Замена электромеханических изделий
В комплексе технических решений, ориентированных на повышение эффективности и качества устройств автоматики, радиотехники, электросвязи, промышленной и бытовой электроники, целесообразной и полезной мерой является замена электромеханических изделий (трансформаторов, реле, потенциометров, реостатов, кнопочных и клавишных переключателей) более компактными, долговечными, быстродействующими аналогами. Ведущая роль в этом направлении отводится оптоэлектронным приборам и устройствам. Дело в том, что весьма важные технические достоинства трансформаторов и электромагнитных реле (гальваническая развязка цепей управления и нагрузки, уверенное функционирование в мощных, высоковольтных, сильноточных системах) свойственны и оптронам. Вместе с тем оптоэлектронные изделия существенно превосходят электромагнитные аналоги по надежности, долговечности, переходным и частотным характеристикам. Управление компактными и быстродействующими оптоэлектронными трансформаторами, переключателями, реле уверенно осуществляется с помощью интегральных микросхем цифровой техники без специальных средств электрического согласования.
Пример замены импульсного трансформатора приведен на рис. 12.
Рисунок 12 – Схема оптоэлектронного трансформатора
Ход работы
- Соберите схему гальванической развязки согласно вашему заданию.
- Проверьте работоспособность вашей схемы с помощью цифрового генератора и осциллографа.
- Исследуйте зависимость выходного сигнала от входного.
- Опишите какие явления происходят в схеме.
- Запишите результаты экспериментов в отчет.
- Сформулируйте выводы.
Контрольные вопросы
- Устройство и принцип действия оптопары, основные характеристики.
- Применение оптопар.
- Схемы включения оптопар.
- Достоинства и недостатки оптопар.
Литература
а) основная литература
1. Глинкин Е.И. Схемотехника аналоговых интегральных схем: учебное пособие [Электронный ресурс]. / Е.И. Глинкин. - 2-е изд., доп. - Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО "ТГТУ", 2012. - 152 с. // Единое окно доступа к информационным ресурсам. URL: http://window.edu.ru/resource/453/76453 (дата обращения: 11.07.2015).
2. Кузнецов Б.Ф. Электронные промышленные устройства: Учебное пособие [Электронный ресурс]. - Изд-во: Ангарской государственной технической академии, 2010. - 151 с. // Единое окно доступа к информационным ресурсам. URL:http://window.edu.ru/resource/335/73335 (дата обращения: 11.07.2015).
3. Кулик В.Д. Силовая электроника. Автономные инверторы, активные преобразователи: Учебное пособие [Электронный ресурс]. - СПб.: СПбГТУРП, 2010. - 90 с. // Единое окно доступа к информационным ресурсам. URL: http://window.edu.ru/resource/330/76330 (дата обращения: 11.07.2015).
4. Муромцев Д.Ю. Основы проектирования электронных средств: учебное пособие [Электронный ресурс] / Д.Ю. Муромцев, И.В. Тюрин. - Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2011. - Ч. 1. - 80 с. // Единое окно доступа к информационным ресурсам. URL:http://window.edu.ru/resource/512/76512 (дата обращения: 11.07.2015).
5. Чернышова Т.И., Чернышов Н.Г. Моделирование электронных схем: Учебное пособие [Электронный ресурс]. - Тамбов: Издательство ТГТУ, 2010. - 80 с. // Единое окно доступа к информационным ресурсам. URL:http://window.edu.ru/resource/209/73209 (дата обращения: 11.07.2015).
б) дополнительная литература
1. Афанасьева Н.А., Булат Л.П. Электротехника и электроника: Учебное пособие [Электронный ресурс]. - 2-е изд., перераб. и дополн. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2009. - 181 с. // Единое окно доступа к информационным ресурсам. URL: http://window.edu.ru/resource/926/77926 (дата обращения: 11.07.2015).
2. Гаврилов С. А. Искусство схемотехники. Просто о сложном. – СПб.: Наука и Техника, 2011. – 352 с.
3. Майер Р.В. Основы электроники. Курс лекций: Учебно-методическое пособие. – Глазов: ГГПИ, 2011. – 80 с.
4. Топильский В. Б. Схемотехника измерительных устройств / В. Б. Топильский. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. – 232 с.
Приложение А
(справочное)
Параметры оптопар
Транзисторные оптопары по сравнению с диодными, за счет внутреннего усиления обладают большей чувствительностью
Рис. 4. Расположение выводов и внутренняя структура транзисторных оптопар
(необходим меньший управляющий ток). У них допустим и больший выходной ток, что позволяет во многих случаях при передаче сигналов обойгись без дополнительных последующих каскадов усиления, чго удобно. Видимо, поэтому транзисторные оптопары чаще всего применяются в радиоаппаратуре.
Рис. 4. Продолжение
Несмотря на то, что инерционность транзисторных оптопар выше, чем у диодных, для многих применений она оказывается вполне допустимой. А для повышения быстродействия таких компонентов разработчики придумали простой способ, реализованный при изготовлении некоторых оптопар. Он заключается в объединении в одном корпусе фотодиода и обычного транзистора, как это показано для оптопар 6N135, 6N136 (рис. 4). Фактически получается диодная оптопара с однотранзисторным внутренним усилителем. Такие компоненты применяютдля скоростной (до 1 Мбит/с) передачи цифровых сигналов.
