علم مدرن به طور فعال در جهات مختلف در حال توسعه است و سعی می کند همه زمینه های بالقوه مفید فعالیت را پوشش دهد. در میان همه اینها باید دستگاه های الکترونیکی نوری را که هم در فرآیند انتقال داده ها و هم در ذخیره سازی یا پردازش آنها استفاده می شود، مشخص کرد. آنها تقریباً در همه جاهایی که از فناوری کم و بیش پیچیده استفاده می شود استفاده می شود.
این چیست؟
دستگاه های اپتوالکترونیک، همچنین به عنوان کوپلرهای نوری شناخته می شوند، دستگاه های نیمه هادی خاصی هستند که قادر به ارسال و دریافت تابش هستند. به این عناصر ساختاری، آشکارساز نور و ساطع کننده نور می گویند. آنها ممکن است گزینه های مختلفی برای برقراری ارتباط با یکدیگر داشته باشند. اصل عملکرد چنین محصولاتی بر اساس تبدیل الکتریسیته به نور و همچنین برعکس این واکنش است. در نتیجه، یک دستگاه می تواند سیگنال خاصی را ارسال کند، در حالی که دیگری آن را دریافت کرده و "رمزگشایی" می کند. دستگاه های الکترونیک نوری در موارد زیر استفاده می شوند:
- واحدهای ارتباطی تجهیزات؛
- مدارهای ورودی دستگاه های اندازه گیری؛
- مدارهای ولتاژ بالا و جریان بالا؛
- تریستورها و تریاک های قدرتمند؛
- دستگاه های رله و غیرهبعدی.
همه این محصولات را می توان به چند گروه اساسی طبقه بندی کرد، بسته به اجزای فردی، طراحی یا عوامل دیگر. اطلاعات بیشتر در مورد آن در زیر.
امیتتر
دستگاه ها و دستگاه های اپتوالکترونیک مجهز به سیستم های انتقال سیگنال هستند. به آنها قطره چکان می گویند و بسته به نوع، محصولات به شرح زیر تقسیم می شوند:
- لیزر و ال ای دی. چنین عناصری از همه کاره ترین هستند. آنها با راندمان بالا، طیف پرتو بسیار باریک (این پارامتر به عنوان شبه رنگی نیز شناخته می شود)، طیف نسبتاً گسترده ای از عملکرد، حفظ جهت روشن تابش و سرعت بسیار بالا مشخص می شوند. دستگاه هایی با چنین قطره چکانی برای مدت زمان طولانی کار می کنند و بسیار قابل اعتماد هستند، اندازه کوچکی دارند و در زمینه مدل های میکروالکترونیک عملکرد خوبی دارند.
- سلول های الکترولومینسانس. چنین عنصر طراحی یک پارامتر کیفیت تبدیل نه چندان بالا را نشان می دهد و برای مدت طولانی کار نمی کند. در عین حال مدیریت دستگاه ها بسیار دشوار است. با این حال، آنها برای مقاومت های نوری مناسب هستند و می توانند برای ایجاد ساختارهای چند عنصری و چند منظوره استفاده شوند. با این وجود، به دلیل کاستی هایی که دارند، اکنون از این نوع قطره چکان ها به ندرت استفاده می شود، فقط زمانی که واقعاً نمی توان از آنها صرف نظر کرد.
- لامپ های نئون. خروجی نور این مدل ها نسبتاً کم است و همچنین به خوبی در مقابل آسیب ها مقاومت نمی کنند و دوام زیادی ندارند.در اندازه های بزرگ متفاوت است. آنها به ندرت در انواع خاصی از دستگاه ها استفاده می شوند.
- لامپ های رشته ای. چنین قطره چکانی فقط در تجهیزات مقاومتی و هیچ جای دیگر استفاده نمی شود.
در نتیجه، مدل‌های LED و لیزر تقریباً برای همه حوزه‌های فعالیت مناسب هستند و فقط در برخی مناطق که انجام غیرممکن است، از گزینه‌های دیگر استفاده می‌شود.
فتودیاب
طبقه بندی دستگاه های اپتوالکترونیک نیز با توجه به نوع این قسمت از طرح انجام می شود. انواع مختلفی از محصولات را می توان به عنوان عنصر دریافت کننده استفاده کرد.
- فتوتیریستورها، ترانزیستورها و دیودها. همه آنها متعلق به دستگاه های جهانی هستند که قادر به کار با انتقال نوع باز هستند. اغلب، طراحی بر اساس سیلیکون است، و به همین دلیل، محصولات دارای طیف نسبتاً گسترده ای از حساسیت هستند.
- فتوسیستورها. این تنها جایگزینی است که مزیت اصلی تغییر خواص را به روشی بسیار پیچیده دارد. این به پیاده سازی انواع مدل های ریاضی کمک می کند. متأسفانه، این مقاومت های نوری هستند که اینرسی هستند، که به طور قابل توجهی دامنه کاربرد آنها را محدود می کند.
