Как проверить оптопару (оптрон) — схема и принцип работы самодельного тестера

Как проверить оптрон мультиметром?

Взять и просто проверить оптрон мультиметром не получиться. Для самой простой проверки оптрона необходимо подать напряжение на его вход (согласно схеме), а выход уже проверять мультиметром в режиме проверки диода.

Порядок проверки

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

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 оптронов

Форумы радиолюбителей часто содержат такое мнение, что, раз элемент стоит недорого, то зачем нужна pc817 проверка. Достаточно его просто вовремя менять.

На самом деле все не совсем так. Нужно понимать, сгорел оптрон или нет, чтобы сделать вывод, повредилось ли что-нибудь еще. Бывает так, что и новые оптопары горят, так как у них есть заводской брак.

Как проверить pc817? Для этого проводят прозвон светового диода с помощью тестера. Сначала выясните, есть ли короткое замыкание в транзисторе. После — пропустите ток через световой диод и убедитесь в открытии транзистора.

Создать простой прибор для тестирования оптронов можно в домашних условиях. Для этого вам понадобятся:

1. Светодиоды — 2 штуки.
2. Кнопки — 2 штуки
3. Резисторы — 2 штуки.

Световые диоды должны соответствовать силе тока от 5 до 20 мА и напряжению примерно 2 В. При этом на двух резисторах должно быть сопротивление в районе 300 В.

Источником питания тестера является Usb-порт с напряжением 5 В. Но можно использовать и 3-4 батарейки 2А. Подойдут и батарейки 9-12 В, или источник питания с таким же напряжением. Только здесь придется сделать пересчет сопротивлений двух резисторов.

Теперь рассмотрим, как работает оптопара, основываясь на разных экспериментах.

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.

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

• Оптопара P817

Второй вариант работал правильно но неудобно было распаять стандартную панельку

SCS- 8

под микросхему

Панелька SCS- 8

Третий вариант схемы

Самый удачный

Uf — напряжение на светодиоде при котором начинает открываться фототранзистор.

в моем варианте Uf = 1.12 Вольт.

В результате получилась такая очень простая конструкция:

• Фотодиод, фототранзистор, фототиристор, оптрон, разновидности индикаторов

Вид сверху

Вид снизу

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.

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.

Советуем к прочтению: Тиристоры: принцип работы, проверка и характеристики
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.

Схема подключения PC817

Она является обычной, как и для всех транзисторных оптронов. Входной ток должен быть ограничен. Для этого можно использовать резистор. Выходной ток также не должен превышаться.

Pc817 схему включения 372 можно увидеть на рисунке:

Pc817 характеристики на русском

Параметры светового диода PC817:

• Прямонаправленный ток — 50 мА.
• Максимальный ток прямого направления — 1 А.
• Напряжение, направленное в обратную сторону — 6 В.
• Рассеянная мощность — 70 МВт.

Параметры фототранзистора PC817

Параметры у него такие:

• Напряжение между коллектором и эмиттером составляет 35 В.
• Эмиттера-коллектора — 6 В.
• Коллекторный ток — 50 мА.
• Рассеянная коллекторная мощность — 150 мВт.

Нужно не забывать об еще одном важном параметре. Он называется коэффициентом передачи тока, CTR. Единицей его измерения являются %. В обозначении оптрона в pc817 datasheet он соответствует букве, идущей за главным кодом, как и в остальных оптронах pc817 и полупроводниках.

Как проверить биполярный транзистор мультиметром

Проверка биполярного транзистора мультиметром позволяет выявить неисправный компонент или определить расположение выводов (коллектор К, эмиттер Э и база Б). Чтобы знать, как проверить работоспособность, необходимо представить аналог схемы транзистора в виде двух встречно (p-n-p) или обратно (n-p-n) подключенных диодов со средней точкой, которая эквивалентна выводу базы. А оставшиеся два идентичны выводам эмиттера и коллектора. У транзисторов прямой проводимости на базе соединяются катоды («палочки» по схеме), а с обратной проводимостью аноды («стрелочки»). При подсоединении к аноду диода красного (плюсового провода), а черного к катоду тестер покажет на индикаторе какое-то значение. Если оно очень маленькое, значит, измеряемый диод пробит. А если очень большое, тогда диод в обрыве.

