Az optocsatoló vagy optocsatoló olyan elektronikus eszköz, amely fénykibocsátóból (általában LED -ből , a korai termékekben miniatűr izzólámpából ) és fotodetektorból (bipoláris és terepi fototranzisztorok , fotodiódák , fototirisztorok , fotoellenállások ) áll, amelyeket optikai csatorna köt össze, és pl. szabály, közös esetben kombinálva. Az optocsatoló működési elve az, hogy az elektromos jelet fénnyé alakítja, optikai csatornán továbbítja, majd visszaalakítja elektromos jellé.
Az integráció mértéke szerint
Az optikai csatorna típusa szerint
A fotodetektor típusa szerint
A fényforrás típusa szerint
A térhatású tranzisztorral vagy fototriakkal rendelkező optocsatolókat néha optorelének vagy szilárdtestreléknek is nevezik .
Jelenleg az optoelektronikában két irányt lehet megkülönböztetni.
Az optikai elemeknek két osztálya használható optikai számítógépek létrehozására:
Ezek az elektron-optikai és optikai irányok képviselői.
A fotodetektor típusa határozza meg az optocsatoló átviteli függvényének linearitását . A leglineárisabbak és így az analóg eszközökben való működésre alkalmasak az ellenállásos optocsatolók, majd a vevő fotodiódával vagy egy bipoláris tranzisztorral rendelkező optocsatolók. A kompozit bipoláris tranzisztorokkal vagy térhatású tranzisztorokkal rendelkező optocsatolókat olyan impulzusos (kulcsos, digitális) eszközökben használják, amelyekben nincs szükség átviteli linearitásra. A fototirisztoros optocsatolókat a vezérlőáramkörök és a vezérlőáramkörök galvanikus leválasztására használják.
Az optocsatolóknak számos olyan alkalmazásuk van, amelyek kihasználják különféle tulajdonságaikat:
A nyitott optikai csatornával rendelkező optocsatolókat mechanikai hatásra (átfedés) használják érzékelőként különféle jelenlétérzékelőkben (például papírérzékelő a nyomtatóban ), vég- vagy indításérzékelők (hasonlóan a mechanikus végálláskapcsolóhoz ), számlálók és különálló sebességmérők. ezek alapján (például koordinátaszámlálók mechanikus egérben , szélmérők ).
Az optocsatolókat áramkörök galvanikus leválasztására használják - jelátvitelre feszültségátvitel nélkül, érintésmentes vezérlésre és védelemre. Néhány szabványos elektromos interfész , például a MIDI , optocsatoló leválasztást igényel. A galvanikus leválasztó áramkörökben való használatra tervezett optocsatolóknak két fő típusa van: optocsatolók és optorelék. A fő különbség köztük az, hogy az optocsatolókat általában információ továbbítására használják, míg az opto-relét jel- vagy tápáramkörök kapcsolására.
OptocsatolókA tranzisztoros vagy integrált optocsatolókat általában jeláramkörök vagy alacsony kapcsolóáramú áramkörök galvanikus leválasztására használják. Kapcsolóelemként bipoláris tranzisztorokat , digitális bemeneti vezérlőáramköröket, speciális áramköröket (például MOSFET vagy IGBT teljesítményű optodriverek vezérlésére) használnak .
Az optocsatolók tulajdonságai és jellemzőiAz elektromos szilárdság (a bemeneti és kimeneti áramkörök közötti megengedett feszültség) a készülék kialakításától függ. A galvanikus leválasztású optocsatolók DIP, SOP, SSOP, Mini lapos vezetékes kiszerelésben kaphatók. Minden háztípusnak saját szigetelési feszültsége van. A nagy áttörési feszültségek biztosításához szükséges, hogy az optocsatoló kialakításánál a lehető legnagyobb távolságok legyenek nem csak a LED és a fotodetektor között, hanem a lehető legnagyobb távolságok a ház belső és külső oldalán is. Néha a gyártók speciális optocsatoló-családokat gyártanak, amelyek megfelelnek a nemzetközi biztonsági szabványoknak. Ezeket az optocsatolókat megnövekedett elektromos szilárdság jellemzi.
A tranzisztoros optocsatolóra jellemző egyik fő paraméter az áramátviteli együttható. Az optocsatolók gyártói válogatást végeznek, és az átviteli együtthatótól függően egy vagy másik rangsort rendelnek hozzá, amely a névben szerepel.
Az optocsatoló alacsonyabb működési frekvenciája nincs korlátozva: az optocsatolók egyenáramú áramkörökben működhetnek. A nagyfrekvenciás digitális jelátvitelre optimalizált optocsatolók felső működési frekvenciája eléri a több száz MHz -et . A lineáris optocsatolók felső működési frekvenciája lényegesen alacsonyabb (egység-száz kHz ). Az izzólámpákat használó leglassabb optocsatolók valójában hatékony aluláteresztő szűrők, néhány Hz-es nagyságrendű levágási sávval.
Tranzisztoros optocsatoló zajA tranzisztoros optocsatolókra jellemző a zaj, amely egyrészt a LED és a tranzisztor alapja közötti kapacitás jelenlétével, másrészt a kollektor és a fototranzisztor alapja közötti parazita kapacitás jelenlétével jár. Az első típusú zaj leküzdésére egy speciális képernyőt vezetnek be az optocsatoló kialakításába. A második típusú zaj elkerülhető az optocsatoló megfelelő működési módjának megválasztásával.
Optocsatolók típusai galvanikus leválasztáshozAz optorelék ( Solid State Relays ) általában nagy kapcsolási áramú áramkörök kapcsolására szolgálnak. Kapcsolóelemként rendszerint egy pár egymásra épülő MOSFET tranzisztort használnak, aminek köszönhetően az opto-relé váltóáramú áramkörökben képes működni.
Az opto-relé tulajdonságai és jellemzőiAz optoreléknek három topológiája van. Normál esetben nyitott – A topológia, alaphelyzetben zárt – B topológia és kapcsolás – C topológia. A normál nyitott topológia csak akkor zárja be a kapcsolóáramkört, ha a vezérlőfeszültséget a LED-re kapcsoljuk. A normál esetben zárt topológia magában foglalja a kapcsolóáramkör megnyitását, amikor a LED-re vezérlőfeszültséget kapcsolnak. A kapcsolási topológia, ahogy a neve is sugallja, az opto relé belsejében normál zárt és alaphelyzetben nyitott csatornák kombinációját tartalmazza. Az opto relék szabványos házai a DIP8, DIP6, SOP8, SOP4, Mini lapos vezetékes 4. Az optocsatolókhoz hasonlóan az opto reléket is dielektromos szilárdság jellemzi.
Optorelay típusokAz optocsatoló elvén olyan eszközök, mint:
Roncsolásmentes vizsgálatoknál is használják vészhelyzeti érzékelőként. A GaP diódák fényt bocsátanak ki, amikor sugárzásnak vannak kitéve, a fotodetektor pedig rögzíti a keletkező fényt, és riasztást jelent.