4.7. Оптично розв'язані вузли

Багато завдань, які доводиться вирішувати універсальним технологічним контролерам, вимагають гальванічної розв'язки входів або виходів контролера від різноманітних виконавчих пристроїв, каналів введення і датчиків. Найчастіше для цих цілей використовуються оптичні елементи розв'язки — транзисторні оптопари (Optocouplers). Як правило, сучасні транзисторні оптопари виготовляються в корпусах DIP6 і DIP8. Очевидно, що корпус DIP6 бажаніший для застосування в технологічних контролерах, оскільки дозволяє створювати компактніші (за площею друкованої плати) вироби.

Відзначимо також, що при створенні технологічних контролерів, при виборі оптопар насамперед акцентується увага на наступних параметрах:

• максимальна швидкодія (час вмикання Т_оn, час вимикання T_оff) оптронів

• максимальна допустима напруга колектор-емітер закритого транзистора U_ce;

• максимальна допустима напруга база-емітер закритого транзистора U_be;

• мінімальна напруга насичення відкритого транзистора U_{ce sat}

• максимальна напруга розв'язки U₀₁;

• максимальне відношення струму колектора відкритого транзистора Iс до струму світлодіода I_F;

• доступність оптопар.

Довідкові дані найбільш відповідних (за наведеними вище критеріями) імпортних оптронів в корпусі DIP6 наведено в табл. 4.4.

У таблицю включалися тільки оптрони, час вкмикання/вимикання яких менше 10 мкс (за винятком вельми поширених оптронів серії 4N).

Розводка виводів оптопар в корпусі DIP6:

1. Позитивний вивід світлодіода (анод);

2. Негативний вивід світлодіода (катод);

3. Не використовується;

4. Емітер транзистора;

5. Колектор транзистора;

6. База транзистора (використовується в деяких типах оптронів).

Таблиця 4.4 – Довідкові дані оптронів

Тип оптрона	Ic/IF, при IF>10mA, %			Uce, max, В	Ube, B	Uce sat, В	Ton/Тоff, max, мкс	U01, кВ	Вивід бази
	min	max
4N25	20	-		30	70	0,5	1,2/1,3	5,3	+
4N26	20	-		30	70	0,5	1,2/1,3	5.3	+
4N27	10	-		30	70	0,5	1,2/1,3	5,3	+
4N28	10	-		30	70	0,5	1,2/1,3	5,3	+
4N35	100	-		30	70	0,3	10/10	5,3	+
4N36	100	-		30	70	0,3	10/10	5,3	+
4N37	100	-		30	70	0,3	10/10	5,3	+
CNX83A	40	-		50	70	0,4	3/3	5,3	+
IL74	12,5	-		20	70	0,3	3/3	5,3
Мст2	20	-		30	70	0,4	1,2/1,3	5,3
Мст271	45	90		30	70	0,4	7/7	5,3
Мст276	15	60		30	70	0,4	3,5/3,5	5,3
Мст2е	20	-		30	70	0,4	1,2/1,3	5,3
PC111L	50	-		35	70	0,2	4/3	5,0
PC112L	40	-		70	70	0,2	4/3	5,0
PS2601	80	600		50	-	-	3,5	5,0
PS2651	50	400		50	-	-	3,5	5,0
SFH600-0	40	80		70	-	0,4	3/3	5,3
SFH600-1	63	125		70	-	0,4	3/3	5,3
SFH600-2	100	200		70	-	0,4	3/3	5,3
SFH600-3	160	320		70	-	0,4	3/3	5,3
SFH601-0	40	80		100	-	0,4	3/2,3	5,3
SFH601-1	63	125		100	-	0,4	3/2,3	5,3
SFH601-2	100	200		100	-	0,4	3/2,3	5,3
SFH601-3	160	320		100	-	0,4	3/2,3	5,3
SFH608-2	63	125		55	-	0,4	8/7,5	5,3
SFH608-3	100	200		55	-	0,4	8/7,5	5,3
SFH608-4	160	320		55	-	0,4	8/7,5	5,3
SFH608-5	250	500		55	-	0,4	8/7,5	5,3
SFH640-1	40	80		300	300	0,4	5/6	7,5
SFH640-2	63		125	300	300	0,4	5/6	7,5
SFH640-3	100		200	300	300	0,4	5/6	7,5
TIL111	8		-	30	70	0,4	5/5	1,5
TIL112	2		-	20	70	0,5	2/2	1,5
TIL117	50		-	30	70	0,4	5/5	2,5
TIL126	50		-	30	70	0,4	2/2	1,5

Як видно з таблиці, оптрони 4N35 не є кращими в плані швидкодії.

При підключенні оптронів на вході пристрою зазвичай послідовно з плюсовим виводом світлодіода під’єднується резистор, величина якого вибирається з розрахунку струму 10 мА при робочій напрузі (за винятком спеціальних випадків, наприклад, коли струм джерела сигналу лімітований). Іноді зустрічно-паралельно світлодіоду включається захисний діод (зазвичай типу КД522). При цьому, по можливості, не слід об'єднувати всі вхідні мінусові лінії разом, оскільки це знижує можливість незалежного використання оптронів. Вихідні схеми включення оптронів можуть виконуватися із загальним емітером або колектором, залежно від вимог до вихідних сигналів.

При включенні оптронів як вихідних зазвичай виводять вільні колектори і емітери, які також можна захищати зустрічно-паралельним включенням діодів і послідовним резистором, підключеним до колектора.

Зазвичай в технологічних контролерах з оптичною ізоляцією приймають сигнали від зовнішніх джерел переривань, в деяких випадках оптично розв'язують послідовні інтерфейси, а також виконують 1—2 оптично розв'язаних виходів для підключення різноманітної сигналізації або інших виконавчих пристроїв. З метою економії площі друкованої плати і зниження вартості виробу вхідні і вихідні байтові шини на самому контролері виконують достатньо рідко, оскільки значно зручніше виготовити невелику додаткову плату розв'язки і при необхідності з’єднувати її з універсальним контролером плоским кабелем.