Shenzhen MATCHINGIC Technology Co Ltd: Seu fornecedor profissional de isoladores digitais
Shenzhen MATCHINGIC Technology Co., Ltd foi fundada em 2010, a empresa sempre adere ao conceito de talento é a riqueza da empresa, nos anos de mercado aprimorado, formou um grupo de funcionários empreendedores e inovadores, enquanto expandia sua participação no mercado em casa e no exterior, a empresa continua a otimizar os processos de negócios internos, melhorar as vendas internacionais e os negócios de compras, aderir apenas aos produtos originais, aprofundar o nível de atendimento ao cliente e formar gradualmente suas próprias vantagens industriais.
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Um isolador óptico é um dispositivo eletrônico que pode ser usado para passar informações entre um diodo sem passar corrente elétrica. Como não há necessidade de passar tensão ou corrente diretamente entre as entradas e saídas em um circuito de isoladores ópticos, esses componentes podem ser usados para fornecer isolamento elétrico em duas regiões de uma PCB. Os isoladores ópticos atuam como um mecanismo de proteção, garantindo que correntes elétricas prejudiciais não possam fluir pelo dispositivo.
Vantagens dos isoladores ópticos
Proteção contra interferência elétrica
Os isoladores ópticos fornecem isolamento elétrico completo entre dois componentes. Isso protege dispositivos eletrônicos sensíveis contra picos de tensão, interferência eletromagnética e correntes de loop de terra.
Melhor qualidade de sinal
Os isoladores ópticos ajudam a melhorar a qualidade do sinal, reduzindo a quantidade de ruído introduzido no sinal. Isso resulta em sinais mais limpos e precisos.
Vida útil prolongada do produto
Ao eliminar o risco de interferência elétrica, os isoladores ópticos ajudam a prolongar a vida útil dos dispositivos eletrônicos. Eles também ajudam a evitar danos a componentes sensíveis, mantendo-os protegidos contra picos de tensão.
Isolamento seguro
Os isoladores ópticos fornecem um meio seguro de isolar eletricamente dois componentes. Isto é particularmente importante em aplicações onde o risco de choque eléctrico é elevado, tais como equipamentos médicos.
Alta fiabilidade
Os isoladores ópticos são altamente confiáveis e duráveis, tornando-os ideais para uso em aplicações críticas. Eles são menos propensos a falhas e requerem menos manutenção do que outros tipos de isoladores.
Ampla compatibilidade
Os isoladores ópticos são compatíveis com uma ampla gama de dispositivos elétricos e eletrônicos, tornando-os uma tecnologia de isolamento versátil. Eles podem ser usados em aplicações CA e CC.
Componentes de um isolador óptico
Polarizar
Rotador Faraday
Analisador
Componentes de um isolador óptico
01
Polarizar
O polarizador garante que apenas a luz com uma orientação específica do campo elétrico (polarização) possa passar. Isso atua como porta de entrada para a luz que entra.
02
Rotador Faraday
Esta é a parte central de um isolador óptico. Quando sujeito a um campo magnético, este rotador induz uma rotação no plano de polarização da luz que entra.
03
Analisador
Este componente é essencialmente outro polarizador. No entanto, ele é orientado em um ângulo que permite a passagem da luz proveniente do rotador Faraday, mas bloqueia a luz que vem na direção reversa.
Tipos de isoladores ópticos
- Os isoladores ópticos podem ser classificados de diferentes maneiras:
Isolador fixo de banda estreita
Como seus polarizadores não são ajustáveis, o isolamento máximo só é alcançável no comprimento de onda projetado. O isolamento máximo em um isolador de banda estreita fixo é de cerca de 30-35 dB.
Isolador ajustável
Esses isoladores permitem que o isolamento seja alcançado em diferentes comprimentos de onda girando o polarizador de saída ou ajustando o campo magnético no rotador faraday movendo fisicamente o ímã. Os isoladores ajustáveis também têm um isolamento máximo de cerca de 30-35 dB, mas podem ser usados em faixas de comprimento de onda mais amplas.
Isolador de banda larga fixa
Com estes componentes ópticos é possível obter maiores larguras de banda de isolamento. O isolamento máximo é semelhante aos tipos anteriores, mas para uma faixa de comprimento de onda maior.
