- Estructura interna del optoacoplador
- Tipos de optoacopladores
- Optoacoplador de foto-transistor
- Optoacoplador de transistor foto-Darlington
- Optoacoplador Foto-TRIAC
- Optoacoplador basado en Photo-SCR
- Aplicaciones del optoacoplador
- Optoacoplador para conmutar circuito de CC:
- Optoacoplador para detectar voltaje CA:
- Optoacoplador para controlar el circuito de CA utilizando voltaje de CC:
El optoacoplador es un componente electrónico que transfiere señales eléctricas entre dos circuitos aislados. Optoacoplador también llamado Optoaislador, fotoacoplador o aislador óptico.
A menudo, en circuitos, especialmente en circuitos de bajo voltaje o muy sensibles al ruido, el optoacoplador se usa para aislar los circuitos para evitar la posibilidad de colisiones eléctricas o para excluir ruidos no deseados. En el mercado comercial actual, podemos comprar optoacopladores con capacidad de voltaje soportado de entrada a salida de 10 kV a 20 kV, con una especificación de transitorios de voltaje de 25 kV / uS.
Estructura interna del optoacoplador
Esta es la estructura interna del optoacoplador. En el lado izquierdo el pin 1 y el pin 2 están expuestos, es un LED (diodo emisor de luz), el LED emite luz infrarroja al transistor fotosensibleen el lado derecho. El fototransistor cambia el circuito de salida por su colector y emisor, al igual que los transistores BJT típicos. La intensidad del LED controla directamente el fototransistor. Dado que el LED puede ser controlado por un circuito diferente y el foto transistor puede controlar diferentes circuitos, dos circuitos independientes pueden ser controlados por Optoacoplador. Además, entre el fototransistor y el LED infrarrojo, el espacio es de material transparente y no conductor; está aislando eléctricamente dos circuitos diferentes. El espacio hueco entre el LED y el fototransistor se puede hacer con vidrio, aire o un plástico transparente, el aislamiento eléctrico es mucho mayor, típicamente 10 kV o más.
Tipos de optoacopladores
Hay muchos tipos diferentes de optoacopladores disponibles comercialmente en función de sus necesidades y capacidades de conmutación. Dependiendo del uso, existen principalmente cuatro tipos de optoacopladores disponibles.
- Optoacoplador que utiliza Photo Transistor.
- Optoacoplador que utiliza Photo Darlington Transistor.
- Optoacoplador que utiliza Photo TRIAC.
- Optoacoplador que utiliza Photo SCR.
Optoacoplador de foto-transistor
En la imagen superior se muestra la construcción interna dentro de un Optoacoplador de fototransistor. El tipo de transistor puede ser cualquier cosa, ya sea PNP o NPN.
El foto-transistor puede ser de dos tipos, dependiendo de la disponibilidad de los pines de salida. En la segunda imagen de la izquierda, hay un pin adicional que está conectado internamente con la base del transistor. Este pin 6 se usa para controlar la sensibilidad del fototransistor. A menudo, el pin se usa para conectarse a tierra o negativo usando una resistencia de alto valor. En esta configuración, el disparo falso debido al ruido o transitorios eléctricos se puede controlar de manera efectiva.
Además, antes de utilizar un optoacoplador basado en fototransistor, el usuario debe conocer la clasificación máxima del transistor. PC816, PC817, LTV817, K847PH son algunos optoacopladores basados en fototransistores ampliamente utilizados. El optoacoplador basado en foto-transistor se utiliza en el aislamiento relacionado con el circuito de CC.
Optoacoplador de transistor foto-Darlington
En la imagen superior hay dos tipos de símbolo, se muestra la construcción interna del optoacoplador basado en Photo-Darlington.
El transistor Darlington es un par de dos transistores, donde un transistor controla la base de otro transistor. En esta configuración, el transistor Darlington proporciona una alta capacidad de ganancia. Como es habitual, el LED emite led infrarrojos y controla la base del par de transistores.
Este tipo de optoacoplador también se utiliza en el área relacionada con el circuito de CC para el aislamiento. El sexto pin que está conectado internamente a la base del transistor, se usa para controlar la sensibilidad del transistor como se discutió anteriormente en la descripción del fototransistor. 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, H21B3 son algunos ejemplos de optoacopladores basados en foto-Darlington.
Optoacoplador Foto-TRIAC
En la imagen superior se muestra la construcción interna o el optoacoplador basado en TRIAC.
TRIAC se utiliza principalmente donde se necesita control o conmutación basados en CA. El LED se puede controlar mediante CC y el TRIAC se puede utilizar para controlar CA. El optoacoplador proporciona un excelente aislamiento también en este caso. Aquí hay una aplicación de Triac. Los ejemplos de optoacopladores basados en foto-TRIAC son IL420 , 4N35, etc. son ejemplos de optoacopladores basados en TRIAC.
