Оптопара принцип работы

Оптопары — характеристики, устройство, применение

Что такое оптопара

Оптрон — оптоэлектронный прибор, главными функциональными частями которого выступают источник света и фотоприемник, гальванически не связанные друг с другом, но расположенные внутри общего герметичного корпуса. Принцип действия оптрона базируется на том, что подаваемый на него электрический сигнал вызывает свечение на передающей стороне, и уже в форме света сигнал принимается фотоприемником, инициируя электрический сигнал на приемной стороне. То есть сигнал передается и принимается посредством оптической связи внутри электронного компонента.

Оптопара — наиболее простая разновидность оптрона. Она состоит только из излучающей и принимающей частей. Более сложная разновидность оптрона — оптоэлектронная микросхема, внутри которой содержится несколько оптопар, сопряженных с одним либо несколькими согласующими или усилительными устройствами.

Таким образом, оптопара представляет собой электронный компонент, обеспечивающий оптическую передачу сигнала в цепи без гальванической связи между источником сигнала и его приемником, поскольку фотоны, как известно, электрически нейтральны.

Структура и характеристики оптопар

В оптопарах применяются фотоприемники, чувствительные в ближней инфракрасной и видимой областях, поскольку именно для данной части спектра характерны источники интенсивного излучения, могущие работать в качестве фотоприемников без охлаждения. Фотоприемники с р-n-переходами (диоды и транзисторы) на основе кремния универсальны, область их максимальной спектральной чувствительности находится вблизи 0,8 мкм.

Оптопара характеризуется в первую очередь коэффициентом передачи по току CTR, то есть отношением токов входного и выходного сигналов. Следующий параметр — скорость передачи сигнала, по сути — граничная частота fc работы оптопары, связанная с временами фронта tr и среза tf для передаваемых импульсов. Наконец, параметры, характеризующие оптопару с точки зрения гальванической развязки: сопротивление развязки Riso, максимальное напряжение Viso и проходная емкость Cf.

Входное устройство, входящее в структуру оптрона, предназначено для создания оптимальных условий работы излучателя (светодиода), для смещения рабочей точки в линейную зону ВАХ.

Входное устройство обладает достаточным быстродействием и широким диапазоном входных токов, обеспечивая надежность передачи информации даже при малом (пороговом) токе. Оптическая среда находится внутри корпуса, через нее передается свет от излучателя к фотоприемнику.

В оптронах с управляемым оптическим каналом имеется дополнительное устройство управления, через которое можно с помощью электрических или магнитных средств влиять на свойства оптической среды. На стороне фотоприемника сигнал восстанавливается, с высоким быстродействием преобразуясь из оптического в электрический.

Выходное устройство на стороне фотоприемника (например включенный в схему фототранзистор) призван преобразовать сигнал в стандартную электрическую форму, удобную для дальнейшей обработки в следующих за оптроном блоках. Оптопара зачастую не содержит входных и выходных устройств, поэтому ей требуются внешние цепи для создания нормального режима работы в схеме того или иного прибора.

Применение оптопар

Оптопары находят широкое применение в цепях гальванической развязки блоков различной аппаратуры, где есть низковольтные и высоковольтные цепи, цепи управления развязываются от силовых цепей: управление мощными симисторами и тиристорами, схемами реле и т. д.

В радиотехнических схемах модуляции и автоматической регулировки усиления используются диодные, транзисторные и резисторные оптроны. Через воздействие по оптическому каналу схема бесконтактно регулируется и выводится на оптимальный рабочий режим.

Оптопары настолько универсальны, что даже просто в качестве элементов гальванической развязки и бесконтактного управления применяются в настолько разнообразных отраслях и в таком количестве уникальных функций, что все и не перечислить.

Вот лишь некоторые из них: вычислительная техника, техника связи, автоматика, радиоаппаратура, системы автоматизированного управления, измерительные приборы, системы контроля и регулирования, медицинская техника, устройства визуального отображения информации и многое многое другое.

Достоинства оптопар

Применение оптопар на печатных платах позволяет добиться идеальной гальванической развязки, когда требования к изоляции высоковольтных и низковольтных, входных и выходных цепей по сопротивлению чрезвычайно высоки. Напряжение между цепями передатчика и приемника популярной оптопары PC817 составляет, например, 5000 В. Кроме того с помощью оптической развязки достигается чрезвычайно малая проходная емкость, порядка 1 пф.

При помощи оптопар очень просто реализуется бесконтактное управление, при этом сохраняется простор для уникальных конструкторских решений касательно непосредственно управляющих цепей. Немаловажно здесь и то, что совершенно отсутствует реакция приемника на источник, то есть информация передается однонаправленно.

Широчайшая полоса пропускания оптопары исключает ограничения накладываемые низкими частотами: при помощи света можно передавать хоть постоянный сигнал, хоть импульсный, причем с очень крутыми фронтами, что принципиально невозможно осуществить при помощи импульсных трансформаторов. Канал связи внутри оптопары абсолютно невосприимчив к воздействию электромагнитных полей, поэтому сигнал защищен от помех и наводок. Наконец, оптопары полностью совместимы с прочими электронными компонентами.

Volkswagen Passat Variant В-3 Черный PG-syncro › Бортжурнал › Транзисторная оптопара SOP-4.

Разобью к празднику свою же интригу.
Смысла держать в неведении большинство… нет.
Что же за мелюзга была так давно приобоетена?
Посмотрим…

В чеке написано — транзисторная оптопара SOP-4

Так и есть. Цена не велика…поэтому на всякий случай заказал две.

Как с ней работать без линзы — ума не приложу…

Поэтому лежала аж с декабря месяца… до 20 февраля…
Два месяца прошло…
Но руки у меня до неё дошли.
Натолкнул на неё меня своим советом Tita-8v
За что ему большое спасибо.
Схема с подключением реле у меня не сработала.
Поэтому пришлось мудрить.

Вот сайт продавца, где описан принцип действия и характеристики.
Итак приобрёл я две вот таких штуковины.
Позади виден квадратный упаковочный контейнер.
Он отрезан от ленты… поскольку оптопары эти продаются не поштучно а в лентах…

Сама оптопара очень маленькая.
Вот ещё фото для сравнения.

И хотя линза у киндеровской собачки игрушечная…
Но увеличение она всё же даёт.