Isolador tandem
Esses isoladores combinam dois rotadores Faraday. Os rotadores compartilham um polarizador central e podem atingir altos níveis de isolamento de até 60 dB, mas normalmente apresentam transmissão mais baixa.
Isolador de espaço livre
Esses isoladores são usados em transmissores ópticos de alta velocidade ou lasers de bomba que precisam ser isolados da luz reversa. Os isoladores de espaço livre oferecem excelente desempenho com alto isolamento e baixa perda de inserção. Eles podem ser dependentes ou independentes da polarização.
Princípio de funcionamento de isoladores ópticos
Um isolador óptico funciona pegando um sinal elétrico de entrada e convertendo-o em um sinal de luz usando um diodo emissor de luz, geralmente operando no espectro do infravermelho próximo. Então, dentro do mesmo dispositivo, um dispositivo sensível à luz, como um fotodiodo, fototransistor ou transistor fotodarlington, converte o sinal de luz novamente em um sinal elétrico. Isso fornece uma barreira para que quaisquer transientes de tensão ou níveis de sobretensão que apareçam na entrada afetem o circuito elétrico na saída do optoisolador. Os componentes são selados em uma embalagem opaca para evitar interferência de luz externa.
Existem muitos tipos diferentes de circuitos optoisoladores que são amplamente utilizados em sistemas de comunicação, controle e monitoramento, onde os sinais de dados podem fornecer um ponto de entrada para tensões prejudiciais que danificam um dispositivo. Eles são particularmente úteis onde cabos de dados longos que podem ser suscetíveis a transientes de tensão induzidos ou surtos no plano de terra entram em um dispositivo eletrônico contendo componentes semicondutores sensíveis.
Classificações de isoladores ópticos
Existem duas classificações principais de isoladores ópticos:Isoladores em linha (isoladores de fibra óptica) e isoladores de espaço livre. Os isoladores de fibra óptica em linha são projetados em estilo pigtail. Isso quer dizer que eles vêm com cabos e conectores de fibra óptica integrados para que possam ser integrados diretamente em um sistema de fibra óptica. Os isoladores de espaço livre, por outro lado, não possuem um sistema de conexão integral. Eles devem ser montados diretamente no objeto que necessita de isolamento.
Tipos de isolador óptico e seu funcionamento
Um isolador óptico, especialmente um isolador faraday, é um dispositivo que transmite luz em uma determinada direção enquanto elimina a reflexão posterior e a retroespalhamento em qualquer estado polarizado. Geralmente é categorizado em duas categorias – isoladores ópticos sensíveis à polarização e isoladores ópticos insensíveis à polarização. Como já os mencionei como isoladores faraday, é óbvio que utilizam o efeito faraday do cristal magneto-óptico.
Tipos de isolador óptico e seu funcionamento
Um isolador óptico, especialmente um isolador faraday, é um dispositivo que transmite luz em uma determinada direção enquanto elimina a reflexão posterior e a retroespalhamento em qualquer estado polarizado. Geralmente é categorizado em duas categorias – isoladores ópticos sensíveis à polarização e isoladores ópticos insensíveis à polarização. Como já os mencionei como isoladores faraday, é óbvio que utilizam o efeito faraday do cristal magneto-óptico.
Isoladores ópticos sensíveis à polarização:
Estes são os isoladores faraday mais simples que funcionam apenas quando o feixe de entrada tem uma polarização linear guiada.
Trabalhando:
Seu funcionamento é simples, onde um feixe polarizado passa pelo primeiro polarizador com perda mínima, depois passa pelo rotador Faraday de 45 graus e finalmente passa pelo segundo polarizador com seu eixo de transmissão girado em 45 graus para garantir que as perdas de transmissão sejam tão baixo quanto possível.
Quando esta luz é refletida de volta para a porta de saída com estado de polarização não modificado, ela passará totalmente pelo polarizador de saída, mas devido à direção de polarização girada em 45 graus, a luz será bloqueada no polarizador de entrada ou pode ser enviada para saída separada porta. Caso o ângulo de rotação do rotador se desvie de 45 graus devido a qualquer motivo, como erros de fabricação, o grau de isolamento será reduzido. O problema é que sempre precisamos de um isolador com alto isolamento que pode ser reduzido neste tipo de isoladores por diversos motivos.