Коллекторным током оптотранзистора можно управлять не только оптически (током через ИК-диод), но и электрическим сигналом по базовой цепи (если такой вывод имеется). При этом выходная цепь может работать в линейном или ключевом режиме. Схемы включения транзистора обычно применяются с общим эмиттером или общим коллектором.
Транзисторы, входящие в оптроны, бывают низковольтными, допускающими напряжение эмиттер-коллектор до 30 В (в полно-
Таблица 6. Основные параметры распространенных транзисторных оптопар
Продолжение табл. 6
Окончание табл. 6
Примечание к таблице
1. Следуетучитывать, что в таблице указана типовая величина времени переключения иунекоторыхзкземпляров значение можетбыть выше в 3…5 раз.
2. В таблице для Ki (CTR) указана минимальная допустимая величина и для многихприборов значение можетбыть большевЗ… Юраза.
стью открытом состоянии на них будет 0,25…0,5 В), и высоковольтные, способные работать с 11кэ > 80 В (в полностью открытом состоянии у них будет падение напряжение от 1 до 7 В, в зависимости оттипа). Чем больше максимально допустимое напряжение, на которое рассчитан прибор, тем больше и остаточное напряжение при насыщении.
В табл. 6 приведена справочная информация только по оптро- нам, которые выпускаются в популярныхпластмассовых DIP-корпу- cax (иногда эти корпуса называют PDiP). В таблицах применяются обозначения:
UcE — напряжение коллектор-эмиттер, В;
TonAoF — время включения и выключения (типовое), характеризует быстродействие элементов.
Наиболее популярны среди производителей электронных устройств оптопары серий 4Nxx, 6Nxxx, PC8xx, SFH6xx, HCPL-xxxx и др. Особенности и возможные варианты эквивалентной замены транзисторных оптронов разных производителей указаны в табл. 7. Обратная замена не всегда возможна, так какуказанные эквиваленты были разработаны позже и часто имеют лучшие характеристики.
Таблица 7. Варианты замены транзисторных оптронов
Продолжениетабл. 7
Основной тип | Полные зарубежные аналоги (отечественный вариантаналога) | Корпус | Особенности выхода |
MOC8113 | TLP632(GB), 0РТ06Ю | DlP-6 | 1 канал без вывода базы_ |
MOC8204 | TLP371 | DIP-6 | 1 канал |
MOC8205 | TLP371 | DIP-6 | 1 канал |
MOC8206 | TLP371 | DlP-6 | 1 канал |
CNYt7-t | LTV702VA, PC702VA, CNY17-2, K102P2 | DIP-6 | 1 канал |
CNY17-2 | LTV702VB, PC702VB, CNY75A, TLP535-2________ | DIP-6 | 1 канал |
CNY17-3 | LTV702VC, PC702VC, CNY75B, TLP535-3________ | DIP-6 | 1 канал |
CNY17-4 | LTV702VD, PC702VD, CNY17-4, CNY75C, TLP535-4 | DIP-6 | 1 канал |
CNX36 | PC703VB, TLP631, CQY80N | DIP-6 | 1 канал |
PC725V | LTV725V, MCA11G, H11G, TLP371, IL66_____ | DIP-6 | 1 канал со схемой Дарлингтона |
PC810 | PS2701-1, PS2561-1, PS2701-1________ | DIP-4 | 1 канал без вывода базы_ |
PC812 | PS2701-1, PS2561-1 | DIP-4 | 1 канал без вывода базы |
PC813 | LTV814, TLP520GB, TLP620, PS2705-1, PS2565-1________ | DIP-4 | 1 канал без вывода базы_ |
PC814 | LTV814, TLP520GB, TLP620, PS2705-1, PS2565-1, KB814 | DIP-4 | 1 канал без вывода базы _ |
PC815 | LTV815, TLP523, TIL197, ISP815, PS2502-1, PS2702-1, PS2502-1, KB815_ | DIP-4 | 1 канал со схемой Дарлингтона |
PC816 | LTV816, TLP321, PS2701-1, PS2561-1,KB816_ | DIP-4 | 1 канал без вывода базы_ ______ |
PC817 | LTV817, TLP521-1, TLP621, SFH618, PS2701-1, PS2561-1, KB817, (АОУ174)________ | DIP-4 | 1 канал без вывода базы |
PC818 | TLP621, PS2701-1, PS2561-1 | DIP-4 | 1 канал без вывода базы |
PC824 | LTV824, TLP620-2, PS2505-2, KB824 __________ | DIP-8 | 2 канала |
Окончание табл. 7
Основной тип | Полные зарубежные аналоги (отечественный вариант аналога) | Корпус | Особенности выхода |
PC825 | LTV825, ILD30, TLP523-2, PS2502-2, KB825_ | DIP-8 | 2 канала со схемой Дарлингтона__ |
PC826 | LTV826, TLP321-2, PS2501-2, PS2561-2_______ | DIP-8 | 2 канала |
PC827 | LTV827, TLP621-2, K827P2, PS2501-2, PS2561-2_______ | DIP-8 | 2 канала |
PC844 | LTV844, TLP620-4, ISP844, PS2505-4, KB844, OPTQ164 | DIP-16 | 4 канала |
PC845 | LTV845, ILQ30, ISP845, PS2505-4, KB845, OPTQ162 | DIP-16 | 4 канала со схемой Дарлингтона |
PC846 | PS2501-4, KB846 | DIP-16 | 4 канала |
PC847 | LTV847, TLP521-4, K847P2, ILQ621, ISP847, PS2501-4, KB847, OPTQ161 | DIP-16 | 4 канала |