Дальше мне нужно произвести подключение к ножкам…
Для этого я решил припаять совсем тоненькие проводки.
Ну а для облегчения процесса пайки я посадил оптопару в термоусадку.

А её ножки выпрямил.
К прямым ножкам легче было подпаятья короткие проводки.

И вот половина работы сделана.

Точно так же выровнял и оставшиеся две ноги и подпаял проводки ко второй паре…

Всё замечательно.
Но куда и как я размещу такое тонкое создание ?
А находиться оно должно за блоком реле в гуще проводов.
Ну или за приборкой…

Естественно что бы избежать облома ножек или отрыва проводов решил упаковать оптопару в термоусадку.

Залезла она туда легко и после прогрева термоусадки всё стало выглядеть вот так:

Теперь соединениям ничего не страшно.
Можно дальше собирать всё по схеме.
Катод оптопары я пометил на проводке узелком.
А провод напротив него просто сделал подлинней.
Это что бы не запутаться в выводах ножек.
Ну а дальше всё по схеме.

Если вы ещё не поняли что это и для чего…
Напомню.
Я вывел показание датчика на приборку.
Но поскольку сам датчик в новом бачке у меня был уже от Г4 и В5, то всё оказалось сложней, чем с обычным.
Датчик от В-5 мне достался с фишкой нахаляву.
И менять его на тот который попроще и который стоял у меня раньше — уже не хотелось, да и не было возможности.
Поскольку отверстие под датчик от В5 чуть больше чем под датчик от опеля.
А к тому моменту я его уже врезал в бачок.
Поэтому свой старый 9 литровый бачок я продал вместе с опелевским датчиком.
А себе оставил от В-5.

Но работал он с точностью до наоборот опелевскому.
То есть.
Бачок полный — сигнал через жидкость идёт. Он есть.
Диод горит.
Жидкость кончилась — сигнал пропал.
Диод погас.
А хотелось иметь принцип работы — наоборот.
Вот для этого и была куплена такая оптопара.
Осталось подпаять резистор к одному из проводков и произвести все подключения проводов, которые давно имеются за блоком реле и заведены в щиток приборов.
Так что присматривайтесь…

Оптопара принцип работы, оптроны принцип работы

Что такое оптопара – электронно-оптический аппарат (прибор), в котором присутствуют источник светового излучения и приемник того же излучения – фотоприемник, которые в свою очередь связаны конструктивно электрическими и оптическими связями.

В практическом применении наибольшего распространения нашли оптроны (в последнее время приобрели название оптопары), в которых нет электрических связей между приемником и излучателем, а есть только оптическая связь. По сложности составляющих структурных схем в оптронных изделиях различают 2 группы приборов:

• Оптопара – полупроводниковый оптическо-электронный прибор, в котором оптическая связь обеспечивает изоляцию входа и выхода излучающего и принимающего элементов.
• Электронно-оптическая микросхема, которая состоит из определенного количества оптопар и так называемых усилителей, которые имеют электрическое соединение с элементами оптронов.

Рисунок 1 – Общий вид оптопары в герметичном корпусе

Принцип работы оптопары

Основное предназначение оптопары заключается в развязке сигнальных цепей гальваническим методом.

Принцип действия оптопары для всех видов фотоприемников и излучательных элементов практически одинаковый и состоит в следующем: формируемый электрический сигнал на входе в излучатель, трансформируется в поток света, который далее принимается фотоэлементом и меняет проводимость последнего – меняя его сопротивление.

Другими словами принцип действия оптрона заключается в двойном трансформировании энергии.

Как работают оптронные устройства

Рассмотрим работу двух видов оптронных устройств: оптическо-электронное и оптическое.

Работа оптическо-электронного аппарата основывается на превращении энергии света в электрическую. Переход энергии происходит при помощи твердого тела и процессов электрических фотоэффектов и сияния («горения», «свечения») при воздействии электрического поля.

Эффект фотоэлектричества означает, что твердое тело может излучать электроны под действием фотонов.

Функционирование оптического устройства происходит при тесном взаимодействии электромагнитного испускания и твердого тела.

Схемы работы оптопар

Применение оптопар (оптронов) позволяет решать множество задач, в частности контроль значений параметров от различных датчиков – уровень, влажность, концентрация и т.д); использование в устройствах автоматики и релейных защит электрооборудования; в диагностических аппаратах. В тех или иных случаях схемы включения оптопар отличны друг от друга.

В качестве примера приведем несколько линейных схем:

Рисунок 2 – Линейная развязка аналогового сигнала с помощью оптронов: 01- оптопары; У1, У2 — усилители

Передача аналоговых сигналов осуществляется по развязанной гальванически цепи с использованием двух одинаковых оптронов, один из которых предназначен осуществляет обратную связь.

Рисунок 3 – Развязка между блоков U1- оптопара; VT1 – транзистор; R2 – сопротивление

Часто применяется в радиотехнике. Выходной сигнал Блока 1 подается на Блок 2 посредством оптопары-диода. В случае использования в Блоке 2 микросхемы с небольшим током на входе, то усилитель не требуется и оптопара-диод работает в фотогенерирующем режиме.

Рисунок 4 – Реле оптоэлектронное

Сигналы от фотоприемника оптопары удобно и практично использовать на воздействие исполнительных механизмов опять же через гальваническую развязку (к примеру: включение света, электродвигателе и другого оборудования).

На рисунке 4 изображена схема полупроводникового разомкнутого реле. Коммутация тока происходит в реле. Транзистор оптопары принимает фотосигнал и открывает VT1, VT2 транзисторы, далее включается нагрузка.

Устройство оптронов

В качестве излучателя используется светодиод, который размещается сверху в металлическом корпусе. В нижней части расположен фотоприемник (кремниевый кристалл). Свободное пространство заполняется затвердевающей массой, которая полностью прозрачна. Последняя покрыта отражателем для направления лучей, чтобы не рассеивались лучи за пределы зоны приемника.

Как правило, вывода оптронов заливаются жидким стеклом. Верхняя и нижняя часть крышки корпуса соединяются при помощи сварки.

Оптрон-резистор практически не отличается от вышеописанной конструкции. В нем используется в качестве излучателя лампа накала, а приемник выполнен из кадмия селенистого.

Применение оптопар

На сегодняшнее время оптопары очень хорошо изучены и широко распространены в различных сферах деятельности. Особое место применения оптронов в схемах для логического согласования различных блоков, которые содержат элементы с исполнительными органами.