Isoladores ópticos insensíveis à polarização:
Um isolador óptico insensível à polarização é o dispositivo que funciona para polarização arbitrária do feixe de entrada. Como muitas fibras não mantêm a polarização, tais dispositivos são frequentemente adequados e necessários no contexto da fibra óptica. Além disso, os sistemas de comunicação de fibra óptica são operados com estado de polarização arbitrário, portanto, é necessário usar isoladores Faraday e outros componentes que possam lidar com estado de polarização indefinido.
Princípio:
O princípio básico do isolador óptico PI é separar espacialmente os componentes de polarização ortogonal do feixe I/P com a ajuda de um polarizador. Em seguida, envie-os pelo rotador Faraday e combine novamente os componentes no segundo polarizador.
O que deve ser observado aqui é que o isolador óptico insensível à polarização não preserva o estado de polarização, pois há uma mudança de fase relativa indefinida entre os dois componentes da polarização. Esta mudança de fase depende da temperatura e do comprimento de onda.
Esses isoladores são amplamente utilizados na indústria de telecomunicações e em diversas outras aplicações na tecnologia laser. Eles são caracterizados por alto isolamento, baixa perda de inserção e excelente estabilidade de temperatura. No mercado, esses isoladores estão disponíveis em diversos comprimentos de onda e larguras de banda.
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Especificações importantes ao escolher isoladores ópticos
A tensão de isolamento é a diferença máxima de tensão nominal que pode estar presente entre o LED e o sensor de luz. Esta tensão de isolamento é governada pela construção do próprio dispositivo optoisolador e por fatores externos ao dispositivo. Uma falha interna ocorrerá quando a tensão no elemento da fonte de luz do dispositivo formar um arco através do elemento sensor de luz. Da mesma forma, ocorrerá uma falha externa quando a tensão no pino de entrada do dispositivo formar um arco em direção a um pino de saída. Isso é afetado pelo design da PCB, que é como os traços das entradas e saídas são roteados e separados, e pelas condições ambientais ao redor do dispositivo. A tensão na qual ocorrerá o arco dependerá da temperatura, umidade, distância de separação, pressão e presença de contaminantes no ar. Distância e umidade são os fatores mais significativos.
Onde um circuito optoisolador é usado para desacoplar planos de terra ou entradas de detecção de tensão, a taxa de mudança do sinal isolado é relativamente sem importância. No entanto, onde o optoisolador é usado para desacoplar links de dados e linhas de comunicação, o rendimento do dispositivo torna-se essencial. Tenha em mente que a taxa de dados alcançável para qualquer circuito optoisolador dependerá de como a saída é carregada e afetada pela temperatura. Estude a folha de dados com muito cuidado se estiver isolando links de dados rápidos.
Vale a pena mencionar que isoladores de rede passivos prontos para uso estão disponíveis para redes Ethernet com fio que usam indução eletromagnética para fornecer uma barreira eletricamente não condutora sem a necessidade de uma fonte de alimentação externa. A implementação de um circuito optoisolador pode nem sempre ser a solução mais adequada, mas essa decisão dependerá das suas circunstâncias individuais.
Como acontece com qualquer dispositivo semicondutor, o fotodiodo utilizado no optoisolador terá um elemento de não linearidade na relação entre entrada e saída, o que pode distorcer o sinal que passa pelo isolador. Garantir que o fotodiodo seja polarizado e opere em sua faixa linear, evitando as regiões de corte ou saturação, reduzirá esse efeito até certo ponto. Qualquer não-linearidade residual será particularmente perceptível quando os optoisoladores forem usados para desacoplar sinais analógicos.
Optoisoladores analógicos especializados foram desenvolvidos com não linearidade mínima. Normalmente, eles usam dois fotodiodos conectados a um amplificador operacional. Um fotodiodo opera normalmente, enquanto o segundo dispositivo com desempenho de não linearidade idêntico fica no circuito de feedback do amplificador para compensar, cancelando as não linearidades.
A taxa de transferência de corrente (CTR) é a relação entre as correntes do LED e do sensor, ganhando efetivamente o dispositivo e refletindo sua eficiência. Os optoisoladores com CTR baixo exigirão mais corrente para acionar o LED e criar corrente suficiente no fototransistor para uma carga de saída específica.
