De moderne wetenschap ontwikkelt zich actief in verschillende richtingen en probeert alle mogelijke potentieel nuttige activiteitsgebieden te bestrijken. Van dit alles moeten opto-elektronische apparaten worden uitgekozen, die zowel worden gebruikt bij het proces van gegevensoverdracht als bij hun opslag of verwerking. Ze worden bijna overal gebruikt waar min of meer geavanceerde technologie wordt gebruikt.
Wat is dit?
Opto-elektronische apparaten, ook wel optocouplers genoemd, zijn speciale apparaten van het halfgeleidertype die straling kunnen verzenden en ontvangen. Deze structurele elementen worden fotodetector en lichtzender genoemd. Ze kunnen verschillende opties hebben om met elkaar te communiceren. Het werkingsprincipe van dergelijke producten is gebaseerd op de omzetting van elektriciteit in licht, evenals het omgekeerde van deze reactie. Hierdoor kan het ene apparaat een bepaald signaal sturen, terwijl het andere het ontvangt en "decodeert". Opto-elektronische apparaten worden gebruikt in:
- apparatuur communicatie-eenheden;
- ingangscircuits van meetapparatuur;
- hoogspannings- en hoogstroomcircuits;
- krachtige thyristors en triacs;
- relay-apparaten en zovolgende.
Al deze producten kunnen worden ingedeeld in verschillende basisgroepen, afhankelijk van hun individuele componenten, ontwerp of andere factoren. Meer daarover hieronder.
Zender
Opto-elektronische apparaten en apparaten zijn uitgerust met signa altransmissiesystemen. Ze worden emitters genoemd en, afhankelijk van het type, zijn de producten als volgt verdeeld:
- Laser en LED's. Dergelijke elementen behoren tot de meest veelzijdige. Ze worden gekenmerkt door een hoog rendement, een zeer smal bundelspectrum (deze parameter wordt ook wel quasi-chromaticiteit genoemd), een vrij breed werkingsbereik, een duidelijke stralingsrichting en een zeer hoge snelheid. Apparaten met dergelijke zenders werken zeer lang en zijn uiterst betrouwbaar, ze zijn klein van formaat en presteren goed op het gebied van micro-elektronische modellen.
- Elektroluminescente cellen. Een dergelijk ontwerpelement vertoont een niet erg hoge conversiekwaliteitsparameter en werkt niet te lang. Tegelijkertijd zijn apparaten erg moeilijk te beheren. Ze zijn echter het meest geschikt voor fotoresistors en kunnen worden gebruikt om multi-element, multifunctionele structuren te creëren. Desalniettemin worden vanwege hun tekortkomingen nu stralers van dit type vrij zelden gebruikt, alleen als ze echt niet kunnen worden weggelaten.
- Neon lampen. De lichtopbrengst van deze modellen is relatief laag, daarnaast zijn ze niet goed bestand tegen beschadigingen en gaan ze niet lang mee. Verschillen in grote maten. Ze worden uiterst zelden gebruikt in bepaalde soorten apparaten.
- Gloeilampen. Dergelijke emitters worden alleen gebruikt in weerstandsapparatuur en nergens anders.
Als gevolg hiervan zijn LED- en lasermodellen optimaal geschikt voor bijna alle activiteitsgebieden, en alleen in sommige gebieden waar het niet anders kan, worden andere opties gebruikt.
Fotodetector
Classificatie van opto-elektronische apparaten wordt ook gemaakt volgens het type van dit deel van het ontwerp. Als ontvangstelement kunnen verschillende soorten producten worden gebruikt.
- Fotothyristors, transistors en diodes. Ze behoren allemaal tot universele apparaten die kunnen werken met een open typeovergang. Meestal is het ontwerp gebaseerd op silicium en hierdoor krijgen producten een vrij breed scala aan gevoeligheid.
- Fotoweerstanden. Dit is het enige alternatief dat het grote voordeel heeft eigenschappen op een zeer complexe manier te veranderen. Dit helpt om allerlei wiskundige modellen te implementeren. Helaas zijn het fotoweerstanden die traag zijn, wat de reikwijdte van hun toepassing aanzienlijk beperkt.
Beam-ontvangst is een van de meest elementaire elementen van een dergelijk apparaat. Pas nadat het kan worden ontvangen, begint de verdere verwerking en is het niet mogelijk als de communicatiekwaliteit niet hoog genoeg is. Als gevolg hiervan wordt veel aandacht besteed aan het ontwerp van de fotodetector.
