку для биологических исследований, медицинской диагностики и лечения.
V. Заключение и перспективы
Являясь важным электронным компонентом, компоненты опто-пары играют незаменимую роль во многих областях, таких как связь, промышленный контроль, медицинское оборудование и т. д. С непрерывным развитием технологий и постоянным расширением требований к применению характеристики и типы оптоэлектронных элементов связи также улучшаются и расширяются. В будущем компоненты фотоэлектрической связи будут двигаться в направлении более высокой скорости, более высокой надежности, более низкого энергопотребления и меньших размеров, чтобы соответствовать требованиям современных электронных систем к высокой производительности, высокой плотности и высокой надежности. В то же время интеграция и слияние компонентов фотоэлектрической связи с другими электронными компонентами также станет важной тенденцией будущего развития, предоставляя больше возможностей для инноваций и модернизации электронных систем.