Оптрон туралы түсінік

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Жоспар

I. Кіріспе . . . 3-бет

II. Оптрон туралы түсінік . . . 4-бет

III. Оптронның сипаттамалары . . . 5-бет

IV. Оптронның түрлері . . . 6-10бет

V. Қорытынды . . . 11- бет

VI. Пайдаланылған әдебиеттер . . . 12-бет

Кіріспе

Оптрон - жарық көзін және онымен сәйкестендірілген фотокабылдағышты біріктіретін активті элемент, онда сыртқы электр сигналы оптикалық сигналға түрленіп күшейтіледі, сонан кейін қайтадан электрлік сигналға айналдырылады, немесе осы процестер кері бағытта жүргізіледі, бірақ күшейту еселігі міндетті түрде бірден үлкен болуы қажет. Негізгі артықшылығы - кіріс және шығыс тізбектерін ажырату мүмкіндігі, яғни гальваникалық немесе оптикалық ажырату. Оптрон дегеніміз - сәуле шығарғышы мен қабылдағышы бір корпуста жинақталған опто-электрондық аспап. Сәуленің тек аспап ішінде таратылуына байланысты, оның қай жиілікте таралуы адам бақылауына бәрібір болғандықтан тиімділігіне қарай ол көбінесе инфрақызыл жолақта жұмыс жасайды. Мұндайда қойылатын негізгі талап - сәуле шығарғыш пен сәуле қабылдағыштың "бір тілде сөйлеуі", яғни сәуле қай жиілікте таралатын болса, қабылдағыш та сол жиілікке сезімтал болуы керек. Әлбетте сәуле өтетін оптикалық ортаның да өткізгіштігі осы жиілікте ең жоғарғы басқаша айтқанда "мөлдір" болғаны дұрыс. Мұндай қасиет өндірісте жиі қолданылатын оптикалық лактар мен желімдерге тән. Сәуле өткізгіштеріне аса жоғары талап қойылғанда, арнайы сәуле шоғырландырғыш - оптикалық линзалар немесе шыны талшықтарынан тұратын жіңішке түтікше сымдар - сәуле жолдары пайдаланылады. Жарық сәулесінің ауа кеңістігінде тез сөнуімен салыстырғанда, сәуле жолдарынан өткенде ол тіпті сөнбей өтеді десе де болады.

Жалпы түсінік

Оптрон дегеніміз - сәуле шығарғышы мен қабылдағышы бір корпуста жинақталған опто-электрондық аспап. Сәуленің тек аспап ішінде таратылуына байланысты, оның қай жиілікте таралуы адам бақылауына бәрібір болғандықтан тиімділігіне қарай ол көбінесе инфрақызыл жолақта жұмыс жасайды. Мұндайда қойылатын негізгі талап - сәуле шығарғыш пен сәуле қабылдағыштың "бір тілде сөйлеуі", яғни сәуле қай жиілікте таралатын болса, қабылдағыш та сол жиілікке сезімтал болуы керек. Әлбетте сәуле өтетін оптикалық ортаның да өткізгіштігі осы жиілікте ең жоғарғы басқаша айтқанда "мөлдір" болғаны дұрыс. Мұндай қасиет өндірісте жиі қолданылатын оптикалық лактар мен желімдерге тән. Сәуле өткізгіштеріне аса жоғары талап қойылғанда, арнайы сәуле шоғырландырғыш - оптикалық линзалар немесе шыны талшықтарынан тұратын жіңішке түтікше сымдар - сәуле жолдары пайдаланылады. Оптрон - жарық көзін және онымен сәйкестендірілген фотоқабылдағышты біріктіретін актиті элемент, онда сыртқы электр сигналы оптикалық сигналға түрленіп күшейтіледі, сонан кейін қайтадан электрлік сигналға айналдырылады, немесе осы процестер кері бағытта жүргізіледі, бірақ күшейту еселігі міндетті түрде бірден үлкен болуы қажет. Оптрон-оптоэлектрондық күшейткіштер мен бейнені түрлендіргіштердің негізі. Оптрондар электр сигналын түрлендіру, күшейту, қалыптастыру мақсатында пайдаланады. Оптрондарда сәулеленгіш ретінде жарық диоды қолданылып, ол оптрондардың тез әрекеттігін қамтамасыз етеді, ал қабылдағыштар -фотокедергі, фотодиод, фототранзистор немесе фототиристор болуы мүмкін. Фотоқабылдағыштың қолдану түріне қарай оптрондар фотокедергілі, фотодиодты, фототранзисторлы, фототиристорлы болады.

