Opto là gì? Cấu tạo, nguyên lý làm việc và cách đo kiểm tra opto quang

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:

Cấu tạo của opto

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.