Нормальные значения сопротивления эмиттерного или коллекторного перехода лежат в пределах 0,4 — 1,6 кОм в зависимости от конкретного транзистора. Попарным соединением выводов транзистора с щупами мультиметра определяют пары выводов «Б-Э» и «Б-К». Сопротивление перехода К-Э всегда очень велико. Если пара не находится или сопротивление перехода коллектор-эмиттер небольшое, значит транзистор не исправен. Стоит учитывать, что сопротивление коллектора по отношению к базе всегда меньше сопротивления перехода Б-Э, что поможет определиться с цоколевкой исправной детали.

Вышесказанное справедливо как при проверке транзистора прямой проводимости, так и транзистора структуры n-p-n. В последнем случае измерения проводятся с подсоединением проводов тестера в обратной полярности.

Цоколевка

С распиновкой РС817 все более или менее понятно. Устройство помещается в 4-контактный корпус DIP. Для него применяется и поверхностный, и дырочный монтаж.

В одном из контактов есть вдавленная точка, указывающая на анод светового диода изнутри. Нумерация ножек осуществляется по часовой стрелки. Вторым по счету идет катод. Выводы номер 3 и 4 являются эмиттером и коллектором.

Современные варианты прибора были с хорошим результатом протестированы в соответствии с международными стандартами. Они безопасны в эксплуатации и трудно воспламеняемы, как указано в pc817 даташит.

Как проверить полевой транзистор

У полевых транзисторов выводы называются сток (С), исток (И) и затвор (З). Несмотря на то, что физика работы отличается от биполярного, при проверке на исправность также можно использовать диодный эквивалент схемы.

Схема проверки полевого транзистора p-типа аналогична испытанию с p-n-p. Перед проверкой необходимо соединить все выводы для разряда емкостей переходов. Сопротивление при подключении щупов к парам выводов «С, З» и «И, З» должно показываться только в одном из направлений. Подсоединяем черный щуп к выводу «С», а красный к вывод «И». Величину показанного сопротивления (400-700 Ом)нужно запомнить. После этого на секундочку соединяем красный провод с затвором, тем самым открывая переход. После этого замеряем сопротивление перехода. Его уменьшение говорит о том, что транзистор частично открылся. Теперь так же соединяем черный провод с выводом «З» и закрываем переход. Восстановление первоначального значения сопротивления перехода свидетельствует об исправности радиодетали. Отличие проверки полевика n-типа заключается только в перемене полярности подключения щупов прибора.

Советуем к прочтению: Реле регулятора напряжения генератора своими руками: схема

При тестировании полевых транзисторов с изолированным затвором проверяется отсутствие проводимости между затвором и истоком. Потом объединяем исток с затвором. Двухсторонняя проводимость появится у транзистора обедненного типа. У деталей обогащенного типа проводимость будет односторонняя.

Как самостоятельно сделать простые устройства на оптроне

Вы можете встретить оптопару pc817 в телефонной зарядке или компьютерном блоке питания, поэтому добыть ее — совсем не трудно. На ее основе собирается простая светодиодная мигалка, имеющая стробоскопический эффект.

Нужно иметь при себе:

1. Деталь для питания с напряжением 4,2 В.
2. Световой диод с любым окрасом.
3. Резисторы с сопротивлениями 5,6 и 1 кОм, соответственно.
4. Оптрон на транзисторе pc817.
5. Конденсатор с емкостью 220 мкФ и напряжением 10 В.

Первым делом нужно рассмотреть саму оптопару. В нее входят 2 детали, которые соединяет оптическая связь. Иными словами, при подаче напряжения на световой диод, происходит открытие внутреннего транзистора.

Имейте в виду, что точка является первым отсчетным контактом. Внутри самого элемента этих контактов — 4. 1 и 2 относятся к входу, через который подключают внутренний световой диод. А 3 и 4 являются выходом.

Используя этот простейший радиоэлемент, создается элементарный генератор с повторяющимися импульсами. Схему не надо настраивать и устанавливать туда полностью исправные элементы. Сборку делают путем навесного монтажа, не используя плату.

