Bộ ghép quang, kết nối các mạch sử dụng tín hiệu quang làm môi trường, là một bộ phận hoạt động trong các lĩnh vực không thể thiếu độ chính xác cao, chẳng hạn như âm học, y học và công nghiệp, do tính linh hoạt và độ tin cậy cao của chúng, chẳng hạn như độ bền và khả năng cách nhiệt.
Nhưng bộ ghép quang hoạt động khi nào và trong hoàn cảnh nào, và nguyên tắc đằng sau nó là gì? Hoặc khi bạn thực sự sử dụng bộ ghép quang trong công việc điện tử của mình, bạn có thể không biết cách chọn và sử dụng nó. Bởi vì bộ ghép quang thường bị nhầm lẫn với “phototransistor” và “photodiode”. Vì vậy, photocopyr là gì sẽ được giới thiệu trong bài viết này.
Bộ ghép quang là gì?
Bộ ghép quang là một linh kiện điện tử có nguồn gốc từ quang học
khớp nối, có nghĩa là “khớp nối với ánh sáng”. Đôi khi còn được gọi là bộ ghép quang, bộ cách ly quang, vật liệu cách điện quang, v.v. Nó bao gồm phần tử phát sáng và phần tử nhận ánh sáng, đồng thời kết nối mạch bên đầu vào và mạch bên đầu ra thông qua tín hiệu quang. Nói cách khác, không có kết nối điện giữa các mạch này ở trạng thái cách điện. Do đó, kết nối mạch giữa đầu vào và đầu ra là riêng biệt và chỉ có tín hiệu được truyền đi. Kết nối an toàn các mạch có mức điện áp đầu vào và đầu ra khác nhau đáng kể, với khả năng cách điện cao áp giữa đầu vào và đầu ra.
Ngoài ra, bằng cách truyền hoặc chặn tín hiệu ánh sáng này, nó hoạt động như một công tắc. Nguyên lý và cơ chế chi tiết sẽ được giải thích sau, nhưng bộ phận phát sáng của bộ ghép quang là một đèn LED (điốt phát sáng).
Từ những năm 1960 đến những năm 1970, khi đèn led được phát minh và những tiến bộ công nghệ của chúng rất đáng kể,quang điện tửđã trở thành một sự bùng nổ. Vào thời điểm đó, nhiều loạithiết bị quang họcđã được phát minh và bộ ghép quang điện là một trong số đó. Sau đó, quang điện tử nhanh chóng thâm nhập vào cuộc sống của chúng ta.
① Nguyên lý/cơ chế
Nguyên lý của bộ ghép quang là phần tử phát sáng chuyển đổi tín hiệu điện đầu vào thành ánh sáng và phần tử nhận ánh sáng truyền tín hiệu điện trở lại ánh sáng đến mạch phía đầu ra. Phần tử phát sáng và phần tử nhận ánh sáng nằm ở bên trong khối ánh sáng bên ngoài, cả hai nằm đối diện nhau để truyền ánh sáng.
Chất bán dẫn được sử dụng trong các phần tử phát sáng là đèn LED (điốt phát sáng). Mặt khác, có rất nhiều loại chất bán dẫn được sử dụng trong các thiết bị thu ánh sáng, tùy thuộc vào môi trường sử dụng, kích thước bên ngoài, giá cả, v.v., nhưng nhìn chung, loại được sử dụng phổ biến nhất là phototransistor.
Khi không hoạt động, các phototransistor mang ít dòng điện như các chất bán dẫn thông thường. Khi ánh sáng tới đó, phototransistor tạo ra một lực quang điện trên bề mặt chất bán dẫn loại P và chất bán dẫn loại N, các lỗ trống trong chất bán dẫn loại N chảy vào vùng p, chất bán dẫn electron tự do ở vùng p chảy vào vùng n và dòng điện sẽ chạy.
Phototransistor không phản ứng nhanh như photodiode nhưng chúng còn có tác dụng khuếch đại tín hiệu đầu ra lên gấp hàng trăm đến 1.000 lần tín hiệu đầu vào (do có điện trường bên trong). Do đó, chúng đủ nhạy để thu được cả những tín hiệu yếu, đây là một lợi thế.
Trên thực tế, “bộ chặn ánh sáng” mà chúng ta thấy là một thiết bị điện tử có nguyên lý và cơ chế tương tự.
Tuy nhiên, bộ ngắt ánh sáng thường được sử dụng làm cảm biến và thực hiện vai trò của chúng bằng cách truyền một vật chặn ánh sáng giữa phần tử phát sáng và phần tử nhận ánh sáng. Ví dụ, nó có thể được sử dụng để phát hiện tiền xu và tiền giấy trong máy bán hàng tự động và máy ATM.
② Tính năng
Vì bộ ghép quang truyền tín hiệu qua ánh sáng nên khả năng cách điện giữa phía đầu vào và phía đầu ra là một tính năng chính. Khả năng cách nhiệt cao không dễ bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn mà còn ngăn chặn dòng điện vô tình chạy giữa các mạch liền kề, cực kỳ hiệu quả về mặt an toàn. Và bản thân cấu trúc tương đối đơn giản và hợp lý.
Do có lịch sử lâu đời nên dòng sản phẩm phong phú của nhiều nhà sản xuất khác nhau cũng là một lợi thế riêng của bộ ghép quang. Do không có tiếp xúc vật lý nên độ mòn giữa các bộ phận nhỏ và tuổi thọ cao hơn. Mặt khác, cũng có đặc điểm là hiệu suất phát sáng dễ dao động vì đèn LED sẽ dần xuống cấp theo thời gian và nhiệt độ thay đổi.
