Η σύγχρονη επιστήμη αναπτύσσεται ενεργά προς διάφορες κατευθύνσεις, προσπαθώντας να καλύψει όλους τους πιθανούς δυνητικά χρήσιμους τομείς δραστηριότητας. Μεταξύ όλων αυτών θα πρέπει να ξεχωρίσουν οι οπτοηλεκτρονικές συσκευές που χρησιμοποιούνται τόσο στη διαδικασία μετάδοσης δεδομένων όσο και στην αποθήκευση ή επεξεργασία τους. Χρησιμοποιούνται σχεδόν παντού όπου χρησιμοποιείται περισσότερο ή λιγότερο εξελιγμένη τεχνολογία.
Τι είναι αυτό;
Οι οπτοηλεκτρονικές συσκευές, γνωστές και ως οπτικοί συζεύκτες, είναι ειδικές συσκευές τύπου ημιαγωγών ικανές να στέλνουν και να λαμβάνουν ακτινοβολία. Αυτά τα δομικά στοιχεία ονομάζονται φωτοανιχνευτής και εκπομπός φωτός. Μπορεί να έχουν διαφορετικές επιλογές για την επικοινωνία μεταξύ τους. Η αρχή λειτουργίας τέτοιων προϊόντων βασίζεται στη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε φως, καθώς και στο αντίστροφο αυτής της αντίδρασης. Ως αποτέλεσμα, η μία συσκευή μπορεί να στείλει ένα συγκεκριμένο σήμα, ενώ η άλλη το λαμβάνει και «αποκρυπτογραφεί». Οι οπτικοηλεκτρονικές συσκευές χρησιμοποιούνται σε:
- μονάδες επικοινωνίας εξοπλισμού;
- κυκλώματα εισόδου συσκευών μέτρησης;
- κυκλώματα υψηλής τάσης και υψηλού ρεύματος;
- ισχυρά θυρίστορ και τριάκ;
- συσκευές ρελέ και ούτω καθεξήςεπόμενο.
Όλα αυτά τα προϊόντα μπορούν να ταξινομηθούν σε πολλές βασικές ομάδες, ανάλογα με τα επιμέρους συστατικά τους, το σχεδιασμό ή άλλους παράγοντες. Περισσότερα για αυτό παρακάτω.
Επομπός
Οι οπτικοηλεκτρονικές συσκευές και συσκευές είναι εξοπλισμένες με συστήματα μετάδοσης σήματος. Ονομάζονται εκπομποί και, ανάλογα με τον τύπο, τα προϊόντα χωρίζονται ως εξής:
- Λέιζερ και LED. Τέτοια στοιχεία είναι από τα πιο ευέλικτα. Χαρακτηρίζονται από υψηλή απόδοση, πολύ στενό φάσμα δέσμης (αυτή η παράμετρος είναι επίσης γνωστή ως οιονεί χρωματικότητα), ένα αρκετά μεγάλο εύρος λειτουργίας, διατηρώντας καθαρή κατεύθυνση ακτινοβολίας και πολύ υψηλή ταχύτητα. Οι συσκευές με τέτοιους εκπομπούς λειτουργούν για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα και είναι εξαιρετικά αξιόπιστες, είναι μικρές σε μέγεθος και έχουν καλή απόδοση στον τομέα των μικροηλεκτρονικών μοντέλων.
- Ηλεκτροφωταύγεια κύτταρα. Ένα τέτοιο στοιχείο σχεδίασης δείχνει μια όχι πολύ υψηλή παράμετρο ποιότητας μετατροπής και δεν λειτουργεί για πάρα πολύ καιρό. Ταυτόχρονα, οι συσκευές είναι πολύ δύσκολο να διαχειριστούν. Ωστόσο, ταιριάζουν καλύτερα για φωτοαντιστάσεις και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία πολυστοιχειωδών, πολυλειτουργικών δομών. Ωστόσο, λόγω των ελαττωμάτων τους, πλέον οι εκπομποί αυτού του τύπου χρησιμοποιούνται αρκετά σπάνια, μόνο όταν πραγματικά δεν μπορούν να παραβλεφθούν.
- Λάμπες νέον. Η απόδοση φωτός αυτών των μοντέλων είναι σχετικά χαμηλή και επίσης δεν αντέχουν καλά τη ζημιά και δεν διαρκούν πολύ. Διαφέρουν σε μεγάλα μεγέθη. Χρησιμοποιούνται εξαιρετικά σπάνια, σε ορισμένους τύπους συσκευών.
