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.
Phân loại opto
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,...
Opto phản xạ
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.
