OPTO VÀ ỨNG DỤNG CỦA OPTO

Opto (optocoupler) là linh kiện quang điện tử truyền tín hiệu điều khiển giữa hai mạch hoạt động ở các mức điện áp khác nhau.

OPTO VÀ ỨNG DỤNG CỦA OPTO

Khái niệm opto

Opto (optocoupler) là linh kiện quang điện tử truyền tín hiệu điều khiển giữa hai mạch hoạt động ở các mức điện áp khác nhau. Ưu điểm chính của opto là cách ly điện 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. Đặc điểm này rất có ích trong các ứng dụng có điện áp cao và điện áp của hai mạch sự chênh lệch tới vài nghìn V.

Opto gồm một đèn LED hồng ngoại và một photodetector (chẳng hạn như một photodiode, phototransistor, Darlington, SCR hoặc triac), cả hai được tích hợp nằm bên trong một vỏ bọc kín.

Nó có một đèn LED ở phía đầu vào và một photodiode ở phía đầu ra. Điện áp nguồn bên trái và điện trở nối tiếp tạo dòng điện qua đèn LED. Sau đó, ánh sáng từ đèn LED bắt đầu đến diode quang tạo nên một dòng đảo ngược trong mạch đầu ra. Dòng điện ngược này đưa điện áp đến điện trở đầu ra R. Điện áp đầu ra bằng với điện áp đầu ra V2 trừ đi điện áp trên điện trở tải R. Khi điện áp đầu vào thay đổi, lượng ánh sáng sẽ dao động.

Các loại Opto: 

1. Opto rãnh : opto rãnh có một khoảng trống (rãnh) giữa nguồn sáng LED và cảm biến ánh sáng transistor. Khi không có vật cản, ánh sáng từ LED sẽ truyền đến transistor, nhưng nó sẽ bị chặn lại nếu có vật thể nằm trong rãnh này. Do đó, opto rãnh được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm phát hiện đầu cuối dải băng, chuyển mạch giới hạn và phát hiện mức chất lỏng.

2. Opto phản xạ – Các LED và transistor quang được đặt cùng phía ở bên trong opto, cả hai mặt của chúng hướng ra bên ngoài. Việc truyền tín hiệu giữa LED và transistor theo nguyên tắc phản xạ ánh sáng qua vật thể phản chiếu (như lớp sơn kim loại thậm chí là sương, khói …) ở phía bên ngoài có khoảng cách phù hợp với led và transistor. Do đó, opto phản xạ có thể được sử dụng trong các ứng dụng như phát hiện vị trí dải băng, đo tốc độ, hoặc phát hiện khói hoặc sương mù, v.v.

Đặc điểm của Opto: 

Tỷ số truyền dòng điện (CTR): Đây là thông số quan trọng nhất của opto là hiệu quả cách li của nó. Tham số này được tối đa hóa bằng cách kết hợp chặt chẽ giữa đèn LED và đèn quang điện (thường hoạt động trong dải hồng ngoại). Hiệu quả cách li của opto có thể được xác định một cách dễ dàng bởi tỷ số truyền đầu ra-đầu vào (CTR) tức là tỉ lệ dòng điện đầu ra (được đo tại đầu thu của phototransistor) với dòng điện đầu vào đi vào đèn LED.

Điện áp cách ly đầu vào-đầu ra (Viso): là điện áp chuênh lệch tối đa giữa đầu vào và đầu ra nằm trong khoảng từ 500V đến 4 kV.

Module điện tử 932*50

Điện áp thu-phát cực đại: Đây là điện áp DC tối đa cho phép có thể được sử dụng trên các đầu ra transistor. Các giá trị có thể thay đổi từ 20 đến 80V. 

Băng thông: Dải tần số có thể truyền qua opto khi nó hoạt động ở chế độ bình thường. Tần số thay đổi trong khoảng giá trị từ 20 đến 500 kHz.

Thời gian đáp ứng:  Chia thành thời gian tăng tr và thời gian giảm t*. Đối với đầu ra phototransistor, tr và t* thường khoảng 2-5 us.

Đối với opto bình thường thì có giá trị CTR tối thiểu là 20% và băng thông khoảng 300kHz.

Ứng dụng

Opto (bộ cách li quang học) 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.

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.

 

Nguồn: http://www.circuitstoday.com/optocoupler-devices-and-application

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *