36. Реле на базе оптронов. Твердотельные реле.

Оптроном называется прибор (рис. 9.11), в котором оптически и конструктивно связаны источник света 1, оптическая среда 2 и фотоприемник 3. Принцип действия его основан на двойном преобразовании энергии. В источнике света энергия электрического сигнала преобразуется в оптическое излучение, а в фотоприемнике оптический сигнал вызывает электрический ток или напряжение.

Рис. 9.11. Структурная схема оптрона

В качестве источника света в оптронах используют обычно светоизлучающий диод на основе арсенида галлия (GaAs). Световой канал образуется через воздух или с использованием световода. Фотоприемниками являются фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры. От вида фотоприемника зависит область схемотехнического применения оптрона.

Рис. 9.12. Схема оптронной интегральной микросхемы

Рис. 9.13. Схема оптронных реле

Схемы, построенные на оптронах, обладают по сравнению с электронными и электрическими схемами рядом важных преимуществ. Оптическая связь позволяет получать почти идеальную электрическую изоляцию элементов схем. Сопротивление изоляции между входом и выходом оптрона может достигать 1016 Ом, проходная емкость – 10-4 пФ. Это дает возможность реализовать высококачественную гальваническую развязку цепей управления и нагрузки, что необходимо в безопасных схемах управления. В этом смысле оптрон можно рассматривать как аналог контакта электромагнитного реле. Оптическая связь обеспечивает однонаправленную передачу сигнала от источника к приемнику. Паразитная обратная связь с выхода на вход отсутствует, поэтому возможны независимые расчет и анализ отдельных каскадов оптронных схем.

С помощью оптронов легко связываются цепи с различными частотами, цепи постоянного и переменного тока, маломощные цепи с мощными (силовыми). Оптронные схемы обладают хорошей помехозащищенностью, так как оптические каналы не подвержены электромагнитным помехам.

Недостатки оптронов являются сравнительно невысокий КПД, обусловленный двойным преобразованием энергии, значительная потребляемая мощность и зависимость параметров от температуры.

Оптоэлектроника используется в четырех основных областях. Это цифровые и импульсные схемы (диодные и транзисторные оптроны), аналоговая техника (резисторные и диодные оптроны), схемы управления мощными цепями (мощные ключевые тиристорные и транзисторные оптроны) и схемы преобразования и отображения информации.