1. Зажмите оптрон зажимом и припаяйте 2 резистора.
2. Затем сделайте припайку светового диода. Имейте в виду, он включается полярно.
3. После этого — запаяйте конденсатор.
4. Следующий этап — создание соединительных дорожек из луженых проводов.
5. Припаяйте контакты детали для питания.
6. Если мигалка начала выполнять свою функцию (то есть мигать), значит, она исправна.
7. Емкость конденсатора нужна непосредственно для регулировки частоты мигания.
8. При проблемах с запуском проверьте, соблюдается ли полярность всех деталей. Исключение составляют резисторы.

Применить эту простейшую схему можно в разных областях.

Все мы знаем, что в большинстве промышленных приборов очень важно вовремя обнаружить напряжение сети изолированно. С помощью изоляции здесь нужно предотвратить протекание тока (постоянного или переменного) от 1-й половины конструкции к другой, а также, обеспечить передачу сигнала и мощности.

Благодаря изоляции можно развязать разницу потенциалов, добиться устойчивости устройства к помехам и защитить его от сильных перепадов напряжений. Как правило, чтобы обнаружить напряжение, нужны оптроны с постоянным или переменным током. Их нужно установить на пути, где проходит сигнал.

Ни в коем случае не допускается прикосновение к плате, когда прибор уже включен. Это приводит к ударам током.

Как соорудить детектор сети с переменным током

В оптроне PC817B есть инфракрасный световой диод, который связан оптикой с фотографическим транзистором. Тот, в свою очередь, помещен в дип-корпус с 4 контактами. Стандартное изоляционное напряжение при входе-выходе равно 5 кВ, у коллектора-эмиттера — до 80 В, CTR может составить до 600% при токе входа 5мА.

В схеме не обязателен трансформатор с переменным током. Для снижения напряжения используется последовательный конденсатор, который подключается напрямую к сети с напряжением 220 В. Для выпрямления напряжения переменного тока применяется диод, а итоговое напряжение при постоянном токе — корректируется конденсатором.

Стабилитрон является предварительным стабилизатором, чтобы полностью защитить цепь. При обрыве на конденсаторе, например, при случайном перегорании резистора, напряжение конденсатора не превышает 5 В. Поэтому конденсатор фильтра не может взорваться.

Итоговый вход провоцирует появление низкого выходного сигнала во время подходящего сопряжения с внешней конструкцией, где есть подтягивающий резистор. Если же питание отключается, появляется высокоуровневый выходной сигнал.

Можно создать и улучшенный вариант такого сетевого детектора, который будет подстроен под цифровую технику. Понятно, что самым элементарным и безопасным способом определить электричество в сети, используя микроконтроллер. Здесь не обойтись без оптрона. Для безопасного подключения pc817 такого высокого напряжения (220 в) к оптопаре, нужно ограничение тока. Из-за его величины должна быть учтена номинальная резисторная мощность.

Для плавного стабильного выхода неизменного тока, к примеру, если речь идет о микроконтроллере GPIO, нужна небольшая доработка схемы. Здесь не имеет большого значения емкость конденсатора. Она может находиться в пределах от 2 до 10 мкФ.

Применение 2-направленной оптопары

Есть еще 1 актуальный вариант — применение 2-направленной оптопары. По-другому она называется оптроном переменного тока. Она включает пару внутренних световых диодов. Они направлены противоположно. Одна из таких моделей — H11AA1.

Благодаря конструкции задуманного детектора-универсала мониторить сигнал, идущий под высоким напряжением, становится проще. Она помогает обеспечить формирование цифрового сигнала выхода с гальваникой. В схеме отсутствуют дорогостоящие элементы. Ее можно собрать в течение часа.

В проект входят 2 важных фрагмента. Один из них производит обработку входа высокого напряжения, второй — изолирует низковольтную секцию от высоковольтной. А для усиления защиты цепи — не обойтись без предохранителя и металло оксидного варистора.

В основе вариатора — находится металлооксид. Он является резистором, который зависит от напряжения. Он своеобразен и защищает схемы от превышенного напряжения. Благодаря ему и снижаются колебания этого показателя.