Как уже было сказано, ранее оптроны применяются для гальванической развязки в цепях с отличными блоками, преобразования и модуляции импульсов для управления аппаратами, контроля и управления, сигнализации и защиты электрического оборудования и процессов (счетчики, коммутаторы, реле, электрические измерительные устройства).

Достоинства и недостатки оптопар

К основным достоинствам оптронов относится следующее:

• управление различного рода объектами осуществляется бесконтактно;
• разнообразие и гибкость управления;
• абсолютная невосприимчивость и независимость от посторонних электромагнитных волн, что не создает дополнительных помех в работе;
• возможность использования, как импульса, так и постоянного сигнала;
• возможность изменения выходного сигнала за счет воздействия на вещество оптоканала (из этого следует возможность использования датчиков различных типов);
• конструктивная и физическая совместимость с иными электронными и полупроводниковыми аппаратами и приборами;
• с точки зрения пропускания оптопары, то в низких частотах нет ограничений.

К недостаткам оптронов относятся:

• достаточно на высоком уровне потребляемая мощность, вызванная двойной трансформацией энергии (электрический ток – световой поток – электрический ток;
• сравнительно невысокий КПД переходных процессов;
• снижение качества параметров в процессе длительного времени;
• высокий уровень шумовых характеристик;
• достаточно сложно реализовать обратную связь из-за разностью выходных и входных схем.

Как проверить оптрон мультиметром не выпаивая

Мне кажется, что транзисторный оптрон PC817 самый распространенный хотя бы потому, что он стоит практически в каждом импульсном блоке питания для гальванической развязки цепи обратной связи.

Корпус достаточно компактный:

• шаг выводов – 2,54 мм;
• между рядами – 7,62 мм.

Производитель PC817 – Sharp, многие другие производители электронных компонентом выпускают аналоги. И при ремонте электронной аппаратуры можно наткнутся именно на аналог:

• Siemens – SFH618
• Toshiba – TLP521-1
• NEC – PC2501-1
• LITEON – LTV817
• Cosmo – KP1010

Кроме одинарного оптрона PC817 выпускаются его полные аналоги:

• PC827 — сдвоенный;
• PC837 – строенный;
• PC847 – счетверенный.

PC817 характеристики

• Прямой ток — 50 мА;
• Пиковый прямой ток — 1 А;
• Обратное напряжение — 6 В;
• Рассеяние мощности — 70 мВт.

• Напряжение коллектор-эмиттер — 35 В;
• Напряжение эмиттер-коллектор — 6 В;
• Ток коллектора — 50 мА;
• Мощность рассеяния коллектора — 150 мВт.

Есть ещё важный параметр — коэффициент передачи по току (CTR) измеряемый в %. В оптопаре PC817 он определяется буквой после основного кода, также как и большинстве других оптопар и других полупроводниковых приборов.

Порядок проверки

Проверку производят обычным тестером, переключив прибор в диапазон для измерений диодов или сопротивления.

Подключение мультиметра для проверки

Как проверить резистор мультиметром

Поэлементное описание проверки имеет вид:

• на приборе выбирается режим измерения сопротивления;
• щупы тестера подключаются к выводам детали;
• оцениваются показания прибора, высвечиваемые на дисплее.

Когда собственный источник питания мультиметра подключен плюсовым щупом к аноду, то на дисплее можно зафиксировать показания сопротивления от нескольких долей Ома до его единиц. После замены местами измерительных щупов при исправном элементе получают бесконечно большое сопротивление.

Помня о том, что стабилитрон ведёт себя, как простой диод, устанавливают интервал измерений в кОм. В этом случае сопротивление исправной радиодетали доходит до сотен кОм.

Информация. Показания, выданные на дисплей тестером, часто вводят в заблуждение проводящего измерения. Одинаково высокое сопротивление при различных подключениях щупов не всегда означает пробой элемента. Поданное для измерений напряжение внутреннего источника может превысить номинальное напряжения пробоя, тогда полученные результаты будут ложными.

тестер оптопар

На многих форумах можно прочитать, что раз деталь такая дешевая, то и проверять её не стоит, а просто меняем и все. У меня против этого мнения следующие доводы: все равно нужно узнать сгорела оптопара или нет, потому что это поможет понять, что ещё могло сгореть, да и новый оптрон может оказаться бракованным. Проверить оптопару можно прозвонив тестером светодиод и проверить на короткое замыкание транзистор, потом пропустить через светодиод ток и посмотреть, что транзистор открылся.

Но проще всего соорудить простейший тестер оптопар, для него понадобятся только:

• Два светодиода,
• Две кнопки,
• Два резистора.

Светодиоды подойдут на ток 5-20 мА и напряжение около 2-х вольт, R1, R2 — 300 Ом.

Питается тестер от USB порта получая от него 5 В, но можно питать тестер и от 3-х или 4-х батареек AA. Можно питать и от батарейки 9 В или 12 В или источника питания, вот только тогда нужно будет пересчитать сопротивления резисторов R1, R2.

42 thoughts on “ Оптрон PC817 схема включения, характеристики ”

Проверка тестером

Так как стабилитрон и диод имеют почти одинаковые вольтамперные характеристики за исключением участка пробоя, то мультиметром стабилитрон проверяется, как и диод.

Проверка осуществляется любым мультиметром в режиме прозвона диода или определения сопротивления. Выполняются такие действия:

• переключателем устанавливают диапазон измерения Омов;
• к выводам радиодетали подсоединяются измерительные щупы;
• мультиметр должен показать единицы или доли Ом, если его внутренний источник питания подключится плюсом к аноду;
• поменяв щупы местами, меняем полярность напряжения на выводах полупроводника и получаем сопротивление близкое к бесконечности, если он исправен.

Чтобы убедиться в исправности стабилитрона переключаем мультиметр на диапазон измерения сопротивления в килоомах и проводим измерение.

При исправном приборе, показания должны лежать в пределах десятков и сотен тысяч Ом. То есть он пропускает ток, как обычный диод.

Как проверить оптрон — устройство для проверки оптрона

Для более удобной проверки оптрона можно использовать более интересную схему. Включает она в себя с минимум компонентов, а сборка ее занимает не более получаса.

Питание оптрона производиться через светодиод, который загорится, если исправный фотоизлучатель. Второй светодиод загорится, если исправный фотоприемник, через который течет ток к светодиоду.