III. Сипаттамалары

Егер оптронды төртполюсті (төрт электродты) элемент деп алсақ, олардың сипаттамаларын үш түрге жіктеп қарауға болады:

кірмелі электродтарының кірмелі сипаттамасы;

шықпалы электродтарының шықпалы сипаттамасы;

сигналдың кірмеден шықпаға беріліс сипаттамасы.

Енді оптрон құрылымының неден тұратынын еске ала отырып, осы сипаттамаларды да оңай табуға болады. Көп жағдайда кірмелі жолдарын жарық диоды құрайтындықтан, оптронның кірмелі сипаттпамасы жарық немесе кәдімгі диодтың тура қосылудағы вольтамперлік сипаттамасына ұқсас.

Оптронның шықпалы сипаттамасы I _ш = f(U _ш ) ондағы сәуле қабылдағыш аспаптың сипаттамасы болып табылады; фототранзистор болса транзистордың, фототиристор болса тиристордың т. с. с. Мысал ретінде диодтық оптронды алайық. Егер шықпалы жақтағы фотодиод фототүрлендіру режимінде тұрса, онда оның кері қосылуда болғаны, яғни кірмелі тоғы I _к жоқ кезінде біз диодтың кері қосылудағы әдеттегі вольтамперлік сипаттамасын аламыз. Кірмелі тоғын арттыра түссек, фотодиодқа берілген сәуле күшінің өсе түскеніндей әсер алып, сипаттама да жоғарылай түседі. Бірақ, оптронның фотодиод сипаттамасынан айырмашылығы, оның сәуле күшінен емес, кірмелі тогының шамасынан өзгеруі.

Оптронның беріліс сипаттамасы кірмелі-шықпалы токтарының өзара тәуелділігі ретінде қарастырылады, яғни I _ш =φ(I _k ) . Әдетте, бұл сипаттама координаталар басынан басталып (өте аз шамалы тоқтарды есептгемегенде), түзу сызықты болып келеді. Әртүрлі оптрондарда бұл сипаттаманың көтерілу бұрышы әртүрлі болып, күшейту коэффициентерімен қатар, оның қисықтығы да арта түседі. I _ш =φ(I _к ) сипаттамасының түзулігін сақтау мүмкіндігі болмайды. Осы тұрғыдан қарағанда, диодтық оптронның сипаттамасының түзулігін сақтай отырып, оның күшейтуін белгілі транзисторлық немесе интегралдық күшейткіштерге тапсырсақ, тиімді болады.

Беріліс көрсеткіштері: тоқ беру коэффициенті, қосылу, ажыратылу ұзақтықтары.

Гальваникалық алшақтау көрсеткіштері: кірмелі-шықпалы тізбек арасындағы кернеуге шыдам шегі (изоляциалау кернеуі) және изоляциялау кедергісі мен сыйымдылығы.

IV. Оптрондардың түрлері

Оптрондар екі түрге бөлінеді:

а) сыртқы фотондық және ішкі электрлік байланысы бар оптрон.

8. 14-суреттегі ФҚ - фотокабылдағыш, К - электр сигналдарын күшейткіш, ЖК - жарық көзі.

Шығыс жарықтылық В _шығ кіріске пропорционал өзгереді В _кір . Оптикалық сигнал электрлікке түрленеді, сонан кейін электрондық күшейткішпен күшейтіліп қайтадан оптикалық сигналға айналдырылады.

Егер кіріс сигналының спектрлік құрамы бірдей болса В _шығ >В _кір болса, онда гомохро-матикалық күшейту орын алады, В _шығ >В _кір және әртүрлі спектрлер болса, онда гетерохроматикалық күшейту немесе сәулеленуді түрлендіру болады. Бір толқын ұзындығын басқаға түрлендіруге болады. Оптикалық ФҚ және ЖК қолданған жағдайда жарық күшейеді.

