Opto là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của Opto

Khái niệm Opto là gì?

Opto là gì ?(Tên đầy đủ Optocoupler) còn được gọi là bộ Opto cách ly quang hay Opto quang. Opto là gì? Nó là một linh kiện quang điện tử có chức năng truyền tín hiệu điều khiển giữa hai mạch hoạt động ở mức điện áp khác nhau bằng cách sử dụng ánh sáng.

Ngoài ra, Opto còn có chức năng cách ly điện giữa các mạch đầu vào và đầu ra. Nơi tiếp xúc duy nhất giữa đầu vào và đầu ra ở Opto là một chùm ánh sáng. Điện trở cách ly giữa hai mạch có thể lên đến hàng ngàn MΩ. Vậy nên Opto được ứng dụng trong các thiết bị, hệ thống có điện áp cao và hiệu điện thế của hai mạch có sự chênh lệch lớn.

Để hiểu được Opto là gì bạn hãy đọc kĩ bài viết này nhé.

Tìm hiểu cấu tạo Opto 

Sau khi tìm hiểu Opto là gì hay Optocoupler là gì. Bạn hãy tìm hiểu cấu tạo của Opto có những bộ phận nào.

Cấu tạo Opto quang gồm hai thành phần chính:

• Phần phát ánh sáng:  Thường là một đi ốt phát quang (LED – Light Emitting Diode). Bộ phận này nằm ở phía đầu vào. Chúng nhận nhiệm vụ lấy tín hiệu đến rồi chuyển tín hiệu này thành tín hiệu ánh sáng.
• Phần nhận ánh sáng: Đây là linh kiện dò/ phát hiện ánh sáng nằm trong bộ ghép quang. Bộ phận này sẽ phát hiện/ nhận ánh sáng từ phần phát và chuyển nó thành tín hiệu điện. Linh kiện này có thể là một Photodiode, transistor quang, quang trở, SCR quang hoặc TRIAC quang.

Hai bộ phận trên đều được tích hợp nằm bên trong một vỏ bọc kín. Nó được điều chỉnh để phù hợp với nhau. Từ đó tạo các bước sóng phù hợp để đạt được sự ghép nối tối đa.

Ngoài bộ phát và bộ dò ánh sáng, bộ ghép quang còn có thể chứa các mạch điện khác. Ví dụ như điện trở nối tiếp với đèn Led, bộ khuếch đại đầu ra.

Nguyên lý hoạt động của Opto là gì?

Sau khi tìm hiểu khái niệm Opto là gì và cấu tạo của Opto là gì, bạn sẽ tìm hiểu nguyên lý làm việc của nó. Khi một dòng điện nhỏ đi qua hai đầu của đèn Led có trong Opto sẽ làm đèn phát sáng. Khi đèn phát sáng sẽ kết nối hai cực của Photo transistor hay Photo diode mở cho dòng điện chạy qua. Ta sẽ có hai mức độ ánh sáng chính:

• Nếu cường độ ánh sáng đủ mạnh: Transistor cảm quang sẽ đạt trạng thái bão hòa. Lúc này, Photocoupler thực hiện truyền tín hiệu logic. Thực tế, tình huống này là ứng dụng chủ yếu của photocoupler.
• Nếu cường độ ánh sáng đủ yếu:  Transistor cảm quang sẽ không đạt trạng thái bão hòa. Photocoupler phải thực hiện truyền tín hiệu Analog. Chế độ này có đoạn tuyến tính khá hẹp, tín hiệu truyền cũng không đảm bảo. Vì vậy, chế độ này có được dùng nhưng không nhiều.

Trên đây bài viết đã giúp bạn hiểu được nguyên lý hoạt động của Opto là gì rồi bạn nhé.