Для наглядности второй вариант схемы был собран из элементов, которые были под руками. Роль подопытного играет оптопара PC817.

Роль гнезда для подключения оптрона выполняют остатки COM кабеля. Но лучше для таких целей использовать гнезда под микросхемы, тогда подключения оптрона станет более удобным.

Питание схемы осуществляется с помощью старого USB шнура. В общем, схема работает исправно сразу, и не требует дополнительной наладки. Если горят оба светодиода, тогда оптрон можно считать рабочим.

У многих возникнет вопрос, а если пробит выход оптрона, тогда же тоже будут светиться оба светодиода! В таком случае яркость второго светодиода будет значительно выше, это визуально очень хорошо будет видно.

Простой пробник оптронов

Потребовался простой способ проверки оптронов. Не часто я с ними «общаюсь», но бывают моменты, когда надо определить — виноват ли оптрон. Для этих целей сделал очень простой пробник. «Конструкция выходного часа». Внешний вид пробника:

Схема данного пробника очень проста:

Оптроны(оптопары) стоят практически в каждом импульсном блоке питания для гальванической развязки цепи обратной связи. В составе оптрона находятся обычный светодиод и фототранзистор. Упрощенно говоря, это, своего рода, маломощное электронное реле, с контактами на замыкание.

Принцип работы оптрона: Когда через встроенный светодиод проходит электрический ток, светодиод (в оптроне) начинает светиться, свет попадает на встроенный фототранзистор и открывает его.

Оптроны часто выпускается в корпусе Dip Первая ножка микросхемы, по стандарту обозначается ключом, точкой на корпусе микросхемы, она же анод светодиода, далее номера ножек идут по окружности, против часовой стрелки.

Суть проверки: Фототранзистор, при попадании на него света от внутреннего светодиода, переходит в открытое состояние, а сопротивление его — резко уменьшится (с очень большого сопротивления, до примерно 30-50 Ом.).

Единственным минусом данного пробника является то, что для проверки необходимо выпаять оптрон и установить в держатель согласно ключу(у меня роль напоминалки является кнопка тестирования — она смещена в сторону, и ключ оптрона должен смотреть на кнопку). Далее, при нажатии кнопки, (если оптрон цел), оба светодиода загорятся: Правый будет сигнализировать о том, что светодиод оптрона рабочий(цепь не разорвана), а левый сигнализировать о работоспособности фототранзистора(цепь не разорвана).

(Держатель у меня был только DIP-6 и пришлось залить неиспользуемые контакты термоклеем.)

Для окончательного тестирования, необходимо перевернуть оптрон «не по ключу» и проверить уже в таком виде — оба светодиода не должны гореть. Если же горят оба или один из них, то это говорит нам о коротком замыкании в оптроне.

Рекомендую такой пробник в качестве первого, для начинающих радиолюбителей, которым необходимо проверять оптроны раз в полгода, год) Существуют и более современные схемы с логикой и сигнализацией о «выходе из параметров», но такие нужны для очень узкого круга людей.

Ссылки на детали для самостоятельной сборки

Советую посмотреть у себя в «закромах», так выйдет дешевле, да и время на ожидание доставки не потратите. Можно выпаять из плат. Монтажная плата двухсторонняя Держатель батареи Тактовая кнопка Держатель DIP-6 Светодиоды

Основные неисправности стабилитрона

Работоспособность детали, расположенной в блоках аппаратуры, можно выявить, зная основные неисправности. К ним можно отнести следующие повреждения или отклонения от нормы:

• пробой перехода;
• обрыв;
• неправильное напряжение;
• неточный ток.

Если первые два пункта вопросов не вызывают, то вторые две позиции относятся к неявным повреждениям.

Внимание! Когда измеренное мультиметром на диоде зенера падение напряжения в прямом направлении совпадает с заявленным значением, это означает, что элемент исправен.

При проверке стабилитрона подключают плюсовой щуп к аноду, а отрицательный – к катоду. В режиме проверки диодов на экране отобразится величина падения напряжения на тестируемом элементе. При переполюсовке щупов на дисплее не будет значений, высветится «1».

При пробое перехода при прямом и обратном прикасании измерительных щупов на дисплее тестера будут высвечиваться цифры. Когда в режиме проверки диода на тестере присутствует звуковое оповещение (пищалка), то оно сработает.

При обрыве перехода измерения ничего не покажут при любом прикладывании щупов тестера. В этом случае даже без выпаивания стабилитрона из платы можно определить его неисправность.

Неправильное напряжение стабилизации определяется только при включении питания схемы. В режиме вольтметра щупами касаются выводов детали и измеряют параметр. В случае отклонения от необходимой величины стабилитрон заменяется.

При определении исправности элемента с напряжением стабилизации до 20-30 В пользуются простым методом. Для этого нужно собрать небольшую макетную модель для испытаний, в неё входят:

• панель для закрепления микросхем (любая);
• ограничивающий резистор сопротивлением 4,7 кОм, мощностью до 0,25 Вт;
• источник питания: подойдёт блок питания от ноутбука, в идеале – источник с регулировкой выходного напряжения.

Панель от микросхемы поможет закреплять в её пазах любой проверяемый элемент.

Осторожно. При подключении в схему проверяемого полупроводника подключают «плюс» к катоду, «минус» – к аноду. Неправильное включение выведет испытуемую деталь из строя.

Схема для проверки напряжения стабилизации

Стабилизация напряжения с использованием стабилитронов – успешное решение в электронных схемах. Правильное тестирование стабилитрона с помощью мультиметра поможет определить неисправную деталь и сберечь схему от повреждения.

Как проверить двусторонний стабилитрон

Бывает, что после выпаивания из платы полупроводникового элемента, при изменении полярности на щупах, сопротивление оказывается большим в обоих случаях. Это не обязательно говорит об обрыве. Проверяемый компонент схемы может быть двусторонним стабилитроном. Как проверить стабилитрон мультиметром?

Чтобы протестировать его работоспособность, нужно:

• увеличить прилагаемое напряжение измерения;
• менять полярность, подаваемую щупами тестера на выводы;
• измерять токи и сравнивать ВАХ исследуемой детали.

Совокупность действий поможет определить, исправен или нет такой зенер диод. Зная о том, что в такой радиодетали катоды внутри соединены между собой, необходимо собрать схему.