Оптронның негізгі (беріліс) сипаттамасы В _шығ = f(В _кір ) 8. 15-суретте келтірілген. Сипаттаманың пайдаланылатын бөлігі - сызықты бөлігі, жарықтылықтың үлкен және кіші мәндерінде бейсызықты аралықтар пайда болады.

Оптрон - оптоэлектрондық күшейткіштер мен бейнені түрлендіргіштердің негізі. Көптеген оптрондардан тұратын матрицаның кірісіндегі бейне, шығысында күшейтіледі немесе түрленеді (мысалы, көрінбейтін көрінетінге) ;

б) ішкі фотондық байланысы бар оптрон (8. 16-сурет) .

Мұндағы ЖК - жарық көзі, Ж - жарық жолы, ФҚ - фотоқабылдағыш. Осының барлығы жарық өтпейтін

саңылаусыз корпусқа орналастырылған. Электр сигналы оптикалық сигналға айналдырылып күшейтіледі және қайтадан электрлік сигналға айналдырылады.

Оптрондар электр сигналын түрлендіру, күшейту, қалыптастыру және т. б. мақсаттарда пайдаланылады. Егер оптрон бір сәулелендіргіштен және бір қабылдағыштан тұрса, онда ол оптожұп немесе қарапайым оптрон деп аталады. Қосымша сәйкестендіргіш және күшейткіш құрылғылары бар бірнеше оптожұптардан тұратын микросұлба оптоэлектрондық интегралдық микросұлба деп аталады.

Опторндардың артықшылықтары:

а) қабылдағыш пен сәулелендіргіштің электрлік ажыратылуы;

б) жиіліктер жолағы кең (0…10 ¹⁴ Гц) ;

в) сыртқы электромагниттік өрістерден жақсы қорғалған;

г) басқа шала өткізгіш аспаптармен біріктірілуі мүмкін.

Кемшіліктері:

а) тұтынылатын қуаты үлкен;

б) температуралық тұрақтылығы және радиациялық төзімділігі төмен;

в) параметрлерінің ескіруі және өзгеруі;

г) өзінен туындайтын шуларының деңгейі жоғары.

Негізінен жарық көзі ретінде оптрондарда инжекциялық сәулелі диод пайдаланылады. Сәулелену спектрі даярлану материалына тәуелді және фотокабылдағыштың типімен ерекшеленеді:

а) резисторлық оптожұп (8. 17, а-сурет), ондағы жарық көзі - сәулелі диод, фотокабылдағыш - кадмий селенидінен, кадмий немесе қорғасын сульфидтерінен жасалған фоторезистор;

б) диодтық оптрон (8. 17, б-сурет) сәулелі диод (GaAs) пен фотодиодтың (Si) біріктірілуін көрсетеді;

в) фотоварикаптық оптрон (8. 17, в-сурет) ;

г) транзисторлық оптрон - галлий арсенидінен жасалған сәулелі диод кремний фототранзи:

а) стормен (8. 17, г-сурет) ;

д) құрама транзисторлы оптрон, оның сезімталдығы жоғары, бірақ шапшаңдығы төмен (8. 17, д-сурет) ;

е) диодты транзисторлық оптрон (8. 17, е-сурет), шапшаңдығы алдыңғы оптронға қарағанда жоғары;

ж) бір өткелді транзисторлы оптрон (8. 17, з-сурет) .

Бір өткелді фототранзисторды мына мақсаттарда пайдалануға болады:

1) тек базалар қосылған кезде фоторезистор ретінде;

2) тек эмиттерлік өткел қосылған кезде фотодиод ретінде;

3) барлық үш электрод қосылған кезде бір өткелді транзистор ретінде;

и) өрістік транзисторлы оптрон жақсы сызықты шығыс сипаттамалары болғандықтан оларды аналогты құрылғыларда пайдалану қолайлы;

к) тиристорлық оптрон. Фоторезисторлық және фотодиодтық оптрондардан асқын жұмыстық кернеулер кезіндегі жоғары жүктемелік қабілеттігімен ерекшеленеді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.