Optisch kanaal
De ontwerpkenmerken van producten kunnen goed worden aangetoond door het gebruikte aanduidingssysteem voor foto-elektronische en opto-elektronische apparaten. Dit geldt ook voor het datatransmissiekanaal. Er zijn drie hoofdopties:
- Langwerpig kanaal. De fotodetector in zo'n model is ver genoeg verwijderd van het optische kanaal en vormt een speciale lichtgeleider. Het is deze ontwerpoptie die actief wordt gebruikt in computernetwerken voor actieve gegevensoverdracht.
- Gesloten kanaal. Dit type constructie maakt gebruik van speciale bescherming. Het beschermt het kanaal perfect tegen invloeden van buitenaf. Er worden modellen voor een galvanisch isolatiesysteem toegepast. Dit is een vrij nieuwe en veelbelovende technologie, die nu voortdurend wordt verbeterd en geleidelijk elektromagnetische relais vervangt.
- Open kanaal. Dit ontwerp impliceert de aanwezigheid van een luchtspleet tussen de fotodetector en de zender. Modellen worden gebruikt in diagnostische systemen of verschillende sensoren.
Spectraalbereik
Vanuit het oogpunt van deze indicator kunnen alle soorten opto-elektronische apparaten worden onderverdeeld in twee soorten:
- Nabij bereik. De golflengte varieert in dit geval van 0,8-1,2 micron. Meestal wordt een dergelijk systeem gebruikt in apparaten die een open kanaal gebruiken.
- Lange afstand. Hier is de golflengte al 0,4-0,75 micron. Gebruikt in de meeste soorten andere producten van dit type.
Ontwerp
Volgens deze indicator zijn opto-elektronische apparaten verdeeld in drie groepen:
- Speciaal. Dit omvat apparaten die zijn uitgerust met meerdere zenders en fotodetectoren, sensoren voor aanwezigheid, positie, rook, enzovoort.
- Integraal. In dergelijke modellen worden bovendien speciale logische circuits, comparatoren, versterkers en andere apparaten gebruikt. Hun uitgangen en ingangen zijn onder andere galvanisch gescheiden.
- Elementair. Dit is de eenvoudigste versie van producten waarbij de ontvanger en zender in slechts één exemplaar aanwezig zijn. Ze kunnen zowel thyristor als transistor, diode, resistief en in het algemeen elke andere zijn.
Alle drie de groepen of elk afzonderlijk kunnen in apparaten worden gebruikt. Structurele elementen spelen een belangrijke rol en zijn direct van invloed op de functionaliteit van het product. Tegelijkertijd kan complexe apparatuur, indien nodig, ook de eenvoudigste, elementaire varianten gebruiken. Maar het tegenovergestelde is ook waar.
Opto-elektronische apparaten en hun toepassingen
Vanuit het oogpunt van het gebruik van apparaten kunnen ze allemaal worden onderverdeeld in 4 categorieën:
- Geïntegreerde circuits. Gebruikt in verschillende apparaten. Het principe wordt gebruikt tussen verschillende structurele elementen met behulp van afzonderlijke delen die van elkaar zijn geïsoleerd. Dit voorkomt dat de componenten op een andere manier met elkaar samenwerken dan:degene die door de ontwikkelaar is geleverd.
- Isolatie. In dit geval worden speciale optische weerstandsparen gebruikt, hun diode-, thyristor- of transistorvarianten, enzovoort.
- Transformatie. Dit is een van de meest voorkomende use-cases. Daarin wordt de stroom omgezet in licht en op deze manier toegepast. Een eenvoudig voorbeeld zijn alle soorten lampen.
- Omgekeerde transformatie. Dit is een volledig tegenovergestelde versie, waarbij het licht is dat wordt omgezet in stroom. Wordt gebruikt om allerlei soorten ontvangers te maken.
In feite is het moeilijk om je bijna elk apparaat voor te stellen dat op elektriciteit werkt en een of andere vorm van opto-elektronische componenten mist. Ze kunnen in kleine aantallen worden gepresenteerd, maar ze zullen nog steeds aanwezig zijn.
Resultaten
Alle opto-elektronische apparaten, thyristors, diodes, halfgeleiders zijn structurele elementen van verschillende soorten apparatuur. Ze stellen een persoon in staat om licht te ontvangen, informatie door te geven, te verwerken of zelfs op te slaan.