Optoacoplador basado en Photo-SCR
SCR significa rectificador controlado de silicio, SCR también conocido como tiristor. En la imagen superior se muestra la construcción interna de un optoacoplador basado en Photo-SCR. Al igual que otros optoacopladores, el LED emite infrarrojos. El SCR está controlado por la intensidad del LED. Optoacoplador basado en Photo-SCR utilizado en circuitos relacionados con CA. Obtenga más información sobre el tiristor aquí.
Algunos ejemplos de optoacopladores basados en foto-SCR son: - MOC3071, IL400, MOC3072, etc.
Aplicaciones del optoacoplador
Como se discutió antes pocos Acoplador óptico utilizado en el circuito de CC y pocos Acoplador óptico utilizado en operaciones relacionadas AC. Como el Optoacoplador no permite la conexión eléctrica directa entre dos lados, la aplicación principal del Optoacoplador es aislar dos circuitos.
Desde cambiar otra aplicación, al igual que cuando se puede usar el transistor para cambiar la aplicación, se puede usar el optoacoplador. Se puede usar en varias operaciones relacionadas con microcontroladores donde se necesitan pulsos digitales o información analógica de un circuito de alto voltaje, el optoacoplador se puede usar para un excelente aislamiento entre estos dos.
El optoacoplador se puede utilizar para la detección de CA, operaciones relacionadas con el control de CC. Veamos algunas aplicaciones de opto-transistores.
Optoacoplador para conmutar circuito de CC:
En el circuito superior se utiliza un circuito optoacoplador basado en fototransistor. Actuará como un interruptor de transistor típico. En el esquema se utiliza un optoacoplador PC817 basado en fototransistor de bajo coste. El led de infrarrojos será controlado por el interruptor S1. Cuando el interruptor esté encendido, la fuente de batería de 9 V proporcionará corriente al LED a través de la resistencia limitadora de corriente 10k. La intensidad es controlada por la resistencia R1. Si cambiamos el valor y reducimos la resistencia, la intensidad del led será alta haciendo que la ganancia del transistor sea alta.
En el otro lado el transistor es un foto-transistor controlado por el led infrarrojo interno, cuando el led emite luz infrarroja el foto transistor entrará en contacto y el VOUT será 0 apagando la carga conectada a través de él. Es necesario recordar que, según la hoja de datos, la corriente de colector del transistor es de 50 mA. El R2 proporciona el VOUT 5v. El R2 es una resistencia pull-up.
Puede ver el cambio de un LED usando optoacoplador en el siguiente video…
En esta configuración, el optoacoplador basado en fototransistor se puede utilizar con el microcontrolador para detectar pulsos o interrupciones.
Optoacoplador para detectar voltaje CA:
Aquí otra se muestra el circuito para detectar el voltaje AC. El led de infrarrojos se controla mediante dos resistencias de 100k. Las dos resistencias de 100k utilizadas en lugar de una de 200k son para mayor seguridad en situaciones relacionadas con cortocircuitos. El LED está conectado a través de la línea de tomacorriente de pared (L) y la línea neutra (N). Cuando se presiona el S1, el led comienza a emitir luz infrarroja. El fototransistor responde y convierte el VOUT de 5V a 0V.
En esta configuración, el optoacoplador se puede conectar a través de un circuito de bajo voltaje, como una unidad de microcontrolador, donde se requiere la detección de voltaje de CA. La salida producirá un pulso cuadrado de alto a bajo.
A partir de ahora, el primer circuito se utiliza para controlar o cambiar el circuito de CC y el segundo es para detectar el circuito de CA y controlar o cambiar el circuito de CC. A continuación, veremos controlar el circuito de CA mediante el circuito de CC.
Optoacoplador para controlar el circuito de CA utilizando voltaje de CC:
En el circuito superior, el LED es nuevamente controlado por batería de 9V a través de una resistencia de 10k y el estado del interruptor. Por otro lado, se utiliza un optoacoplador basado en foto-TRIAC, que controla la LÁMPARA de CA desde la toma de 220V CA. La resistencia 68R se utiliza para controlar el BT136 TRIAC que es controlado por el foto-TRIAC dentro de la unidad optoacoplador.
Este tipo de configuración se utiliza para controlar aparatos eléctricos que utilizan circuitos de bajo voltaje. El IL420 se utiliza en el esquema superior, que es un optoacoplador basado en foto-TRIAC.
Aparte de este tipo de circuitería, se puede utilizar un optoacoplador en SMPS para enviar información sobre cortocircuitos o sobrecorrientes en el lado secundario al lado primario.
Si desea ver el Optoacoplador IC en acción real, consulte los siguientes circuitos:
- Introducción al Octoacoplador y la interfaz con ATmega8
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