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

 

1. Соберите схему гальванической развязки согласно вашему заданию.
2. Проверьте работоспособность вашей схемы с помощью цифрового генератора и осциллографа.
3. Исследуйте зависимость выходного сигнала от входного.
4. Опишите какие явления происходят в схеме.
5. Запишите результаты экспериментов в отчет.
6. Сформулируйте выводы.

 

Контрольные вопросы

 

1. Устройство и принцип действия оптопары, основные характеристики.
2. Применение оптопар.
3. Схемы включения оптопар.
4. 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