- Λαμπτήρες πυρακτώσεως. Τέτοιοι εκπομποί χρησιμοποιούνται μόνο σε εξοπλισμό με αντιστάσεις και πουθενά αλλού.
Ως αποτέλεσμα, τα μοντέλα LED και λέιζερ είναι βέλτιστα κατάλληλα για όλους σχεδόν τους τομείς δραστηριότητας και μόνο σε ορισμένους τομείς όπου είναι αδύνατο να γίνει διαφορετικά, χρησιμοποιούνται άλλες επιλογές.
Φωτοανιχνευτής
Η ταξινόμηση των οπτοηλεκτρονικών συσκευών γίνεται επίσης σύμφωνα με τον τύπο αυτού του τμήματος του σχεδίου. Διαφορετικοί τύποι προϊόντων μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως στοιχείο λήψης.
- Φωτοθυρίστορ, τρανζίστορ και δίοδοι. Όλα ανήκουν σε καθολικές συσκευές ικανές να λειτουργούν με μετάβαση ανοιχτού τύπου. Τις περισσότερες φορές, ο σχεδιασμός βασίζεται σε πυρίτιο και γι' αυτό τα προϊόντα αποκτούν αρκετά μεγάλο εύρος ευαισθησίας.
- Φωτοαντίσταση. Αυτή είναι η μόνη εναλλακτική που έχει το κύριο πλεονέκτημα να αλλάζει ιδιότητες με πολύ περίπλοκο τρόπο. Αυτό βοηθά στην εφαρμογή όλων των ειδών μαθηματικών μοντέλων. Δυστυχώς, οι φωτοαντιστάσεις είναι αδρανειακές, γεγονός που περιορίζει σημαντικά το πεδίο εφαρμογής τους.
Η λήψη δέσμης είναι ένα από τα πιο βασικά στοιχεία οποιασδήποτε τέτοιας συσκευής. Μόνο αφού μπορέσει να ληφθεί, ξεκινά περαιτέρω επεξεργασία και δεν θα είναι δυνατή εάν η ποιότητα επικοινωνίας δεν είναι αρκετά υψηλή. Ως αποτέλεσμα, δίνεται μεγάλη προσοχή στο σχεδιασμό του φωτοανιχνευτή.
Οπτικό κανάλι
Τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά των προϊόντων μπορούν να φανούν καλά από το χρησιμοποιούμενο σύστημα ονομασίας για φωτοηλεκτρονικές και οπτοηλεκτρονικές συσκευές. Αυτό ισχύει και για το κανάλι μετάδοσης δεδομένων. Υπάρχουν τρεις κύριες επιλογές:
- Μεγάλο κανάλι. Ο φωτοανιχνευτής σε ένα τέτοιο μοντέλο βρίσκεται αρκετά μακριά από το οπτικό κανάλι, σχηματίζοντας έναν ειδικό οδηγό φωτός. Είναι αυτή η επιλογή σχεδίασης που χρησιμοποιείται ενεργά σε δίκτυα υπολογιστών για ενεργή μεταφορά δεδομένων.
- Κλειστό κανάλι. Αυτός ο τύπος κατασκευής χρησιμοποιεί ειδική προστασία. Προστατεύει τέλεια το κανάλι από εξωτερικές επιρροές. Εφαρμόζονται μοντέλα για σύστημα γαλβανικής απομόνωσης. Αυτή είναι μια αρκετά νέα και πολλά υποσχόμενη τεχνολογία, η οποία τώρα βελτιώνεται συνεχώς και αντικαθιστά σταδιακά τα ηλεκτρομαγνητικά ρελέ.
- Άνοιγμα καναλιού. Αυτός ο σχεδιασμός υποδηλώνει την παρουσία ενός διακένου αέρα μεταξύ του φωτοανιχνευτή και του πομπού. Τα μοντέλα χρησιμοποιούνται σε διαγνωστικά συστήματα ή σε διάφορους αισθητήρες.
Φασματικό εύρος
Από την άποψη αυτού του δείκτη, όλοι οι τύποι οπτοηλεκτρονικών συσκευών μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους:
- Κοντά στην εμβέλεια. Το μήκος κύματος σε αυτή την περίπτωση κυμαίνεται από 0,8-1,2 μικρά. Τις περισσότερες φορές, ένα τέτοιο σύστημα χρησιμοποιείται σε συσκευές που χρησιμοποιούν ανοιχτό κανάλι.
