Z czego zbudowany jest transoptor?
Transoptor to element elektroniczny zbudowany przede wszystkim z fotoemitera oraz fotodetektora zamkniętego w jednej obudowie. Fotoemiter to w uproszczeniu źródło światła – starsze modele transoptorów często wykorzystywały niewielkie żarówki do emisji światła. Obecnie stosuje się diody LED, które zapewniają znacznie większą prędkość przesyłu sygnału, dużo większą niezawodność i zajmują mniej miejsca. Warto także wspomnieć, że obecnie fotoemitery wykorzystywane w transoptorach generują światło podczerwone lub bliskie podczerwieni (czyli jest niewidoczne dla ludzkiego oka). Fotodetektor to element, który ma za zadanie wykryć emisję światła. Prostym przykładem takiego elementu jest fotorezystor, czyli opornik, który w zależności od natężenia padającego na niego światła zmienia wartość swojego oporu elektrycznego. Większe natężenie docierającego światła do fotorezystora skutkuje wielokrotnym zmniejszeniem wartości rezystancji elementu. We współczesnych transoptorach stosuje się najczęściej fotodiody, fototranzystory, fototyrystory czy fototriaki. Zastosowanie właśnie takich elementów zwiększa prędkość działania elementu oraz znacząco ogranicza pobór mocy. Całość zamknięta jest najczęściej w niewielkiej szczelnej obudowie, z odpowiednimi wyprowadzeniami opisanymi w dokumentacji technicznej elementu.
Jak działa transoptor?
Głównym zadaniem transoptora przede wszystkim jest galwaniczna izolacja obwodów elektrycznych, przy zachowaniu przesyłu sygnałów między nimi. Oznacza to, że nie ma fizycznie połączenia przewodami między dwoma niezależnymi obwodami elektronicznymi, a mimo to jest możliwość zachowania między nimi sprawnie działającej komunikacji – w tym przypadku za pośrednictwem światła. Dobrym przykładem, w którym transoptor dobrze się sprawdzi jest połączenie obwodu stałego napięcia z obwodem o napięciu zmiennym. Rozwiązanie tego rodzaju jest konieczne, ponieważ nie można połączyć masy obwodu o prądzie stałym z żadnym z przewodów zasilających prądem zmiennym. W układzie stałoprądowym może znajdować się przykładowo mikroprocesor, którego jednym z zadań będzie sterowanie diodą LED transoptora. Światło wygenerowane przez fotoemiter padnie na fotodetektor (w tym przypadku może to być fototriak – fototyrystor), który przekaże sygnał do układu zmiennoprądowego (na przykład do większego triaka uruchamiającego system oświetleniowy domu).
Kiedy sprawdza się transoptor?
Jedno z podstawowych zadań, do którego doskonale sprawdzi się transoptor jest rozdzielenie galwaniczne dwóch układów o różnych rodzajach napięcia (stałym i zmiennym). Przykład takiego działania znalazł się w poprzednim akapicie. Ten sam element doskonale sprawdzi się także w układach o dwóch różnych wysokościach napięć, które należy rozdzielić galwanicznie – na przykład układ 5 V i układ 12 V. Warto w tym miejscu zwrócić uwagę, że większość transoptorów nie działa jak przekaźniki – najczęściej na wejściu i wyjściu znajdują się elementy aktywne (muszą być zasilane). Na wejściu znajduje się fotoemiter (na przykład dioda LED), natomiast na wyjściu jest umieszczony fotodetektor, który również musi korzystać z zasilania. Wyjątkiem może być układ w którym transoptor wykorzystuje fotodiodę (ta generuje sygnał prądowy po nakierowaniu na nią strumienia światła).
Rodzaje transoptorów
Transoptory można podzielić na kilka grup, biorąc pod uwagę ich budowę wewnętrzną. Takie elementy mogą różnić się między sobą rodzajem fotoemitera na wejściu, jednak najczęściej do tego celu stosowane są po prostu diody LED. Dzieje się tak, ponieważ takie źródło światła oferuje najniższy pobór mocy i największą trwałość spośród znanych rozwiązań. Elementem częściej rozróżniającym między sobą rodzaje transoptorów są fotodetektory. Do tego celu może być zastosowany zwykły fototranzystor, układ Darlinktona, tranzysotr typu FET, tranzystory IGBT czy fototriaki. Jeżeli elektronikowi zależy na zachowaniu dużej szybkości pracy elementu (na przykład ma być używany do transmisji sygnałów o wysokiej częstotliwości) – warto wybrać transoptor wyposażony w fotodiodę. Do zastosowania w układach cyfrowych warto skorzystać od razu z transoptora, który na wyjściu posiada bramkę logiczną – praca zostanie od razu ułatwiona. Warto zwrócić uwagę, że wymienione powyżej rodzaje transoptorów nie sprawdzą się dobrze do przesyłu sygnałów liniowych (na przykład do przesyłu dźwięku audio). Próba przesyłu takich danych skutkowałaby zniekształceniami sygnału. Do przesyłu sygnału liniowego najlepiej nada się transoptor liniowy. Tego rodzaju element w budowie różni się przede wszystkim wbudowanym sprzężeniem zwrotnym na wejściu. Oznacza to, że poza diodą, w układzie znajdują się dwie fotodiody – jedna na wyjściu, a druga przy wejściu. Obie wykrywają sygnał z tej samej diody LED. Tego typu rozwiązania stosowane są na przykład w urządzeniach medycznych. Oprócz tego transoptory często można znaleźć w zasilaczach, układach automatyki czy robotyki.
