Optocoupler là gì?
Optocoupler (hay photocoupler, opto-isolator) là linh kiện cách ly điện học, truyền tín hiệu qua ánh sáng. Bên trong vỏ IC gồm 2 phần: LED hồng ngoại (phía nhận tín hiệu vào) và photodetector (phía đầu ra), ngăn cách bởi lớp điện môi chịu điện áp cao (V_iso). Không có đường dẫn điện nào giữa 2 phía — hoàn toàn cách ly về điện.
Thông số quan trọng
- CTR (Current Transfer Ratio): I_C / I_F × 100%. PC817 CTR = 50–300% ở I_F = 5 mA. Nghĩa là 5 mA LED → 2,5–15 mA collector.
- V_iso: Điện áp cách ly giữa 2 phía. PC817: 5000 V_rms (1 phút). Đủ an toàn cho cách ly lưới điện 220 V.
- Tốc độ (BW): PC817: f_-3dB ≈ 80 kHz. 6N137: 10 Mbit/s (logic-level, tốc độ cao). Chọn theo tốc độ tín hiệu cần cách ly.
- V_CE(sat): Phototransistor: ~0,2–0,4 V khi dẫn mạnh.
PC817 — phổ biến nhất
| Thông số | Giá trị |
|---|---|
| V_F (LED) | 1,2 V điển hình (max 1,4 V) |
| I_F (max) | 50 mA (liên tục) |
| CTR | 50–300% (ở I_F = 5 mA) |
| V_CE(max) | 35 V |
| I_C(max) | 50 mA |
| V_iso | 5000 V_rms |
| Tốc độ | t_r/t_f ≈ 4/3 µs (ở I_F = 16 mA) |
Kết nối PC817 với PLC NPN output
PLC NPN output (sink): output cấp 0 V khi kích hoạt, có pull-up lên 24 V. Sơ đồ kết nối PC817: 24 V DC → R_LED → Anode LED (pin 1) → Cathode LED (pin 2) → PLC output → GND R_LED = (24 - 1,2) / 0,01 = 1280 Ω → dùng 1,2 kΩ (I_F = 10 mA an toàn) Phía output phototransistor (pin 3, 4): +5 V → R_pull (4,7 kΩ) → Collector (pin 4) → Emitter (pin 3) → GND Tín hiệu đầu ra: lấy từ Collector — logic LOW khi LED sáng (NPN output).
Kết nối PC817 với PLC PNP output
PLC PNP output (source): output cấp 24 V khi kích hoạt. PLC output → R_LED (1,2 kΩ) → Anode LED (pin 1) Cathode LED (pin 2) → GND (0 V) Phototransistor output: giống hệt sơ đồ NPN, output LOW khi LED sáng.
Ứng dụng cách ly RS-485
Mạch RS-485 công nghiệp: dùng 2 optocoupler tốc độ cao (6N137 hoặc HCPL-2631) để cách ly TX và RX. Tốc độ 6N137 đạt 10 Mbit/s, đủ cho RS-485 baudrate 115200–1 Mbps. Nguồn 2 phía độc lập: phía MCU 3,3 V/5 V; phía RS-485 bus 5 V cách ly (từ DC-DC converter cách ly). V_iso đủ 2500 V trở lên.