В схему входят следующие компоненты:

• тестер;
• резистор сопротивлением 1 кОм (R);
• ИП до 30 вольт.

Для измерения все вместе соединяется в схему:

• подключают резистор к « + » источника питания;
• стабилитрон присоединяют на второй контакт резистора;
• щуп тестера подсоединяют с свободному выводу R и клемме « – » ИП;
• прибор включается в разрыв: « + » ИП и « – » ИП;
• на приборе выбирается наиболее подходящий режим.

При проверке зинер диода с напряжением стабилизации схема будет рабочей, если, изменяя Uпит в границах 13-30 В, на дисплее прибора сохраняется в пределах 12 В, даже при смене полярности.

Важно! Никакой измерительный прибор не может гарантировать, что полученные результаты действительно верны. Для проверки нужно включить в схему полупроводник, подать питание и провести измерения, которые выявляют неисправную деталь.

Транзисторные оптопары

ОПТОПАРЫ (Оптроны)

Общие сведения

Оптоэлектроника – одно из наиболее развитых направлений в функциональной микроэлектронике. В понятие “оптоэлектроника” включают и такие недавно возникшие направления, как лазерная техника, волоконная оптика, голография и другие.

В настоящее время оптоэлектронный прибор определяется как :

1) прибор чувствительный к электромагнитному излучению в видимой, инфракрасной или ультрафиолетовой областях спектра;

2) прибор излучающий и преобразующий некогерентное или когерентное излучение в этих же спектральных областях;

3) прибор, использующий электромагнитное излучение для своей работы.

Оптоэлектроника основана на электронно-оптическом принципе получения, передачи, обработки и хранения информации, носителем которой является электрически нейтральный фотон.

Изготовление ПП элементов оптоэлектроники оптронов совместимо с интегральной технологией, поэтому их создание может быть включено в единый технологический цикл производства интегральных микросхем.

Рассмотрим основные технологические средства оптоэлектроники. Основным элементом является оптрон, или оптопара

Оптопара – оптоэлектронный прибор, содержащий фотоизлучатель и фотоприёмник, оптически и конструктивно связанные друг с другом.

Рис.1. Структурная схема оптрона

1– источника излучения (фотоизлучателя);

2 – световода (оптического канала);

3 – приёмника излучения (фотоприёмника), заключённого

в герметичный светонепроницаемый корпус.

Классификация оптронов:

Тип и название оптрона определяется типом используемого в нем фотоприемника. По этому признаку оптроны бывают:

– резисторные (фотоприёмник – фоторезистор);

– диодные (фотоприёмник – фотодиод);

– транзисторные (фотоприёмник – фототранзистор);

– тиристорные (фотоприёмник – фототиристор);

Применение в электронных цепях:

Определение и принцип действия

Принцип действия оптопары основан на двойном преобразовании энергии т.е.

1) В излучателях энергия электрического сигнала преобразуется в оптическое излучение, а в фотоприёмниках наоборот;

2) Оптический сигнал вызывает электрический ток или напряжение. Следовательно, оптопара – это прибор с электрическими входными и выходными сигналами, т.е. связь с внешней схемой электрическая. А вот внутри оптопары связь входа с выходом осуществляется с помощью оптических сигналов.

Рассмотрим различные типы оптопар, различающихся друг от друга фотоприёмниками.

Резисторные оптопары

Имеют в качестве излучателя сверхминиатюрную лампочку накаливания или светодиод, дающий видимое или инфракрасное излучение. Приёмником излучения является фоторезистор, который может работать как на постоянном, так и на переменном токе.

Рис.16. Схема включения резисторной оптопары

У данной оптопары выходная цепь питается от источника постоянного или переменного напряжения Е и имеет нагрузку R_н. Напряжение U_упр подаваемое на светодиод, управляет током в нагрузке. Цепь управления хорошо изолирована от фоторезистора, который может быть включён в цепь переменного тока напряжением 220 В.

Резисторные оптопары применяются для автоматического регулирования усиления, связи между каскадами, управления бесконтактными делителями напряжения, модуляции сигналов, формирования различных сигналов и т.д.

Диодные оптопары

Данный тип обычно имеет в своём составе инфракрасный светодиод и кремниевый фотодиод. Применение их весьма разнообразно. На их основе создаются импульсные трансформаторы, не имеющие обмоток, что важно для микросхем. Также они используются для передачи сигналов между блоками сложной радиоэлектронной аппаратуры, для управления работой ИМС, особенно тех, у которых входной ток очень мал.

Транзисторные оптопары

Имеют в своём составе в качестве излучателя — светодиод, а приёмника излучения – биполярный кремниевый фототранзистор типа n-p-n. Оптопары этого типа работают главным образом в ключевом режиме и применяются в коммутаторных схемах, устройствах связи различных датчиков с измерительными блоками, в качестве реле т.д. Для повышения чувствительности оптопары в ней может быть использован составной транзистор.

Тиристорные оптопары

Имеют в качестве фотоприёмника кремниевый фототиристор и используется исключительно в ключевых режимах. Применяется для формирования импульсов, управления мощными тиристорами, управления и коммутации различных устройств с мощными нагрузками.

Параметры

В системе параметров можно выделить четыре группы:

– входные параметры (излучателя);

– выходные параметры (фотоприёмника);

– передаточные параметры (параметры передачи сигнала со входа на

Входные параметры

1. Номинальный входной ток I_вх.ном –значение тока, рекомендуемое для оптимальной эксплуатации оптопары и используемое при измерении её основных параметров.

2. Входное напряжение U_вх— падение напряжения на излучающем диоде в прямом направлении при заданном значении прямого тока ( обычно при I_вх.ном).

3. Входная ёмкость С_вх – ёмкость между входными выводами оптопары в заданном режиме.

Выходные параметры

1. U_{ВЫХ.ОБР} – максимальное значение обратного напряжения любой формы, которое допускается прикладывать к выходу оптопары.

2. I_ВЫХ –максимальное значение тока, который допускается пропускать через фотоприёмник во включённом состоянии оптопары.

3. I_УТ – ток утечки на выходе оптопары при I_вх=0 и заданном значении полярности U_вых.

4. U_ОСТ – выходное остаточное напряжение на включённом фототиристоре или фоторезисторе в режиме насыщения.

5. С_ВЫХ – выходная ёмкость фотоприёмника.