При обычных условиях варистор обладает большим сопротивлением, но при повышении подключенного напряжения, по сравнению с ограничением вариатора, оно сразу уменьшается. Варистор без труда подключается между фазой и нулем, но лишь вслед за предохранителем. Тогда, если произойдет короткое замыкание варистора, за счет предохранителя произойдет отключение устройства от сети.

Возможно использование подтягивающего резистора для микроконтроллеров, где внутри отсутствует данный элемент. Мало того, при помощи двухконтактной перемычки включается или выключается корректирующий конденсатор, если это необходимо.

Итоговый несглаженный сигнал выхода — не идеально ровный, но его колебания — не больше 500 мВ. Вход в этой оптопаре подключается к напряжению сети, которое обрабатывается схемой делителя емкостей потенциала. Наибольшее возможное коммутационное напряжение оптрона равно 30 В, а транзистор, который подключается к выходу оптрона, способен выдержать силу тока до 10 мА.

Один из примеров использования датчика — когда он является цепью сброса в момент включения в сеть. Второй вариант — это аварийная система подачи тока, сигнализация на микроконтроллере или схема идентификатора сбоя/возобновления питания.

Проверка мультиметром составного транзистора

Как проверить транзистор Дарлингтона? Проверить составной транзистор можно так же как биполярный, цифровым мультиметром с прозвонкой транзисторов в режиме проверки диодов. Отличие лишь в том, что прямое напряжение паре выводов Б-Э должно составлять 1,2-1,4 вольта. Если имеющийся прибор не может этого обеспечить, проверка невозможна. И тогда лучше воспользоваться элементарным пробником с использованием батареи 12 В, резистора номиналом 22 кОм включенного в базу и автомобильной лампочки мощностью 5 Вт. Далее подсоединяем «минус» источника к эмиттеру, а коллектор соединяем с лампой. Второй вывод лампы включаем в «плюс» батареи. Если подсоединить резистор к плюсовой клемме лампочка засветится. Теперь резистор переключаем на «плюс» — лампочка погасла. Это означает, что проверяемый транзистор исправен.

Как проверить транзистор, не выпаивая из монтажа

Проверить транзистор мультиметром можно после проверки схемы для выявления вероятного закорачивания выводов проверяемого элемента низкоомными резисторами. Если таковые обнаружатся, деталь для проверки придется выпаять. Если нет – проверка выполняется вышеописанными методами, но достоверность тестирования будет мала. Иногда достаточно отпайки вывода базы.

Полевые транзисторы лучше проверять отдельно от платы. Они очень чувствительны к статическому электричеству, поэтому необходимо пользоваться антистатическим браслетом.

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.

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.

Сфера применения устройства

Используются они в самых различных сферах:

• В качестве элементов гальванической развязки оптроны применяются: для связи блоков аппаратуры, между которыми имеется значительная разность потенциалов; для защиты входных цепей измерительных устройств от помех и наводок.
• Другая важнейшая область применения оптронов – оптическое, бесконтактное управление сильноточными и высоковольтными цепями. Запуск мощных тиристоров, симисторов, управление электромеханическими релейными устройствами. Импульсные блоки питания.
• Создание “длинных” оптронов (приборов с протяженным гибким волоконно-оптическим световодом) открыло совершенно новое направление применения изделий оптронной техники – связь на коротких расстояниях.
• Различные оптроны находят применение и в радиотехнических схемах модуляции, автоматической регулировки усиления и других.
• Воздействие по оптическому каналу используется здесь для вывода схемы в оптимальный рабочий режим, для бесконтактной перестройки режима.
• Возможность изменения свойств оптического канала при различных внешних воздействиях на него позволяет создать целую серию оптронных датчиков: таковы датчики влажности и загазованности, датчика наличия в объеме той или иной жидкости, датчики чистоты обработки поверхности предмета, скорости его перемещения.
• Универсальность оптронов как элементов гальванической развязки и бесконтактного управления, разнообразие и уникальность многих других функций являются причиной того, что сферами применения optocoupler стали вычислительная техника, автоматика, связная и радиотехническая аппаратура, автоматизированные системы управления, измерительная техника, системы контроля и регулирования, медицинская электроника, устройства визуального отображения информации.