Cách phân loại Opto

Dựa vào đâu để phân loại Opto là gì? Người ta chia Optocoupler thành hai loại: Opto rãnh và Opto phản xạ. Chúng tôi hướng dẫn bạn cụ thể  cách phân loại Opto là gì như sau:

Opto rãnh

Opto là gì? Opto rãnh là gì? Đây là loại Opto có một khoảng trống ở giữa đèn Led phát sáng và Transistor quang thu. Thông thường, khi không có vật cản, ánh sáng Led phát ra sẽ truyền đến Transistor thu. Nhưng nếu có vật thể nằm trong rãnh này, ánh sáng sẽ bị chặn lại. Vì vậy, Opto rãnh được dùng trong các thiết bị như: Đầu cuối dải băng, chuyển mạch giới hạn, phát hiện mức chất lỏng,…

Đèn Led và Transistor quang được để ở bên trong Opto. Cả hai mặt của đèn Led và Transistor quang đều hướng ra phía ngoài. Việc truyền tin giữa đèn Led và Transistor thu sẽ theo nguyên tắc phản xạ ánh sáng qua vật thể phản chiếu ở phía ngoài, có khoảng cách phù hợp với Led và Transistor quang. Do đó, Opto phản xạ thường được dùng cho các thiết bị như: Phát hiện vị trí dải băng, đo tốc độ, phát hiện khói, phát hiện sương mù,…

Bên cạnh việc cung cấp kiến thức Opto là gì, Bài viết còn hướng dẫn bạn cách đo Opto quang cũng như cách kiểm tra Opto có bị hỏng không. Nếu linh kiện bị hư hỏng, cách đo kiểm tra Opto sẽ giúp bạn nhanh chóng biết và sửa chữa sớm các vấn của Opto bạn nhé.

Cách đo và kiểm tra Opto như sau:

Bạn chọn Opto quang thường được dùng nhiều nhất là PC123 – 4 chân để kiểm tra. Các bước làm sẽ thực hiện ngay trong lúc Opto đang làm việc. Thao tác đo và kiểm tra Opto diễn ra như sau:

Bước 1: Kiểm tra đèn Led

• Dựa theo sơ đồ, bạn xác định các chân của Opto. Đầu tiên, bạn tìm cực dương và cực âm của đèn LED . Sau đó dùng Ôm kế điều chỉnh thang đo ‘X1Ω’. Sau đó đo giữa hai chân 1 và chân 2.
• Nếu kết quả có 1 chiều mà kim đồng hồ tăng lên đến một giá trị điện trở. Khi đổi chiều thì kim đồng hồ không lên. Nghĩa là đèn Led của opto quang hoạt động bình thường. Còn nếu bạn nhận được kết quả khác, nghĩa là đèn Led đã xảy ra sự cố hư hỏng. Và bạn cần phải thay một Opto khác.

Bước 2: Kiểm tra Transistor quang

• Nếu đèn Led hoạt động tốt, bạn tiến hành kiểm tra Transistor quang. Dùng Ôm kế đo giữa chân 3 và chân 4. Nếu kim đồng hồ chỉ mức giá trị điện trở cao tức là Transistor quang (phototransistor) tốt.
• Nếu không hiện kết quả, thường do các Transistor quang có điện trở cao khiến Ôm kế không đo được. Với trường hợp này, bạn mắc nối tiếp hai Ôm kế để tăng giá trị thang đo.

Hướng dẫn phương pháp thực nghiệm

Bài viết hướng dẫn cách đo Opto quang theo phương pháp thực nghiệm như sau:

• Bước 1: Điều chỉnh Ôm kế về thang đo X1KΩ hoặc X10KΩ. Sau đó, chạm các đầu đo của máy đo với Emitter và Collector (3 và 4). Trong đó, que đỏ nối với chân Collector (4) và que đen nối với Emitter (3).
• Bước 2: Mắc nối tiếp một điện trở khoảng 300Ω với cực dương của đèn LED.
• Bước 3: Bật nguồn điện và tăng điện áp từ 0 đến 3 Volt. Trên Ôm kế sẽ hiển thị giá trị điện trở đầu ra giảm khi điện áp đầu vào tăng và ngược lại.