- Μεγάλη εμβέλεια. Εδώ το μήκος κύματος είναι ήδη 0,4-0,75 μικρά. Χρησιμοποιείται στους περισσότερους τύπους άλλων προϊόντων αυτού του τύπου.
Σχέδιο
Σύμφωνα με αυτόν τον δείκτη, οι οπτικοηλεκτρονικές συσκευές χωρίζονται σε τρεις ομάδες:
- Ειδικό. Αυτό περιλαμβάνει συσκευές εξοπλισμένες με πολλαπλούς εκπομπούς και φωτοανιχνευτές, αισθητήρες παρουσίας, θέσης, καπνού κ.λπ.
- Ολοκληρωμένο. Σε τέτοια μοντέλα, χρησιμοποιούνται επιπλέον ειδικά λογικά κυκλώματα, συγκριτές, ενισχυτές και άλλες συσκευές. Μεταξύ άλλων, οι έξοδοι και οι είσοδοι τους είναι γαλβανικά απομονωμένες.
- Δημοτικό. Αυτή είναι η απλούστερη έκδοση προϊόντων στα οποία ο δέκτης και ο πομπός υπάρχουν μόνο σε ένα αντίγραφο. Μπορούν να είναι και θυρίστορ και τρανζίστορ, δίοδος, αντίσταση και γενικά οποιοδήποτε άλλο.
Και οι τρεις ομάδες ή κάθε μία ξεχωριστά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συσκευές. Τα δομικά στοιχεία παίζουν σημαντικό ρόλο και επηρεάζουν άμεσα τη λειτουργικότητα του προϊόντος. Ταυτόχρονα, ο σύνθετος εξοπλισμός μπορεί επίσης να χρησιμοποιήσει τις πιο απλές, στοιχειώδεις ποικιλίες, εάν είναι κατάλληλο. Αλλά ισχύει και το αντίθετο.
Οπτικοηλεκτρονικές συσκευές και οι εφαρμογές τους
Από την άποψη της χρήσης συσκευών, όλες μπορούν να χωριστούν σε 4 κατηγορίες:
- Ολοκληρωμένα κυκλώματα. Χρησιμοποιείται σε μια ποικιλία συσκευών. Η αρχή χρησιμοποιείται μεταξύ διαφορετικών δομικών στοιχείων χρησιμοποιώντας ξεχωριστά μέρη που είναι απομονωμένα μεταξύ τους. Αυτό αποτρέπει την αλληλεπίδραση των στοιχείων με οποιονδήποτε άλλο τρόπο εκτός απόαυτό που παρέχεται από τον προγραμματιστή.
- Μόνωση. Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιούνται ειδικά ζεύγη οπτικών αντιστάσεων, οι ποικιλίες διόδων τους, θυρίστορ ή τρανζίστορ κ.ο.κ.
- Μεταμόρφωση. Αυτή είναι μια από τις πιο συνηθισμένες περιπτώσεις χρήσης. Σε αυτό, το ρεύμα μετατρέπεται σε φως και εφαρμόζεται με αυτόν τον τρόπο. Ένα απλό παράδειγμα είναι όλα τα είδη λαμπτήρων.
- Αντίστροφη μεταμόρφωση. Αυτή είναι μια εντελώς αντίθετη εκδοχή, στην οποία είναι το φως που μετατρέπεται σε ρεύμα. Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία όλων των ειδών δεκτών.
Στην πραγματικότητα, είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς σχεδόν οποιαδήποτε συσκευή που λειτουργεί με ηλεκτρική ενέργεια και στερείται κάποιας μορφής οπτοηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Μπορεί να παρουσιάζονται σε μικρό αριθμό, αλλά θα εξακολουθούν να υπάρχουν.
Αποτελέσματα
Όλες οι οπτοηλεκτρονικές συσκευές, τα θυρίστορ, οι δίοδοι, οι συσκευές ημιαγωγών είναι δομικά στοιχεία διαφορετικών τύπων εξοπλισμού. Επιτρέπουν σε ένα άτομο να λαμβάνει φως, να μεταδίδει πληροφορίες, να το επεξεργάζεται ή ακόμα και να το αποθηκεύει.