Преимущества оптронов

• возможность обеспечения гальванической развязки между входом и выходом;
• для оптронов не существует каких-либо принципиальных физических или конструктивных ограничений по достижению сколь угодно высоких напряжений и сопротивлений развязки и сколь угодно малой проходной емкости;
• возможность реализации бесконтактного оптического управления электронными объектами и обусловленные этим разнообразие и гибкость конструкторских решений управляющих цепей;
• однонаправленность распространения информации по оптическому каналу, отсутствие обратной реакции приемника на излучатель;
• широкая частотная полоса пропускания оптрона, отсутствие ограничения со стороны низких частот;
• возможность передачи по оптронной цепи, как импульсного сигнала, так и постоянной составляющей;
• возможность управления выходным сигналом оптрона путем воздействия на материал оптического канала и вытекающая отсюда возможность создания разнообразных датчиков, а также разнообразных приборов для передачи информации;
• возможность создания функциональных микроэлектронных устройств с фотоприемниками, характеристики которых при освещении изменяются по сложному заданному закону;
• невосприимчивость оптических каналов связи к воздействию электромагнитных полей, что обусловливает их защищенность от помех и утечки информации, а также исключает взаимные наводки;
• физическая и конструктивно-технологическая совместимость с другими полупроводниковыми и радиоэлектронными приборами.

Будет интересно➡ Что такое полупроводниковые диоды и как они устроены

Недостатки оптронов

• значительная потребляемая мощность, обусловленная необходимостью двойного преобразования энергии (электричество – свет – электричество) и невысокими КПД этих переходов;
• повышенная чувствительность параметров и характеристик к воздействию повышенной температуры и проникающей радиации;
• временная деградация параметров optocoupler;
• относительно высокий уровень собственных шумов, обусловленный, как и два предыдущих недостатка, особенностями физики светодиодов;
• сложность реализации обратных связей, вызванная электрической разобщенностью входной и выходной цепей;
• конструктивно-технологическое несовершенство, связанное с использованием гибридной непланарной технологии, с необходимостью объединения в одном приборе нескольких – отдельных кристаллов из различных полупроводников, располагаемых в разных плоскостях.

Классификация разновидностей оптопар

Существует несколько характеристик, в соответствии с которыми можно разделить модели оптопар на несколько групп.

В зависимости от степени интеграции:

• элементарный оптрон – включает в себя 2 и более элемента объединённых общим корпусом;
• оптронная интегральная схема – конструкция состоит из одной и более оптопар и, помимо этого, ещё может быть оснащена дополняющими элементами (например, усилителем).

Советуем к прочтению: Полная мощность трансформатора: что это, из каких частей состоит, методика расчета

В зависимости от разновидности оптического канала:

• Оптический канал открытого типа;
• Оптический канал закрытого типа.

В зависимости от типа фотоприёмника:

• Фоторезисторные (или просто резисторные оптопары);
• Фотодиодные оптопары;
• Фототранзисторные (используется обычный или составной биполярный фототранзистор) оптопары;
• Фототиристорные, либо фотосимисторные оптопары;
• Оптопары функционирующие с помощью фотогальванического генератора (солнечная батарейка).

Конструкция устройств последнего вида зачастую дополняются полевыми транзисторами, за управление затвором которого отвечает тот же генератор.

Фотосимисторные оптроны или те, которые оснащены полевыми транзисторами, могут называться «оптореле», либо «твердотельное реле».

Рис.1: Устройство оптрона

Оптоэлектронные устройства работают по-разному в зависимости от того, к какому из двух видов направлений они относятся:

• Электронно-оптическое.

Работа прибора базируется на принципе, в соответствии с которым происходит преобразование световой энергии в электрическую. Причём, переход осуществляется посредством твёрдого тела и происходящих в нём процессов внутреннего фотоэлектрического эффекта (выражающегося в испускании веществом электронов под воздействием фотонов) и эффекта свечения под действием электрического поля.

• Оптическое.

Прибор функционирует благодаря тонкому взаимодействию твёрдого тела и электромагнитного излучения, а также используя лазерные, голографические и фотохимические устройства.

