6.1.4 Схема замещения соединителей и коммутационных устройств

Для анализа свойств соединителей и коммутационных устройств, контактных и бесконтактных, удобно пользоваться схемой замещения для замкнутого и разомкнутого состояний. Схема должна содержать как основные элементы, в которых отображается функциональное назначение, так и элементы, определяющие паразитные параметры.

На рис. 6.3 приведена схема замещения для замкнутого состояния, на которой

L_К - общая индуктивность контакта;

С_КЗ - общая емкость относительно земли;

R_П - переходное сопротивление;

R_К-Д - сопротивление контакт-деталей;

сумма сопротивлений R_П+R_К-Д составляет сопротивление, контакта R_К, которое незначительно отличается от R_П.

На рис. 6.4 приведена упрощенная схема замещения для разомкнутого состояния. Здесь

C^’_КЗ и С^’’_КЗ - емкости относительно земли каждого контакта;

R_ИЗ - сопротивление изоляции;

С_К - емкость разомкнутых контактов.

Н а высоких частотах в емкостях С_КЗ и С_К могут происходить заметные потери. Если коммутируемое устройство или соединитель размыкают (соединяют) несколько цепей, то необходимо учитывать паразитные емкости и сопротивления изоляции между разными контактными парами, что на схемах замещения не показано, поскольку для упрощения они даны для одной цепи. В замкнутом состоянии в местах соприкосновения поверхностей возникает контактная ЭДС. На схеме замещения для упрощения она не показана, ее можно представить как источник ЭДС, включенный в цепь.

Все параметры коммутационных устройств и соединителей имеют случайные отклонения и должны рассматриваться как случайные величины. Кроме того, их параметры также случайно изменяются под действием температуры, механических воздействий, влажности и т. п. Важной характеристикой также является способность к длительному функционированию, причем использование λ-характеристик не дает полного представления об этом. При длительном функционировании возникают сложные физические процессы, характеризующиеся случайными изменениями параметров во времени.

6.2 Оптоэлектронные бесконтактные коммутационные устройства

6.2.1 Принцип действия

Оптопары состоят из источника и приемника излучения (свето-излучателя и фотоприемника) с тем или иным видом оптической связи между ними, конструктивно связанных друг с другом. Принцип действия оптопары основан на преобразованиях электрической энергии в световую в излучателе и световой энергии в изменения параметров электрической цепи в фотоприемнике.

По степени сложности их делят на оптопару и оптоэлектронную микросхему. Оптопара состоит из светоизлучающего и фотоприемного элементов. Если в оптопаре в качестве фотоприемника используется транзистор, то она называется оптоэлектронным прибором. Оптоэлектронная микросхема состоит обычно из одной или нескольких оптопар и одного или нескольких транзисторов. Конструкции оптопар имеют много общего с конструкцией полупроводниковых приборов и микросхем.

Основными характеристиками оптопар являются: сопротивление коммутируемой цепи в открытом и закрытом состояниях; максимальная скорбеть коммутации или длительность нарастания и спада импульсов; максимальные допустимые напряжения и токи цепей коммутации и управления; сопротивление развязки между управляющей и коммутируемой цепями; проходная, входная и выходная емкости.

О птопары различаются по принципу функционирования фотоприемника, в котором под воздействием источника излучения происходит коммутация: на светоизлучатель подается управляющее электрическое напряжение (такие коммутационные устройства могут быть единичными, т. е. коммутировать одну цепь, и могут быть созданы в виде микросхем, в которых осуществляется коммутация многих цепей внутри аппаратуры); используются механически двигающиеся детали (при этом имеется в виду, что светоизлучатель включен непрерывно). При этом коммутация осуществляется путем передвижения экрана (рис. 6.5). При его поднятии коммутируемая цепь замкнута. При введении экрана коммутируемая цепь размыкается.