Đặc biệt khi thành phần bên trong của nhựa trong suốt lâu ngày bị đục thì ánh sáng không được tốt cho lắm. Tuy nhiên, trong mọi trường hợp, tuổi thọ quá dài so với tiếp điểm của tiếp điểm cơ khí.
Phototransistor thường chậm hơn so với photodiod, vì vậy chúng không được sử dụng cho truyền thông tốc độ cao. Tuy nhiên, đây không phải là nhược điểm vì một số linh kiện có mạch khuếch đại ở phía đầu ra để tăng tốc độ. Trên thực tế, không phải mạch điện tử nào cũng cần tăng tốc độ.
③ Cách sử dụng
Bộ ghép quang điệnchủ yếu được sử dụng cho hoạt động chuyển mạch. Mạch sẽ được cấp điện bằng cách bật công tắc, nhưng xét về các đặc tính trên, đặc biệt là tính cách điện và tuổi thọ cao, nó rất phù hợp với các tình huống đòi hỏi độ tin cậy cao. Ví dụ, tiếng ồn là kẻ thù của thiết bị điện tử y tế và thiết bị âm thanh/thiết bị liên lạc.
Nó cũng được sử dụng trong các hệ thống truyền động động cơ. Nguyên nhân động cơ là do tốc độ được điều khiển bởi biến tần khi truyền động nhưng lại tạo ra tiếng ồn do công suất đầu ra cao. Tiếng ồn này không chỉ khiến bản thân động cơ bị hỏng mà còn truyền qua “mặt đất” ảnh hưởng đến các thiết bị ngoại vi. Đặc biệt, thiết bị có dây dẫn dài rất dễ thu được tiếng ồn phát ra lớn này nên nếu xảy ra trong nhà máy sẽ gây tổn thất lớn, đôi khi gây ra tai nạn nghiêm trọng. Bằng cách sử dụng bộ ghép quang cách điện cao để chuyển đổi, tác động lên các mạch và thiết bị khác có thể được giảm thiểu.
Thứ hai, cách chọn và sử dụng bộ ghép quang
Làm thế nào để sử dụng bộ ghép quang phù hợp để ứng dụng trong thiết kế sản phẩm? Các kỹ sư phát triển bộ vi điều khiển sau đây sẽ giải thích cách chọn và sử dụng bộ ghép quang.
① Luôn mở và luôn đóng
Có hai loại bộ ghép quang: một loại trong đó công tắc được tắt (tắt) khi không có điện áp, một loại trong đó công tắc được bật (tắt) khi có điện áp vào và một loại trong đó công tắc được bật. được bật khi không có điện áp. Áp dụng và tắt khi có điện áp.
Cái trước được gọi là thường mở và cái sau được gọi là thường đóng. Làm thế nào để lựa chọn, đầu tiên phụ thuộc vào loại mạch bạn cần.
② Kiểm tra dòng điện đầu ra và điện áp sử dụng
Bộ ghép quang có đặc tính khuếch đại tín hiệu, nhưng không phải lúc nào cũng truyền điện áp và dòng điện theo ý muốn. Tất nhiên, nó được định mức, nhưng điện áp cần được đặt từ phía đầu vào theo dòng điện đầu ra mong muốn.
Nếu nhìn vào bảng dữ liệu sản phẩm, chúng ta có thể thấy biểu đồ trong đó trục tung là dòng điện đầu ra (dòng thu) và trục hoành là điện áp đầu vào (điện áp cực thu-cực phát). Dòng điện thu thay đổi tùy theo cường độ ánh sáng LED, do đó hãy đặt điện áp theo dòng điện đầu ra mong muốn.
Tuy nhiên, bạn có thể nghĩ rằng dòng điện đầu ra được tính toán ở đây nhỏ đến mức đáng ngạc nhiên. Đây là giá trị hiện tại vẫn có thể được đưa ra một cách đáng tin cậy sau khi tính đến sự suy giảm chất lượng của đèn LED theo thời gian, do đó nó nhỏ hơn định mức tối đa.
Ngược lại, có trường hợp dòng điện ra không lớn. Vì vậy, khi chọn bộ ghép quang, hãy nhớ kiểm tra cẩn thận “dòng điện đầu ra” và chọn sản phẩm phù hợp với nó.
③ Dòng điện tối đa
Dòng dẫn tối đa là giá trị dòng điện tối đa mà bộ ghép quang có thể chịu được khi dẫn. Một lần nữa, chúng ta cần đảm bảo rằng chúng ta biết dự án cần bao nhiêu đầu ra và điện áp đầu vào là bao nhiêu trước khi mua. Đảm bảo rằng giá trị tối đa và dòng điện sử dụng không phải là giới hạn mà vẫn có một mức chênh lệch nào đó.
④ Đặt bộ ghép quang chính xác
Sau khi đã chọn được bộ ghép quang phù hợp, hãy sử dụng nó trong một dự án thực tế. Việc cài đặt rất dễ dàng, chỉ cần kết nối các đầu nối được kết nối với từng mạch phía đầu vào và mạch phía đầu ra. Tuy nhiên, cần chú ý không làm sai lệch hướng đầu vào và đầu ra. Vì vậy, bạn cũng phải kiểm tra các ký hiệu trong bảng dữ liệu để không phát hiện chân ghép quang điện bị sai sau khi vẽ bảng PCB.
Thời gian đăng: 29-07-2023