دریافت پرتو یکی از اساسی ترین عناصر هر دستگاهی است. تنها پس از دریافت آن، پردازش بیشتر آغاز می شود و اگر کیفیت ارتباط به اندازه کافی بالا نباشد، امکان پذیر نخواهد بود. در نتیجه، توجه زیادی به طراحی ردیاب نوری می شود.
کانال نوری
ویژگی‌های طراحی محصولات را می‌توان به خوبی با سیستم نامگذاری استفاده شده برای دستگاه‌های فوتوالکترونیک و نوری نشان داد. این در مورد کانال انتقال داده نیز صدق می کند. سه گزینه اصلی وجود دارد:
- کانال دراز. ردیاب نوری در چنین مدلی به اندازه کافی از کانال نوری فاصله دارد و یک راهنمای نور ویژه را تشکیل می دهد. این گزینه طراحی است که به طور فعال در شبکه های کامپیوتری برای انتقال فعال داده استفاده می شود.
- کانال بسته شد. این نوع ساخت و ساز از محافظ خاصی استفاده می کند. کاملاً از کانال در برابر تأثیرات خارجی محافظت می کند. مدل‌هایی برای سیستم جداسازی گالوانیکی استفاده می‌شود. این یک فناوری نسبتا جدید و امیدوارکننده است که اکنون به طور مداوم در حال بهبود است و به تدریج جایگزین رله های الکترومغناطیسی می شود.
- کانال را باز کنید. این طراحی حاکی از وجود شکاف هوا بین ردیاب نوری و امیتر است. مدل‌ها در سیستم‌های تشخیصی یا سنسورهای مختلف استفاده می‌شوند.
محدوده طیفی
از دیدگاه این نشانگر، انواع دستگاه های الکترونیک نوری را می توان به دو نوع تقسیم کرد:
- محدوده نزدیک. طول موج در این مورد بین 0.8-1.2 میکرون است. اغلب، چنین سیستمی در دستگاه‌هایی که از یک کانال باز استفاده می‌کنند استفاده می‌شود.
- برد بلند. در اینجا طول موج در حال حاضر 0.4-0.75 میکرون است. در اکثر انواع محصولات دیگر از این نوع استفاده می شود.
طراحی
بر اساس این شاخص، دستگاه های الکترونیک نوری به سه گروه تقسیم می شوند:
- ویژه. این شامل دستگاه‌هایی می‌شود که به چند تابشگر و آشکارسازهای نوری، حسگرهای حضور، موقعیت، دود و غیره مجهز هستند.
- انتگرال. در چنین مدل هایی، مدارهای منطقی خاص، مقایسه کننده ها، تقویت کننده ها و سایر دستگاه ها به علاوه استفاده می شود. در میان چیزهای دیگر، خروجی‌ها و ورودی‌های آنها به صورت گالوانیکی ایزوله هستند.
- ابتدایی. این ساده ترین نسخه محصولاتی است که در آن گیرنده و فرستنده تنها در یک نسخه وجود دارد. آنها می توانند هم تریستور باشند و هم ترانزیستور، دیود، مقاومتی و به طور کلی هر نوع دیگری.
هر سه گروه یا هر کدام به طور جداگانه می توانند در دستگاه ها استفاده شوند. عناصر ساختاری نقش بسزایی دارند و به طور مستقیم بر عملکرد محصول تأثیر می گذارند. در عین حال، تجهیزات پیچیده نیز می توانند از ساده ترین و ابتدایی ترین انواع، در صورت لزوم استفاده کنند. اما برعکس آن نیز صادق است.
دستگاه های الکترونیک نوری و کاربردهای آنها
از نظر استفاده از دستگاه ها، همه آنها را می توان به 4 دسته تقسیم کرد:
- مدارهای مجتمع. در انواع دستگاه ها استفاده می شود. این اصل بین عناصر ساختاری مختلف با استفاده از قطعات جداگانه ای که از یکدیگر جدا شده اند استفاده می شود. این مانع از تعامل اجزاء به روشی غیر ازارائه شده توسط توسعه دهنده.
- عایق. در این مورد، از جفت‌های مقاومت نوری ویژه، انواع دیود، تریستور یا ترانزیستور آنها و غیره استفاده می‌شود.
- تحول. این یکی از رایج ترین موارد استفاده است. در آن جریان به نور تبدیل شده و به این صورت اعمال می شود. یک مثال ساده انواع لامپ ها است.
- تغییر معکوس. این یک نسخه کاملا مخالف است که در آن نور است که به جریان تبدیل می شود. برای ایجاد انواع گیرنده استفاده می شود.
در واقع، تصور تقریباً هر دستگاهی که با برق کار می کند و فاقد برخی از اجزای اپتوالکترونیکی باشد، دشوار است. آنها ممکن است به تعداد کم ارائه شوند، اما همچنان وجود خواهند داشت.
نتایج
همه دستگاه های اپتوالکترونیک، تریستورها، دیودها، دستگاه های نیمه هادی عناصر ساختاری انواع مختلف تجهیزات هستند. آنها به شخص اجازه دریافت نور، انتقال اطلاعات، پردازش یا حتی ذخیره آن را می دهند.