Передаточные параметры –характеризуют эффективность передачи электрического сигнала с входа оптопары на выход.

Коэффициент передачи по току – характеризует передачу сигнала со входа оптопары на выход для всех типов оптопар (кроме тиристорных).

Временные параметры – характеризуют быстродействие или скорость передачи сигнала.

1. t_НАР – время нарастания выходного тока от уровня (0,1-0,9) I_вых,max

2. t_ЗАД – время задержки при включении, т.е. время от момента подачи t₀ импульса входного тока до момента нарастания выходного тока до уровня0,1 I _{ВЫХ MAX} .

3. t_ВКЛ = t_НАР + t_ЗАД – время включения оптопары.

4. t_ПЕР = t_ВКЛ+ t_ВЫКЛ – время переключения .

1. U_ИЗ.ПИК. – максимально допустимое пиковое напряжение изоляции определяет возможности оптопары как элемента электрической изоляции.

2. U_ИЗ –статическое напряжение изоляции между входом и выходом.

3. R_ИЗ –сопротивление изоляции (R_из » 10 12 Ом).

Параметры определяющие стойкость оптопары к скачкам напряжения:

4. С_ПР – проходная ёмкость (ёмкость между входом и выходом).

5. – максимально допустимая скорость нарастания выходного напр.

Оптопара PC817 принцип работы и очень простая проверка.

Описание, характеристики , Datasheet и методы проверки оптронов на примере PC817.

В продолжение темы «Популярные радиодетали при ремонтах импульсных блоков питания» разберем еще одну деталь- оптопара (оптрон ) PC817. Он состоит из светодиода и фототранзистора. Между собой электрически никак не связанны, благодаря чему на основе PC817 можно реализовать гальваническую развязку двух частей схемы — например с высоким напряжением и с низким. Открытие фототранзистора зависит от освещенности светодиодом. Как это происходит более подробно я разберу в следующей статье где в экспериментах подавая сигналы с генератора и анализируя его при помощи осциллографа можно понять более точную картину работы оптопары.

Еще в других статьях я расскажу о нестандартном использовании оптрона первая в роли реле -RS триггера с фиксацией состояний, а во второй генератор периодических сигналов. И используя эти схемные решения соберу очень простой тестер оптопар. Которому не не нужны никакие дорогие и редкие приборы, а всего лишь несколько дешевых радиодеталей.

Деталь не редкая и не дорогая. Но от нее зависит очень многое. Она используется практически в каждом ходовом (я не имею ввиду каком нибудь эксклюзивном) импульсном БЛОКЕ ПИТАНИЯ и выполняет роль обратной связи и чаще всего в связке тоже с очень популярной радиодеталью TL431 Описание и проверка здесь

Для тех читателей, кому легче информацию воспринимать на слух, советуем посмотреть видео в самом низу страницы.

Оптопара ( Оптрон ) PC817

Краткие характеристики:

• шаг выводов – 2,54 мм;
• между рядами – 7,62 мм.

Производитель PC817 – Sharp, встречаются другие производители электронных компонентов выпускают аналоги- например:

• Siemens – SFH618
• Toshiba – TLP521-1
• NEC – PC2501-1
• LITEON – LTV817
• Cosmo – KP1010

Кроме одинарного оптрона PC817 выпускаются и другие варианты:

• PC827 — сдвоенный;
• PC837 – строенный;
• PC847 – счетверенный.

Проверка оптопары

Для быстрой проверки оптопары я провел несколько тестовых экспериментов. Сначала на макетной плате.

Вариант на макетной плате

В результате удалось получить очень простую схему для проверки PC817 и других похожих оптронов.

Первый вариант схемы

Первый вариант я забраковал по той причине что он инвертировал маркировку транзистора с n-p-n на p-n-p

Поэтому чтобы не возникало путаницы я изменил схему на следующую ;

Второй вариант схемы

Второй вариант работал правильно но неудобно было распаять стандартную панельку

SCS- 8

Третий вариант схемы

Uf — напряжение на светодиоде при котором начинает открываться фототранзистор.

в моем варианте Uf = 1.12 Вольт.

В результате получилась такая очень простая конструкция:

Как видно из фото деталь развернута не по ключу.

Используя которую можно очень быстро проверить деталь. За свою практику ремонтов конечно не часто , но я сталкивался с неработающими оптопарами и раньше мне приходилось заморачиваться над проверкой детали когда иногда бывало заходил в тупик во время сложного ремонта.

Конечный вариант — все очень просто.

Похожие статьи по теме:

PC817 эксперименты с оптопарой

Оптрон PC817 в режиме тиристора или самая простая схема проверки.

Генератор на оптроне. На примере PC817.

Кому лень читать

Еще более простой способ проверки оптрона PC817

Понятно что использование китайского тестера для проверки оптопары не самый простой , точнее простой но не самый дешевый метод. Такой прибор не во всех есть в хозяйстве.

Поэтому предлагаю вашему вниманию более простой , а главное дешевый тестер оптронов.

Он состоит из двух кнопок , двух резисторов , светодиода и панельки ( сокета ) под микросхему.

Если кому интересно , вот ссылка

Оптопара принцип работы

В оптроне входная и выходная цепи гальванически развязаны между собой; взаимодействие цепей ограничено паразитными ёмкостями между выводами оптрона. Тепловым воздействием излучателя на фотоприёмник на практике можно пренебречь.

Электрическая прочность (допустимое напряжение между входной и выходной цепями) зависит от конструктивного оформления прибора; для распространённых отечественных DIP-корпусов предельное напряжение между цепями нормируется на 500 или 1000 В, при этом сопротивление изоляции нормируется на уровне 10 11 Ом. Реальное напряжение электрического пробоя такого прибора — порядка нескольких киловольт.

Нижняя рабочая частота оптрона не ограничена — оптроны могут работать в цепях постоянного тока. Верхняя рабочая частота оптронов, оптимизированных под высокочастотную передачу цифровых сигналов, достигает сотен МГц. Верхние рабочие частоты линейных оптронов существенно ниже (единицы—сотни кГц). Наиболее медленные оптроны, использующие лампы накаливания, фактически являются эффективными фильтрами низких частот с граничной полосой порядка единиц Гц.

Классификация

По степени интеграции

• оптопары (или элементарные оптроны) — состоящие из двух и более элементов (в т. ч. собранные в одном корпусе)
• оптоэлектронные интегральные схемы, содержащие одну или несколько оптопар (с дополнительными компонентами, например, усилителями, или без них).

