Kategorie

Optoizolatory

Optoizolator (zwany również transoptorem lub izolatorem optycznym) jest elementem elektronicznym, który przekazuje sygnały elektryczne między dwoma izolowanymi obwodami elektrycznymi za pomocą światła. Wartość optycznego sprzężenia w układach elektronicznych w celu zapewnienia izolacji galwanicznej została zauważona już w latach 60. XX wieku. Optoizolatory oparte były wtedy na fotorezystorach i żarówkach – najwolniejszych, ale także najbardziej liniowych układach tego rodzaju. Nadal mają swoje niszowe zastosowanie w branży audio i muzycznej. Komercjalizacja technologii LED w latach 70. XX wieku umożliwiła opracowanie nowocześniejszych rodzajów optoizolatorów, jakie do dzisiaj dostępne są w sklepach.

Optyczne systemy izolacji galwanicznej

Optoizolator zawiera źródło światła. Prawie zawsze jest to dioda LED IR, która zamienia elektryczny sygnał wejściowy na światło, dielektryczny kanał optyczny i detektor światła, wykrywający światło emitera. Generuje on energię elektryczną bezpośrednio albo moduluje prąd elektryczny płynący z zewnętrznego źródła zasilania. Sensorem tym może być fotoopornik, fotodioda, fototranzystor lub fototriak. Ponieważ diody LED mogą wykrywać światło oprócz samego emitowania go, możliwa jest konstrukcja symetrycznych dwukierunkowych izolatorów optycznych przy ich wykorzystaniu. Zazwyczaj optoizolatory przesyłają sygnały cyfrowe (on-off), aczkolwiek niektóre techniki pozwalają na ich użycie z sygnałami analogowymi.

Zalety stosowania izolacji galwanicznej w układach elektronicznych

Sprzęt elektroniczny oraz linie przesyłowe sygnału i mocy mogą być poddawane skokom napięcia indukowanym przez wyładowania atmosferyczne, wyładowania elektrostatyczne itp. Uderzenie pioruna może wywołać wzrost napięcia nawet do 10000 V. Tak wysokie skoki napięcia mogą uszkodzić obwody wejściowe, jak i całe urządzenia elektroniczne. Główną funkcją optoizolatora jest blokowanie tak wysokich napięć. Element ten eliminuje zagrożenie powstawania stanów nieustalonych w torze sygnału. Dostępne w handlu optoizolatory wytrzymują napięcia wejściowe do 10 kV impulsy o czasie narastania do 25 kV/μs.

Najważniejsze parametry optoizolatorów

Dobierając izolator galwaniczny, niezależnie od rodzaju, zwrócić trzeba uwagę na dwa parametry. Jednym z nich jest maksymalna dopuszczalna szybkość transmisji, która ograniczać będzie szybkość komunikacji poprzez barierę izolacji optycznej. Drugim parametrem jest maksymalna dopuszczalna różnica potencjałów pomiędzy stroną pierwotną i wtórną układu. Większość optoizolatorów dostępnych na rynku wykorzystuje niedrogie, bipolarne krzemowe czujniki fototranzystorowe. Osiągają one średnią prędkość transferu danych, wystarczającą do zastosowań, takich jak izolacja sygnałów w automatyce czy ochrona interfejsów cyfrowych. Najszybsze optoizolatory wykorzystują fotodiody PIN w trybie fotoprzewodzenia.

Łatwa implementacja w układzie

Współczesne scalone transoptory do działania wymagają jedynie minimalnej ilości elementów zewnętrznych. Elementy tego rodzaju są dostosowane do swojej roli – roli izolatorów galwanicznych linii cyfrowych, w związku z czym wejście, jak i wyjście układu, pracuje w standardzie logiki TTL - 5 V, 3,3 V i innych, wedle potrzeb. Do implementacji typowego optoizolatora z diodą LED i fototranzystorem potrzebne są jedynie dwa rezystory. Dostępne w naszym sklepie transoptory wielokrotne, zawierające kilka izolatorów w jednej obudowie, ułatwią montaż i zmniejszają powierzchnię na PCB zajętą przez izolację galwaniczną sygnałów.