Ngoài ra, bạn có thể sử dụng đồng hồ vạn năng để thực hiện cách kiểm tra Opto quang. Các mẫu đồng hồ đo điện hiện đại, có cách dùng đơn giản, cho kết quả đo nhanh chóng và chính xác. Bạn sẽ dễ dàng đo và kiểm tra Opto là gì, có bị hư hỏng không.

Ứng dụng của Opto

Opto là gì, nó được sử dụng như thế nào trong đời sống là câu hỏi được nhiều bạn quan tâm, tìm hiểu. Hãy cùng chúng tôi giải đáp những thắc mắc bạn nhé.

Opto được sử dụng nhiều trong công nghiệp: Cụ thể là bộ chuyển đổi tín hiệu giữa các thiết bị Pitot có điện áp cao (công tắc giới hạn) và các mạch Logic điện áp thấp. Các bộ cách ly quang học có thể được sử dụng trong bất kỳ trường hợp mà tín hiệu cần truyền qua giữa hai mạch được cách ly với nhau.

Sự cách ly điện giữa hai mạch (tức là hai mạch không có dây dẫn chung) cần phải có một thiết bị để ngăn chặn nhiễu được tạo ra trong quá trình truyền từ mạch này tới mạch kia. Điều này rất cần thiết cho việc ghép nối giữa các mạch thu thập thông tin điện áp cao và các mạch logic điện áp thấp. Vì các mạch thông tin hầu như sẽ phải tiếp xúc với các nguồn nhiễu và các mạch logic không thể chịu được các tín hiệu nhiễu này.

Trong nhiều ứng dụng, mạch điện tử SCR và Triac chịu sự điều khiển của các hệ thống điện tử nhạy cảm. Ví dụ, một hệ thống vi xử lý được lập trình để bật và tắt động cơ, đèn và máy sưởi cần phải có một thiết bị cách li cô lập chúng nhằm giảm nhiễu dòng điện được gây ra đến các thiết bị điện tử điều khiển và có thể bảo vệ nó trong trường hợp SCR hoặc TRIAC bị hư hỏng.

Opto được ứng dụng vào các loại thiết bị sinh hoạt hàng ngày ở các đèn báo của các thiết bị như: lắp đặt, sửa bếp từ,  sửa điều hòa, sửa đèn Led, sửa Tivi Led…

Sơ đồ cách ly lý tưởng chỉ cho phép tín hiệu đi theo một hướng, nên đáp ứng với các mức DC và được cung cấp một điện trở cực lớn giữa đầu vào và đầu ra của mạch. Các chức năng này có sẵn trong một lớp linh kiện quang điện nên gọi là Optocoupler hoặc Optoisolator.

Phương pháp ghép quang học là loại bỏ sự cần thiết của một tiếp điểm được điều khiển Rơle hoặc một máy biến áp cách ly, đây là phương pháp truyền thống cách ly điện giữa các mạch. Phương pháp ghép quang học là ưu việt trong nhiều ứng dụng bởi vì nó loại bỏ một số nhược điểm của Rơle và máy biến áp.

Các Opto hoạt động tốt trên các tín hiệu điện áp cao AC, DC. Do đó bộ chuyển đổi tín hiệu sử dụng ghép nối quang học đôi khi còn được gọi là bộ chuyển đổi tín hiệu chung.

Bài viết trên đã cung cấp các thông tin về Opto là gì, nguyên lý hoạt động của Opto là gì  và cách kiểm tra Opto là gì, cấu tạo của Opto là gì. Hy vọng những thông tin này sẽ giúp ích cho bạn. Nếu bạn có nhu cầu sử dụng đồng hồ vạn năng cũng như các thiết bị đo điện chuyên dụng khác.