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. 

Ưu điểm chính của opto là cách ly điện áp giữa các mạch đầu vào và đầu ra. Tiếp xúc duy nhất giữa đầu vào và đầu ra ở opto là một chùm ánh sáng. Điện trở cách li giữa hai mạch lên tới hàng ngàn MΩ. Được ứng dụng trong các mạch có điện áp cao và điện thế của hai mạch có thể khác nhau tới vài nghìn vôn.

Cấu tạo của opto

Cấu tạo của một opto quang gồm hai thành phần chính: 

• Phần phát ánh sáng: thường là một diode 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 loại linh kiện có khả năng dò và phát hiện ánh sáng. Bộ phận này sẽ phát hiện hoặc 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, một mạch opto còn có thể chứa các thành phần mạch điện khác. Ví dụ như điện trở nối tiếp với đèn Led, bộ khuếch đại đầu ra. 

Nguyên lý hoạt động của opto

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 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 không được sử dụn nhiều. 

Opto EL817S ngõ ra transistor

Ứng dụng của opto

Khi hệ thống đầu ra gặp sự cố như cháy, chập, tăng áp đột ngột,… thì cũng không làm ảnh hưởng đến hệ thống điều khiển.

Opto ( optocoupler ) được sử dụng nhiều trong công nghiệp như là bộ chuyển đổi tín hiệu giữa các thiết bị có điện áp cao và các mạch logic điện áp thấp.

Các bộ cách ly quang này có thể được sử dụng trong các trường hợp mà giữa hai mạch cần được cách ly với nhau. Sự cách ly điện giữa hai mạch 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.

Mạch opto cách ly 4 kênh

Được sử dụng trong nhiều ứng dụng, mạch điện tử triac và triac công suất 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 ly chúng nhằm giảm nhiễu dòng điện đến các thiết bị điện tử điều khiển và có thể bảo vệ nó trong trường hợp SCR hoặc TRIAC bị hư hỏng.