En optokobler eller optokobler er en elektronisk enhed bestående af en lysemitter (normalt en LED , i tidlige produkter en miniatureglødelampe ) og en fotodetektor (bipolære og feltfototransistorer , fotodioder , fototyristorer , fotomodstande ) , forbundet med en optisk kanal og, som en regel, kombineret i almindeligt tilfælde. Funktionsprincippet for en optokobler er at konvertere et elektrisk signal til lys, transmittere det gennem en optisk kanal og derefter konvertere det tilbage til et elektrisk signal.
Efter grad af integration
Efter type optisk kanal
Efter type fotodetektor
Efter type lyskilde
Optokoblere med en felteffekttransistor eller fototriac omtales undertiden som et opto -relæ eller solid state-relæ .
I øjeblikket kan der skelnes mellem to retninger inden for optoelektronik.
Der er to klasser af optiske elementer, der kan bruges til at skabe optiske computere:
De er repræsentanter for henholdsvis de elektron-optiske og optiske retninger.
Typen af fotodetektor bestemmer lineariteten af optokoblerens overføringsfunktion. De mest lineære og dermed egnede til drift i analoge enheder er modstandsoptokoblere, derefter optokoblere med en modtagende fotodiode eller en enkelt bipolær transistor. Optokoblere med sammensatte bipolære transistorer eller felteffekttransistorer bruges i puls- (nøgle, digital) enheder, hvor transmissionslinearitet ikke er påkrævet. Optokoblere med fototyristorer bruges til galvanisk isolering af styrekredsløb fra styrekredsløb.
Optokoblere har flere applikationer, der udnytter deres forskellige egenskaber:
Optokoblere med en åben optisk kanal til rådighed for mekanisk handling (overlapning) bruges som sensorer i forskellige tilstedeværelsesdetektorer (for eksempel en papirdetektor i en printer ), slut- eller startsensorer (svarende til en mekanisk endestop ), tællere og diskrete speedometre baseret på dem (for eksempel koordinattællere i en mekanisk mus , vindmålere ).
Optokoblere bruges til galvanisk isolering af kredsløb - signaltransmission uden spændingstransmission, til berøringsfri kontrol og beskyttelse. Nogle standard elektriske grænseflader , såsom MIDI , kræver optokoblerisolering. Der er to hovedtyper af optokoblere designet til brug i galvaniske isolationskredsløb: optokoblere og opto-relæer. Den største forskel mellem dem er, at optokoblere normalt bruges til at transmittere information, mens et opto-relæ bruges til at skifte signal- eller strømkredsløb.
OptokoblereTransistor eller integrerede optokoblere bruges normalt til galvanisk isolering af signalkredsløb eller kredsløb med lav koblingsstrøm. Bipolære transistorer , digitale indgangskontrolkredsløb, specialiserede kredsløb (for eksempel til at styre en power MOSFET eller IGBT -optodrivere) bruges som et omskifterelement .
Egenskaber og karakteristika for optokoblereElektrisk styrke (tilladt spænding mellem indgangs- og udgangskredsløbene) afhænger af enhedens design. Galvaniske isoleringsoptokoblere fås i DIP, SOP, SSOP, Mini flat-lead pakker. Hver kabinettype har sine egne isolationsspændinger. For at give høje gennembrudsspændinger er det nødvendigt, at optokoblerens design har de størst mulige afstande ikke kun mellem LED'en og fotodetektoren, men også de størst mulige afstande langs indersiden og ydersiden af kabinettet. Nogle gange producerer producenter specialiserede familier af optokoblere, der overholder internationale sikkerhedsstandarder. Disse optokoblere er kendetegnet ved øget elektrisk styrke.
En af hovedparametrene, der karakteriserer en transistoroptokobler, er strømoverførselskoefficienten. Producenter af optokoblere udfører sortering, tildeling, afhængigt af transmissionskoefficienten, en eller anden rangordning, som er angivet i navnet.
Den lavere driftsfrekvens af optokobleren er ikke begrænset: optokoblere kan fungere i DC-kredsløb. Den øvre driftsfrekvens for optokoblere, der er optimeret til højfrekvent digital signaltransmission, når hundredvis af MHz . De øvre driftsfrekvenser for lineære optokoblere er betydeligt lavere (enheder-hundrede af kHz ). De langsomste optokoblere, der anvender glødelamper, er faktisk effektive lavpasfiltre med et afskæringsbånd i størrelsesordenen nogle få Hz.
Transistor optokobler støjFor transistoroptokoblere er støj karakteristisk, forbundet på den ene side med tilstedeværelsen af en kapacitans mellem LED'en og transistorens base, på den anden side tilstedeværelsen af en parasitisk kapacitans mellem kollektoren og fototransistorens base. For at bekæmpe den første type støj introduceres en speciel skærm i optokoblerens design. Den anden type støj kan undgås ved at vælge de rigtige driftstilstande for optokobleren.
Typer af optokoblere til galvanisk isoleringOptorelæer ( Solid State Relays ) bruges som regel til at skifte kredsløb med høj koblingsstrøm. Som et koblingselement anvendes som regel et par back-to-back MOSFET-transistorer, på grund af hvilke opto-relæet er i stand til at fungere i AC-kredsløb.
Opto-relæets egenskaber og karakteristikaOptorelays har tre topologier. Normalt åben - topologi A, normalt lukket - topologi B og kobling - topologi C. Normalt åben topologi involverer kun lukning af koblingskredsløbet, når styrespændingen tilføres LED'en. Normalt lukket topologi involverer åbning af koblingskredsløbet, når en styrespænding påføres LED'en. Skiftetopologien har, som navnet antyder, en kombination af normalt lukkede og normalt åbne kanaler inde i opto-relæet. Standardhusene til opto-relæer er DIP8, DIP6, SOP8, SOP4, Mini flat-lead 4. Ligesom optokoblere er opto-relæer også karakteriseret ved dielektrisk styrke.
Optorelay typerPå princippet om en optokobler, enheder som:
Bruges også i ikke-destruktiv test som nødsensorer. GaP-dioder begynder at udsende lys, når de udsættes for stråling, og fotodetektoren fanger den resulterende glød og rapporterer en alarm.