Фотонные электронно-вычислительные машины компонуются с использованием одной из двух категорий оптических элементов:

• Оптронов;
• Кванто-оптических элементов.

Они являются моделями устройств соответственно электронно-оптического и оптического направлений.

Будет ли оптрон передавать сигнал линейно, определяется теми характеристиками, которыми обладает вмонтированный в конструкцию фотоприёмник. Наибольшую линейность передачи можно ожидать от резисторных оптронов. Как следствие, процесс эксплуатации подобных устройств отличается наибольшим удобством. Ступенью ниже стоят модели с фотодиодами и одиночными биполярными транзисторами.

Для обеспечения работы импульсных приборов применяют оптроны на биполярных, либо полевых транзисторах, поскольку там нет необходимости в линейной передаче сигнала.

Наконец, фототиристорные оптроны монтируют, чтобы обеспечить гальваническую изоляцию и безопасность эксплуатации устройства.

Описание устройства

Излучатель – бескорпусный светодиод, – как правило, помещают в верхней части металлического корпуса, а в нижней – на кристаллодержателе – укрепляют кристалл кремниевого фотоприемника, например фототиристора. Все пространство между светодиодом и фототиристором заливают твердеющей прозрачной массой. Эту заливку покрывают отражающим внутрь световые лучи слоем, который препятствует рассеянию света за пределы рабочей зоны. Мало отличается от описанной конструкция резисторного оптрона.

Здесь в верхней части металлического корпуса укреплена сверхминиатюрная лампа накаливания, а в нижней – фоторезистор на основе селенистого кадмия. Фоторезистор изготавливают отдельно, на тонкой подложке из ситалла. На нее напыляют пленку из полупроводникового материала – селенида кадмия, а затем – формообразующие электроды из токопроводящего материала (например алюминия). К электродам приваривают выходные выводы. Жесткое соединение лампы и подложки между собой обеспечивается затвердевшей прозрачной массой. Отверстия в корпусе для выводов оптрона залиты стеклом. Герметичное соединение крышки и основания корпуса обеспечено сваркой.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) тиристорного оптрона примерно такая же, что и у одиночного тиристора. При отсутствии входного тока (I=0 – темновая характеристика) фототиристор может включиться только при очень высоком значении приложенного к нему прямого напряжения (800…1000 В). Так как практически приложение столь большого напряжения недопустимо, то эта кривая имеет чисто теоретический смысл.

Это интересно! Все о полупроводниковых диодах.

Если приложить к фототиристору прямое рабочее напряжение (от 50 до 400 В, в зависимости от типа оптрона), включение прибора возможно только при подаче входного тока, который теперь является управляющим. Скорость включения оптрона зависит от значения входного тока. Типичные значения времени включения t=5…10 мкс. Время выключения оптрона связано с процессом рассасывания неосновных носителей тока в переходах фототиристора и зависит только от значения протекающего выходного тока. Реальное значение времени выключения находится в пределах 10…50 мкс.

Будет интересно➡ Как устроены многоцветные светодиоды

Максимальный и рабочий выходной ток фоторезисторного оптрона резко уменьшается при увеличении температуры окружающей среды выше 40 градусов по цельсия. Выходное сопротивление этого оптрона до значения входного тока 4 мА остается постоянным, а при дальнейшем увеличении входного тока (когда яркость свечения лампы накаливания начинает возрастать) резко уменьшается. Кроме описанных выше, существуют оптроны с так называемым открытым оптическим каналом. Здесь осветителем служит светодиод инфракрасного излучения, а фотоприемником могут быть фоторезистор, фотодиод или фототранзистор.

Отличие этого оптрона в том, что его излучение выходит наружу, отражается от какого-либо внешнего предмета и возвращается в оптрон, к фотоприемнику. В таком оптроне выходным током может управлять не только входной ток, но также изменение положения внешней отражающей поверхности. У оптронов с открытым оптическим каналом оптические оси излучателя и приемника расположены либо параллельно, либо под небольшим углом. Существует конструкции подобных оптронов с соосным расположением оптических осей. Такие приборы называют оптопрерывателями.