Optoacoplador, que és y como funciona

Un optoacoplador también llamado optoaislador, es un circuito electrónico que funciona como un interruptor aislado opticamente. Es decir, que permite una conexión eléctricamente aislada entre dos circuitos que operan a distintos voltajes. Esta construido por un led y un circuito de control activado por luz infrarroja. Entre otras cosas, una de las ventajas principales de los optoacopladores es su aislación eléctrica entre la carga y la electrónica de control. La única conexión entre ambos elementos es la luz del led que activa al foto-transistor. La Figura-1 muestra un diagrama general para un optoacoplador con salida a foto-transistor.

Diagrama de un optoacoplador con salida a opto-transistor

Figura-1. Optoacoplador diagrama general con salida a opto-transistor.

Optoacoplador y sus Componentes

Un optoacoplador esta diseñado con dos elementos principalmente. El primero es un LED infrarojo, este dispositvo activa » remotamente » al opto-transistor. El segundo elemento es el dispositivo electrónico de control. Dependiendo del tipo, este puede ser un opto-transistor, un TRIAC, un transistor Darlington, SCR o una compuerta digital [1][2]. Por ejemplo un optoacoplador común es el 4N25, este incluye como dispositivo para controlar,  a un opto-transistor. Por el contrario el MOC3011 incluye a un TRIAC activado opticamente. Finalmente el propósito de led es el activar al elemento de control.

Como se puede apreciar los optoacopladores se pueden clasificar de acuerdo al tipo de elemento de controlador que tengan. De hecho, la Figura-2 muestra el diagrama eléctrico ó electrónico de los distintos tipos.

  • TRIAC (3)
  • Transistor (1)
  • TRIAC con detector de cruce por cero
  • Transistor Darlington (4)
  • Lógica
  • Mosfet (2)

Diagramas de optoacopladores con distintas salidas

Figura-2. Optoacoplador y sus distintos diagramas eléctricos de optoacopladores con diferentes salidas.

Optoacoplador y sus Aplicaciones

Las aplicaciones de optoacopladores incluyen el de activar cargas que puedan inducir ruido eléctrico al sistema de control. Cuando una carga inductiva como un motor se activa y desactiva produce perturbaciones como por ejemplo eléctricas en la alimentación del sistema. Incluso cargas que consumen mucha potencia de la fuente pueden drenar momentáneamente el voltaje o la corriente que dicha fuente sumista. Los optoacopladores se usan para aislar a estas perturbaciones electronicas.

Comunmente se usan a los optoacopladores con otros elementos de control como MOSFET’s, TRIACS, transistores de potencia, relevadores mecánicos ó relevadores de estado solido. En este caso, cuando se usan en conjunto con otros circuitos electrónicos, el objetivo es aislar a la fuente del sistema de control de las perturbaciones que puedan ocasionar el encendido o apagado de los actuadores como motores, luces, etc.

Generalmente no se usan sólos debido a que no tienen demasiada capacidad para disipar mucha potencia. En otras palabras, esta limitada en cuanto a la corriente y el voltaje que pueden pasar por sus terminales de control, es por eso que se recomienda usarlos en conjunto con otros elementos de mayor potencia de operación como lo sería un relevador o un TRIAC. Si te interesan más aplicaciones y circuitos puedes ver el documento de referencia [3].

Algunos optoacopladores más usados

Algunos de los optoacopladores más usados para aplicaciones educativas son:

  • 4N25 – Salida para transistor
  • MOC3011 – Optoacoplador con salida para TRIAC
  • MOC3010 – Salida a TRIAC
  • 4N35 – Salida a un transistor
  • PC817 – Salida a transistor

El optacoplador que uses depende de la carga que quieras controlar, el tipo de control que quieras realizar y el voltaje de la lógica de control.

Resumen

En conclusión si te preocupan las perturbaciones eléctricas que pueden ocasionar una carga a tu sistema embebido, es recomendable el uso de fuentes de alimentación separadas y usar un optoacoplador. Recuerda que este dispositivo no puede controlar mucha potencia. Entonces es necesario usarlo con un elemento que pueda controlar mayor potencia. El optoacoplador es una de las mejores opciones para aislar dos etapas eléctricas.

 

Autor: Dr. Rubén Estrada Marmolejo

Profesor Asignatura, Universidad de Guadalajara, México.

 

Fuentes:

[1] – http://www.itlalaguna.edu.mx/Academico/Carreras/electronica/opteca/OPTOPDF3_archivos/UNIDAD3TEMA1.PDF

[2] – http://denethor.wlu.ca/pc300/optoisolators/analogoptoisolatorintroduction.pdf

[3] – https://ingenieriaelectronica.org/wp-content/uploads/Aplicaciones-de-los-optoacopladores.pdf

 

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