Что такое оптоэлектроника
Оптоэлектроника изучает приборы, преобразующие электрический сигнал в свет и обратно. Излучатели (светодиоды, лазеры), приёмники (фотодиоды, фототранзисторы), их комбинации (оптопары) и индикаторы (семисегментные, матрицы) применяются для индикации, гальванической развязки, передачи данных по оптике и в датчиках.
Излучатели света
Светодиод (LED) излучает свет при прохождении прямого тока; цвет задаётся полупроводником. Светодиод включают через токоограничивающий резистор — напрямую к источнику подключать нельзя. Номинал резистора считает калькулятор гасящего резистора. Лазерные диоды дают когерентный узкий луч для оптоволокна и оптических приводов.
Приёмники света
- Фотодиод — генерирует ток пропорционально освещённости; быстрый, для датчиков и оптосвязи.
- Фототранзистор — сочетает фотоприём с усилением, чувствительнее фотодиода, но медленнее.
- Фоторезистор — меняет сопротивление от света; простой, инерционный.
Оптопары и индикаторы
Оптрон (оптопара) — светодиод и фотоприёмник в одном корпусе: сигнал передаётся светом, а входная и выходная цепи гальванически развязаны. Это защищает управляющую электронику от высоких напряжений и помех — оптопары повсеместны в блоках питания, интерфейсах и управлении силовыми цепями.
Семисегментные индикаторы отображают цифры восемью светодиодными сегментами (с общим катодом или анодом). Соответствие цифр и сегментов удобно смотреть в конструкторе 7-сегментного индикатора.
Частые вопросы
Зачем светодиоду резистор?
ВАХ светодиода крутая: без ограничения тока малое превышение напряжения вызывает лавинообразный рост тока и выход из строя. Резистор задаёт рабочий ток: R = (U_пит − U_led)/I_led.
Для чего нужна оптопара?
Она передаёт сигнал светом, полностью развязывая входную и выходную цепи по постоянному току. Это защищает слаботочную электронику (микроконтроллер) от высоких напряжений и помех силовой части.
Итоги
Оптоэлектроника связывает электричество и свет: светодиоды излучают, фотоприёмники регистрируют, оптопары развязывают цепи, индикаторы отображают информацию. Практически везде излучателю нужен токоограничивающий резистор, а оптопара остаётся ключевым средством гальванической развязки.
Смотрите также: Диоды · Резистор для LED · 7-сегментный индикатор.