По типу оптического канала

• с открытым оптическим каналом
• с закрытым оптическим каналом

По типу фотоприёмника

• с фоторезистором
• с фотодиодом
• с биполярным (обычным или составным) фототранзистором
• с полевым фототранзистором
• с фототиристором

В настоящее время в оптоэлектронике можно выделить два направления.

1. Электронно-оптическое, основанное на принципе фотоэлектрического преобразования, реализуемого в твердом теле внутренным фотоэффектом и электролюминесценцией.
2. Оптическое, основанное на тонких эффектах взаимодействия твердого тела с электромагнитным излучением и использующее лазерную технику, голографию, фотохимию и т.д.

Существуют два класса оптических элементов, которые можно использовать при создании оптических ЭВМ:

• Оптроны
• Квантооптические элементы.

Они являются представителями соответственно электронно-оптического и оптического направлений.

Тип фотоприёмника определяет линейность передаточной функции оптрона. Наиболее линейны и тем самым пригодны для работы в аналоговых устройствах резисторные оптроны, затем — оптроны с приёмным фотодиодом или одиночным биполярным транзистором. Оптроны с составными биполярными транзисторами или полевыми транзисторами используются в импульсных (ключевых, цифровых) устройствах, в которых линейность передачи не требуется. Оптроны с фототиристорами применяются для гальванической развязки схем управления от цепей управления.

Использование

Оптроны имеют несколько областей применения, использующих их различные свойства:

Механическое воздействие

Оптроны с открытым оптическим каналом, доступным для механического воздействия (перекрытия) используются как датчики во всевозможных детекторах наличия (например, детектор бумаги в принтере), датчиках конца (или начала), счётчиках и дискретных спидометрах на их базе (например, координатные счётчики в механической мыши, ареометры).

Гальваническая развязка

Оптроны используются для гальванической развязки цепей — передачи сигнала без передачи напряжения, для бесконтактного управления и защиты. Некоторые стандартные электрические интерфейсы, например,

Неэлектрическая передача

На принципе оптрона построены такие приспособления как:

• беспроводные пульты и оптические устройства ввода
• беспроводные (атмосферно-оптические) и волоконно-оптические устройства передачи аналоговых и цифровых сигналов

Также используются в неразрушающем контроле как датчики аварийных ситуаций. GaP-диоды начинают излучать свет при воздействии на него радиации, а фотоприёмник фиксирует падение его свечения и сообщает о тревоге.

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Оптовые цены
• Оптроника

Смотреть что такое «Оптопара» в других словарях:

оптопара — оптрон Словарь русских синонимов. оптопара сущ., кол во синонимов: 1 • оптрон (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

оптопара — Оптоэлектронный полупроводниковый прибор, состоящий из излучателя и приемника излучения, между которыми имеется оптическая связь и обеспечена электрическая изоляция. [ГОСТ 15133 77] Тематики полупроводниковые приборы EN optocouplerphotocoupler DE … Справочник технического переводчика

оптопара — оптическая пара … Словарь сокращений и аббревиатур

оптопара — optronas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. optoelectronic coupler; optron; photocoupler vok. Optokoppler, m; Optron, m rus. оптопара, f; оптрон, m pranc. coupleur optoélectronique, m; optocoupleur, m; optron, m … Automatikos terminų žodynas

оптопара — и, ж. Те саме, що оптрон … Український тлумачний словник

Резисторная оптопара — … Википедия

диодная оптопара — Оптопара с приемником излучения, выполненным на основе фотодиода. [ГОСТ 15133 77] Тематики полупроводниковые приборы … Справочник технического переводчика

дифференциальная диодная оптопара — Диодная оптопара, в которой два близких по определяющим параметрам фотодиода принимают световой поток от одного излучателя. [ГОСТ 15133 77] Тематики полупроводниковые приборы … Справочник технического переводчика

резисторная оптопара — Оптопара с приемником излучения, выполненным на основе фоторезистора. [ГОСТ 15133 77] Тематики полупроводниковые приборы … Справочник технического переводчика

тиристорная оптопара — Оптопара с приемником излучения, выполненным на основе фототиристора. [ГОСТ 15133 77] Тематики полупроводниковые приборы … Справочник технического переводчика

Оптопары

Оптопарой называется прибор, содержащий в общем корпусе фотоприемник и излучатель, между которыми осуществляется электрическое и/или оптическое взаимодействие. Оптическое

взаимодействие реализуется посредством оптического канала. Оптический канал либо выполняется в виде световода, передающего энергию непосредственно от излучателя к приемнику, либо изготавливается из материала, оптические свойства которого могут изменяться при внешних воздействиях (управляемый оптический канал). Иногда между приемником и излучателем отсутствует какой-либо материал и излучение распространяется через воздушный или вакуумный промежуток.

Прибор, в котором помимо излучателя, фотоприемника и оптической среды в едином корпусе размещаются и дополнительные микроэлектронные или оптические элементы, в том числе и другие оптопары, называется оптроном. Различают три основные разновидности оптронов: оптопара с прямой оптической и разорванной электрической связью (рис. 16.29, а), оптрон с прямой электрической и разорванной оптической связью (рис. 16.29, б), оптрон с электрической и оптической связями (рис. 16.29, в). На рис. 16.29 обозначено: ФП — фотоприемник; И — излучатель; УС — устройство связи. Оптопары используются чаще всего в качестве элемента практически идеальной гальванической развязки и подробно будут рассмотрены ниже. Второй тип оптрона выполняет роль преобразователя параметров светового сигнала, т. е. осуществляет усиление, преобразования спектра и поляризации, а также конверсию некогерентного излучения в когерентное и т. д. При использовании многоэлементных фотоприемников можно получить и преобразование изображений. Третий тип оптронов, имея цепь обратной связи (ОС, см. рис. 16.29, в), мо-

Рис. 16.29

Рис. 16.30

жет выступать в качестве регенеративного устройства и производить усиление, частичное или полное восстановление входного сигнала. В таких оптронах возможны самые различные сочетания оптических и электрических входных и выходных сигналов.

Рассмотрим более подробно простейший вид оптронов — оптопары. Они обладают идеальной гальванической развязкой, большой широкополосностью, простотой конструкции, технологической, эксплуатационной и функциональной совместимостью с интегральными микросхемами.

