Có thể bạn chưa biết về opto là gì? Cấu tạo của opto như thế nào cũng như nguyên lý hoạt động và ứng dụng của opto ra sao? Hiokivn.com sẽ mang đến cho bạn những thông tin chi tiết về opto cũng như cách đo opto quang đơn giản dưới đây.
Opto là gì?
Khi tìm hiểu về opto là gì hay optocoupler là gì? Câu trả lời rất đơn giản như sau:
Opto [là viết tắt của từ optocoupler], còn có một tên gọi khác là opto cách ly quang được biến đến là phân tử bán dẫn làm nhiệm vụ truyền tín hiệu giữa hai phần mạch bị cách ly điện với nhau thông qua việc sử dụng ánh sáng.
Việc các mạch điện tử của bán dẫn bị cách ly bằng ghép quang học sẽ giúp hệ thống thu nhận tín hiệu có thể ngăn chặn được điện áp xâm nhập vào bên trong. Thông thường mức điện áp có thể ngăn chặn lên tới 10KV.
Vậy opto quang là gì? Bạn có thể hiểu đơn giản opto quang là sự cách ly giữa điểm đầu vào và đầu ra của thiết bị. Đặc biệt, với opto quang sẽ cho phép các tín hiệu ở mức nhỏ có thể điều khiển được dòng điện và điện áp xoay chiều ở mức lớn hơn.
Hiện nay, khi đề cập đến opto sẽ xuất hiện những thuật ngữ khác nhau là optoisolator và optocoupler. Yếu tố để phân biệt giữa các bộ ghép quang và bộ cách ly chính là sự chênh lệch điện áp giữa hai đầu vào và đầu ra.
- Opto-coupler: là bán dẫn được dùng để truyền tải thông tin kỹ thuật giữa các mạch với điện thế cách ly lên tới 5000V.
- Opto-isolator: là bộ cách ly quang sử dụng trong các hệ thống điện và dùng để truyền tải thông tin kỹ thuật giữa các mạch với mức điện thế cách ly là 5000V.
Bạn có thể tham khảo thêm về ký hiệu opto như hình dưới đây:
Ngoài việc tìm hiểu về opto là gì? Bạn chắc chắn sẽ cần biết đến cấu tạo của opto để sử dụng cũng như khi kiểm tra opto quang sẽ dễ dàng hơn. Opto bao gồm hai bộ phận chính là phần phát ánh sáng và phần nhận ánh sáng.
Phần phát ánh sáng
Đây là linh kiện điốt [LED] có khả năng phát sáng ở vị trí đầu. Bộ phận này có nhiệm vụ lấy tín hiệu và chuyển thành tín hiệu ánh sáng.
Bộ phận nhận ánh sáng
Đây là một linh kiện có chức năng dò để phát hiện ánh sáng bên trong bộ ghép quang để nhận ánh sáng từ phần led. Sau đó, ánh sáng sẽ được truyền lại thành tín hiệu điện. Các linh kiện nhận ánh sáng phổ biến như: photodiode, transistor quang, quang trở, SCR quang hoặc TRIAC quang.
XEM THÊM: Cách kiểm tra đèn led sống hay chết nhanh chóng, dễ dàng
Nguyên lý làm việc của opto
Nguyên lý làm việc của opto được đánh giá khá đơn giản. Dưới đây là cách thức của một opto làm việc.
Khi bộ phận phát ánh sáng [đèn LED] sẽ phát sáng với cường độ ánh sáng nhất định. Khi đó, vùng base của transistor sẽ cảm quang tiếp nhận ánh sáng và giảm mức điện trở thuần nhờ vậy giúp dòng qua transistor Ic tăng. Hai mức độ cấp độ làm việc của opto như sau:
Với trường hợp cường độ ánh sáng mạnh, transistor cảm quang có thể đạt được trạng thái bão hòa. Photocoupler có thể làm nhiệm vụ truyền tín hiệu điện.
Ngược lại, khi cường độ ánh sáng ở mức yếu, transistor có thể sẽ không ở mức bão hòa. Khi đó, bộ phận tiếp nhận ánh sáng chỉ có thể truyền tín hiệu ở dạng analog. Photocoupler có thể làm việc được tuy nhiên không đảm bảo tính ổn định. Nguyên nhân bởi đường truyền tuyến tính khá hẹp.
