В настоящей статье рассмотрен гальванически изолированный импульсный выход на основе оптрона (оптопары), часто встречающийся у различных приборов и датчиков (импульсных выходов счётчиков-расходомеров, выходов временной метки, датчиков оборотов и пр.). Также этот выход широко применяют для асинхронных задач дискретного управления.

Данный выход относится к пассивным, поскольку он сам не передаёт электрическую энергию в выходную цепь, однако сам оптрон относится к  активным электронным компонентам.  Этот выход изменяет своё сопротивление (высокое-низкое), а значит, он  требует включения его в цепь внешнего источника напряжения или тока, чтобы получить соответствующий бинарный импульсный сигнал.  

Оговоримся сразу, что данный тип выхода предназначен для включения в цепь постоянного тока. На рисунке выше знаками "+" и "-" показаны знаки электрического  потенциала, который должен подаваться на оптрон для его нормальной работы. На этом рисунке показана только выходная часть оптрона, состоящая из n-p-n фототранзистора, которая защищена диодом от неправильной подачи электрических потенциалов. В исходном состоянии оптрон не засвечен и его выход находится в состоянии высокого выходного сопротивления при правильно приложенных потенциалах. В активизированном (засвеченном) состоянии оптрона его выход имеет низкое сопротивление. Функционально, такое поведение эквивалентно поведению нормально разомкнутого контакта SPST-NO при включении его в цепь постоянного тока:

Реальный импульсный выход имеет следующие характеристики: максимально допустимое приложенное напряжение, максимально допустимый протекающий ток, ток утечки в исходном (не засвеченном) состоянии, максимальное падение напряжения в засвеченном состоянии (в зависимости от протекающего тока), время включения и выключения оптрона при заданной нагрузке в цепи. С учётом реальных рабочих характеристик, данный выход функционально эквивалентен нормально разомкнутому выходу сухой контакт.

Типичное подключение импульсного выхода к входу напряжения с общей землёй показано на рисунке ниже.

На схеме: U – источник напряжения постоянного тока, R_н – сопротивление нагрузки, R_вх – входное (внутреннее) сопротивление входа с общей землёй. Например, если используется ТТЛ-вход, то параметры цепи могут быть следующие: U = 5 В, Rн = 0.5...1 кОм. Согласно данной схеме, импульсный сигнал напряжения на входе Вх.+ относительно AGND будет однополярным: при выключенном оптроне – близким к нулевому напряжению, при включенном  – близким к напряжению U за вычетом падения напряжения (порядка 1 В) на включенном оптроне. При подключении к цифровым входам желательно, чтобы последние обладали свойством гистерезиса (содержали функцию триггера Шмитта), поскольку выход оптрона, как правило, не обеспечивает достаточно высокие скорости перепадов сигналов.

По аналогичной схеме импульсный выход может быть подключен ко входу частотомера, например, LTR51. Входы частотомеров, как правило, обладают гистерезисом.

При соответствующем выборе параметров цепи с применением подобного импульсного выхода можно получить стандартный выходной токовый сигнал 4/20 мА и другие двухстабильные сигналы, соответствующие различным индустриальным стандартам.

Добавим, что данный тип выхода можно отнести к двухпроводному симметричному изолированному выходу с учётом применения внешнего источника напряжения.

---

Использование термина

Термин применяют при описании импульсных выходов счётчиков и измерителей показателей качества электроэнергии. 

Точность измерения:
• напряжения и тока ±0,1%
• активной мощности ±0,2%
• активной энергии - класс 0,2S

Прибор контроля качества электроэнергии

LPW-305