Наибольшее распространение получили оптопары, в которых в качестве фотоприемников используются: фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры. Оптопары получили название по типу приемника: например, резисторная (рис. 16.30, а), диодная (рис. 16.30,6), транзисторная (рис. 16.30, в), тиристорная (рис. 16.30, г). Существует достаточно много конструктивных форм изготовления оптопар. На рис. 16.31, а приведено устройство так называемой «панельной» оптопары с расположением активных элементов в одной плоскости (2 — излучатель, 2 — фотоприемник, 3 — оптическая среда, 4 — микросхема). Эта конструкция позволяет использовать широко применяемое в микроэлектронике оборудование для монтажа кристаллов, припайки выводов. Наиболее перспективны монолитные оптопары в виде интегрированной твердотельной структуры. Пример устройства такой оптопары приведен на рис. 16.31, б (2 — светодиод; 2 — оптический канал из СаА1Аз; 3 — фотодиод). Однако в настоящее время характеристики таких приборов имеют невы-

Рис. 16.31

сокие надежность и устойчивость к внешним воздействиям, плохие светопередачу и совместимость используемых материалов и т. д. Кроме того, в большинстве конструкций монолитных оптопар выводы располагаются с разных сторон кристалла и на различных уровнях, поэтому при их монтаже требуется специальное нестандартное оборудование.

В последние годы началось производство специфического вида оптронов — волстронов — приборов, в которых излучатель и фотоприемник жестко связаны друг с другом отрезком длинного (от десятков см до нескольких метров) волоконно-оптического кабеля. Такие оптроны очень эффективны для применения в высоковольтной и мощной аппаратуре, в установках с повышенной опасностью для работы обслуживающего персонала и т. д. Волстроны дешевы, обладают хорошей передаточной характеристикой, высокой надежностью и т. д.

Широкое распространение получили оптоэлектронные схемы, включающие оптопары и микросхемы. Например, оптоэлектронный переключатель состоит из диодной оптопары и ключевого усилителя. Такое сочетание позволяет добиться полного согласования по уровню сигналов со стандартными логическими микросхемами. Существует достаточное разнообразие оптоэлектронных микросхем, находящих применение в различных областях.

Принцип работы оптопары можно пояснить, используя прибор, представленный на рис. 16.31,6. Предположим, на вход оптопары «Вх» поступает импульс тока /_вх или напряжения 1/_вх, который преобразуется светоизлучателем 1 в импульс светового потока. Излучение проходит через оптическую среду (канал) 2 ив фотоприемнике 3 преобразуется в электрический сигнал. Исходный сигнал, претерпевая двойное преобразование, испытывает некоторые искажения, которые должны быть минимальны.

Гальваническая развязка входной цепи «Вх» и выходной «Вых» достигается за счет оптически прозрачной диэлектрической среды между приемником и излучателем, которые должны быть оптически согласованы. Спектральное согласование светоизлучателя и фотоприемника реализуется соответствующим выбором их материалов. В качестве светоизлучателей в оптопарах используются преимущественно светодиоды. Применение оптических квантовых генераторов (лазеров) оправдано в быстродействующих устройствах.

Для оценки свойств оптронов используются следующие параметры, определяющие характеристики излучателей, фотоприемников, оптического сигнала и электронных устройств:

«5_И — эффективность излучателя, зависящая от типа прибора, режима возбуждения, температуры ит.д., Вт/А; 5_ф — чувствительность фотоприемника с учетом внутреннего усиления, А/Вт; К_опт — передаточный коэффициент оптического канала; К_у — передаточный коэффициент электронной схемы связи, в том числе и обратной, осуществляющей взаимодействие приемника и излучателя.

При расчетах оптронов в зависимости от режима работы применяются как дифференциальные, так и интегральные параметры.

Одним из основных параметров оптронов является коэффициент передачи по какому-либо параметру. Для оптопары это может быть коэффициент передачи по току, представляющий собой отношение выходного и входного токов:

Используя значения 8_и и 5_ф, рассмотренные при описании излучателей и фотоприемников, и зная коэффициент передачи оптического канала (среды), нетрудно рассчитать общий коэффициент передачи оптопары.

Для регенеративного оптрона обычно рассматривают коэффициент регенерации оптрона К_рсг. Этот параметр характеризует изменение величины сигнала при прохождении замкнутой системы приемник—излучатель—устройство связи:

где 8 — чувствительность устройства связи.

В регенеративном оптроне при К_рег 1 может возникнуть генерация, т. е. вся система становится неустойчивой. Из-за двукратного преобразования энергии в этом типе оптронов (например, оптический сигнал сначала преобразуется в электрический и затем электрический в оптический) КПД мал.

Для диодных и транзисторных оптопар, применяемых в цифровых системах передачи информации, используют комбинированный параметр (параметр качества), представляющий собой отношение коэффициента передачи по току К₁ к времени задержки распространения сигнала *_зд, т. е. К₁Ц^_д = К (с -1 ). Диодные оптопары имеют лучший параметр качества К 7 с -1 по сравнению с транзисторными, но очень низкий коэффициент К₁

0,02. 0,03), и поэтому после диодных оптопар требуется дополнительное усиление выходного сигнала, как правило, с использованием микросхем.

Транзисторные и тиристорные оптопары, применяемые для оптической коммутации сильноточных высоковольтных цепей, имеют в качестве критерия качества коэффициент передачи по мощности, определяемый как отношение мощности в выходной цепи к мощности на входе. Этот параметр принимает значения 10 6 . 10 7 . Времена переключения тиристорных и транзисторных пар имеют типичные значения от 1 до 50 мкс.

Резисторные оптопары характеризуются выходным сопротивлением, которое может изменяться на 7—8 порядков в зависимости от режима во входной цепи. Этот вид оптопар наиболее распространен в аналоговых устройствах. Недостаток резисторных оптопар — их низкое быстродействие и нестабильность параметров при изменении температуры.

При анализе цепей оптопара представляется обычно четырехполюсником. В оптроны с управляемым оптическим каналом между излучателем и фотоприемником помещается электрооптический или магнитооптический элемент, светопропускание которого регулируется электрически. Такой оптрон представляет собой шестиполюсник с двумя двухполюсными входами (по цепи излучателя и по цепи управления оптическим каналом) и одним двухполюсным выходом.