O CTR não é constante, mas depende da corrente de entrada que entra no componente. A CTR também variará com cada componente, sua temperatura e a idade do componente, por isso é crucial selecionar um dispositivo que forneça a CTR necessária na temperatura nominal máxima e na vida operacional máxima do dispositivo que o optoisolador usará. As tolerâncias de fabricação em componentes podem levar a amplas faixas de CTR dentro do mesmo lote de componentes, portanto o projeto deve funcionar com base no CTR mínimo indicado na folha de dados. Todos esses fatores podem dificultar a seleção do dispositivo ideal.
Poder
O último fator a ter em conta são os requisitos de potência do próprio circuito optoisolador e a gestão do calor gerado pelo componente devido às perdas. Os componentes básicos podem ser relativamente ineficientes e gerar níveis significativos de energia térmica que devem ser manuseados de forma adequada, especialmente porque o desempenho do próprio optoisolador será afetado negativamente pelos efeitos do aquecimento. Ao projetar o layout do circuito, lembre-se de manter os traços de entrada do circuito optoisolador adequadamente separados de todos os outros traços, especialmente dos planos de terra e de potência, para evitar que transientes sejam acoplados capacitiva ou indutivamente entre os traços.
Instruções para construir um isolador óptico
Instruções para construir um isolador óptico
1. Monte o divisor de feixe do cubo polarizador no cubo de montagem C.
2. Conecte o cilindro rotativo macho duplo C-Mount ao cubo C-mount no lado da porta transmitida do divisor de feixe.
3. Monte a placa de onda na montagem de lente grossa C-Mount.
4. Fixe a placa ondulada montada ao cilindro rotativo macho duplo C-Mount. Oriente a placa de onda a 45 graus em relação ao eixo de transmissão do divisor de feixe de cubo polarizador.
5. Finalize o alinhamento inserindo um feixe de laser e bloqueie a posição angular do cilindro rotativo macho duplo C-Mount assim que o isolamento máximo do feixe for alcançado.
Especificações de isoladores ópticos
Especificações importantes para isoladores ópticos incluem comprimento de onda central, isolamento, perda de inserção e perda dependente de polarização. O comprimento de onda central é o centro da faixa de comprimento de onda na qual o isolador foi projetado para funcionar de maneira ideal. Essa característica geralmente é medida em nm. O isolamento, geralmente medido em decibéis (db), é uma medida da eficácia com que as reflexões reversas são evitadas e do grau em que o isolador pode transmitir. A perda de inserção é a atenuação causada pela inserção de um componente óptico. A perda dependente da polarização é a atenuação causada pela polarização.
Aplicações de isoladores ópticos
Devido às suas capacidades únicas, os isoladores ópticos encontram uma ampla gama de aplicações nos sistemas ópticos altamente avançados de hoje. Algumas das aplicações mais prevalentes incluem:
Sistemas laser:Sistemas de laser de alta potência geralmente usam isoladores ópticos para evitar feedback prejudicial à fonte do laser. O isolador óptico permite que a luz de saída prossiga até o alvo, mas impede que qualquer luz refletida alcance a fonte do laser.
Comunicações de fibra óptica:Nas redes de fibra óptica, os isoladores ópticos protegem os receptores sensíveis de sinais que poderiam ser refletidos de volta ao longo da fibra. Eles também são usados em amplificadores ópticos para evitar feedback e oscilações indesejadas.
Sensores ópticos:Em sensores ópticos, isoladores são usados para eliminar os efeitos de retrorreflexões ou espalhamento do objeto medido, que poderiam interferir na medição.
Futuro dos isoladores ópticos
À medida que a tecnologia óptica continua a avançar, prevê-se que a procura por isoladores ópticos aumente. Particularmente em áreas como a computação quântica e a nanofotónica, onde o controlo da luz é de extrema importância, o papel dos isoladores ópticos será provavelmente ainda mais acentuado. Além disso, com a pesquisa e o desenvolvimento contínuos na ciência dos materiais, isoladores ópticos mais eficientes e miniaturizados podem ser realizados, abrindo caminho para sistemas ópticos mais avançados, de alta velocidade e integrados.
Perguntas frequentes
Somos fabricantes e fornecedores profissionais de isoladores ópticos na China, especializados em fornecer produtos de alta qualidade com preço baixo. Se você vai comprar isoladores ópticos baratos em estoque, bem-vindo para obter uma lista de preços e uma amostra grátis de nossa fábrica.