Các loại opto
Trên thị trường hiện nay, các opto đang có hai dòng chính là opto rãnh và opto phản xạ. Mỗi loại opto sẽ có những đặc trưng khác nhau.
Opto rãnh
Đây là loại opto được thiết kế với một rãnh [hoặc khoảng trống] ngăn cách giữa LED phát sáng và transistor tiếp nhận. Khi không có vật sáng, ánh sáng từ LED sẽ được truyền đến transistor tiếp nhận.
Tuy nhiên, khi có vật thể được đặt ở rãnh thì ánh sáng sẽ không thể truyền đến được. Opto rãnh được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng cuối các dải băng, chuyển mạch giới hạn hoặc để phát hiện độ chất lỏng.
Opto phản xạ
Đây là loại loại opto có led và transistor quang sẽ được bố trị ở cùng phía, có mặt hướng ra bên ngoài. Khi đó, tín hiệu giữa led phát sáng và transistor tiếp nhận được thực hiện theo quy tắc phản xạ ánh sáng thông qua các vật thể phản chiếu như lớp sương, khói, lớp sơn…
Cách đo kiểm tra opto quang sống hay chết
Khi opto gặp sự cố hỏng hóc cũng là lúc bạn cần biết cách kiểm tra opto quang để xác định opto còn sống hay chết. Từ đó, bạn có thể dễ dàng xác định được lỗi hỏng hóc để sửa hoặc thay linh kiện mới.
Đầu tiên, bạn sẽ cần chuẩn bị ôm kế hoặc đồng hồ vạn năng để đo điện trở của opto. Bạn có thể tham khảo một số đồng hồ vom có chức năng đo điện trở như đồng hồ vạn năng Hioki DT4256, Hioki DT4281, Hioki 3030-10, Kyoritsu 1009,... để đáp ứng yêu cầu của công việc một cách tốt nhất
Cách kiểm tra, cách đo opto quang như sau:
Bước 1: Bạn cần tiến hành xác định chân cực dương và cực âm của bộ phận đèn led phát sáng. Sau đó, bạn lấy ôm kế chọn vào thang đo X1Ω. Kết nối que đo chính xác vào cực âm và cực dương của opto.
Sau đó, bạn đọc kết quả hiển thị trên màn hình. Trong trường hợp có giá trị điện trở nhưng khi đổi chiều kiểm tra sang một chân khác của led nhưng lại không có giá trị. Tức là đèn led của opto đã bị hỏng hóc và cần đổi một opto mới.
Bước 2: Nếu bộ phận đèn led tốt thì ta tiếp tục kiểm tra opto tại bộ phận transistor quang. Bạn tiến hành đo tương tự như với đèn led tại các chân 3 và 4. Trong trường hợp đồng hồ đo báo kết quả với mức điện trở cao có nghĩa transistor quang vẫn hoạt động tốt. Nếu đồng hồ không đo được thì nguyên nhân là do hầu hết các transistor quang có điện trở cao. Trong trường hợp này, ta có thể mắc nối tiếp hai Ôm kế để tăng giá trị thang đo.
Đối với những ai không có 2 đồng hồ đo thì ta có thể dùng phương pháp thực nghiệm để thay thế.
Phương pháp thực nghiệm như sau:
Bước 1: Chạm các đầu đo của Ôm kế [ở thang đo X1KΩ hoặc X10KΩ] với chân 3 và 4
- Que đỏ nối với chân 4 [Collector]
- Que đen nối với chân 3 [Emitter ].
Bước 2: Mắc nối tiếp một điện trở khoảng 300Ω với cực dương LED,
Bước 3: Bật nguồn cung cấp điện và tăng điện áp từ 0 đến 3 volt, khi đó trên Ôm kế hiển thị giá trị điện trở đầu ra giảm khi điện áp đầu vào tăng và ngược lại.
CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM: Cách kiểm tra transistor sống hay chết bằng đồng hồ vạn năng chính xác nhất
Ứng dụng của opto
Ngoài việc tìm hiểu cách kiểm tra opto sống chết, bạn hẳn sẽ muốn biết các opto có ứng dụng như thế nào trong các hệ thống thiết bị điện. Dưới đây sẽ là một số những ứng dụng của opto.
Opto được dùng trong các hệ thống công nghiệp để làm thành bộ chuyển đổi các tín hiệu điện giữa thiết bị có điện áp cao với các mạch điện áp thấp.
Opto còn được dùng trong các hệ thống mà mạch điện cần phải được ngăn cách với nhau. Việc cách ly dòng điện và điện áp giữa hai mạch để ngăn nhiễu đảm bảo việc truyền từ mạch này sang mạch kia không bị ảnh hưởng.
Các opto cũng được sử dụng phổ biến trong các mạch điện tử triac và triac. Với opto sẽ giúp ngăn cách để giảm nhiễu khi dòng điện cấp cho các thiết bị điện tử và bảo vệ khi SCR hoặc TRIAC bị hỏng.
Tổng hợp những thông tin về opto là gì cũng như cách kiểm tra opto quang sống hay chết hy vọng sẽ giúp bạn có thêm những thông tin hữu ích về linh kiện bán dẫn này. Qua đó, bạn có thể sử dụng hay đo opto quang đơn giản, nhanh chóng và chính xác.
Opto là một linh kiện trong thiết bị điện tử. Vậy opto là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của opto như thế nào? Cách kiểm tra opto quang cũng như cách đo opto quang ra sao? Mời bạn đọc tham khảo bài viết dưới đây để biết câu trả lời!
Opto là gì?
Opto [optocoupler] còn được gọi là bộ opto cách ly quang hay opto quang. Opto 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.
Bên cạnh đó, 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.
Cấu tạo opto
Sau khi tìm hiểu opto quang là gì hay optocoupler là gì, chúng ta cùng 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 điốt phát quang [LED - Light Emitting Diode]. Bộ phận này nằm ở phía đầu vào. Chúng có 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 này đều được tích hợp nằm bên trong một vỏ bọc kín. Chúng 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.
Xem thêm: Quang trở là gì? Ký hiệu, cấu tạo và ứng dụng của quang điện trở
Nguyên lý làm việc của opto
Sau khi biết khái niệm opto là gì và cấu tạo của opto quang là gì, ta 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. Trong đó, 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.
Người ta chia optocoupler thành hai loại: opto rãnh và opto phản xạ. Cụ thể 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 bên 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,...
Có thể bạn quan tâm: Hướng dẫn cách đo và kiểm tra IC sống hay chết chi tiết từ A-Z
Cách đo và kiểm tra opto quang
Bên cạnh việc cung cấp kiến thức opto là gì, bài viết này còn hướng dẫn bạn cách đo opto quang cũng như cách kiểm tra opto sống chết. 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.
Cách đo kiểm tra opto sống chết 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 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 [ theo sơ đồ thì là chân 1 và chân 2]. 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 vấn đề. Và bạn cần phải thay một opto khác.
Bước 2: Kiểm tra transistor quang
Nếu đèn Led hoạt động tốt, chúng ta tiến hành kiểm tra transistor quang. Bạn 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 có kết quả, thường do các transistor quang có điện trở cao khiến Ôm kế không đo được. Với tình huống này, bạn mắc nối tiếp hai Ôm kế để tăng giá trị thang đo. Nếu không có hai Ôm kế, bạn có thể dùng phương pháp thực nghiệm để kiểm tra opto.
Phương pháp thực nghiệm
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 việc dùng ôm kế, 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 quang sống hay chết. Bạn có thể tham khảo các mẫu đồng hồ đo điện đa năng sau: Kyoritsu 1009, Kyoritsu 1021R, Kyoritsu 1109S,...
Bài viết trên đã cung cấp các thông tin về opto là gì, nguyên lý hoạt động và cách kiểm tra opto quang,... 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, vui lòng truy cập vào website kyoritsuvietnam.net hoặc liên hệ vào Hotline: Hà Nội: 0904 810 817 - TP.HCM: 0979 244 335 để được hỗ trợ tư vấn.