INTITUTO TECNOLOGICO MUNICIPALANTONIO JOSE CAMACHO

LABORATORIO DE INDUSTRIAL I

TEMA 6: EL OPTOACOPLADOR

6. OBJETIVO

Analizar el funcionamiento de los optoacopladores. Observar las características de transferencia del

optoacoplador. Analizar la respuesta en frecuencia del optoacoplador. Medir las características eléctricas básicas de

optoacoplador.

6.1 RECURSOS

Osciloscopio dual Generador de funciones Fuente de energía dual. Multimetro (análogo o digital).

6.2 MATERIALES

1. Optoacoplador 4N28. 1. Diodo 1N4004 2. Resistencias de 560 ohmio 1. Resistencia de 10K 1. Condensador de 1uF 1. Condensador de 100uF.

6.3 HERRAMIENTAS

1. Proto – board 1. Pinza planas 1. Corta frío o pela cable Conectores (caimanes).

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6.4 INFORMACION BASICA

El optoacoplador es un encapsulado que contiene dos elementos complementarios entre sí, un emisor de luz infrarroja (IR), y un receptor.

El emisor, es un LED que irradia luz no visible (IR), al polarizarlo en forma directa por medio de una resistencia cuyo valor puede oscilar entre 220 y 390 ohmio.

El receptor, conforma la etapa de salida y puede ser un:

Fotodiodo Fototransistor NPN FotoDarlington empleando NPN. FotoSCR. FotoTriac.

6.4.1 CONFIGURACION DEL OPTOACOPLADOR

En la figura 1, se muestra la configuración y la identificación de pines del optoacoplador a transistor.

Figura 6.1. Configuración de los pines del optoacoplador

6.4.2 CARACTERISTICA DE TRANSFERENCIA EN CORRIENTE DEL OPTOACOPLADOR.

IC(mA)

T2T1

T2 > T1

IF (mA).

Figura 6.2. Característica de transferencia en corriente del optoacoplador.

6 –2

A continuación analizamos la característica de transferencia del optoacopladdor

La corriente de salida (IC), es casi proporcional a la corriente de entrada

(IF). La razón entre las dos corrientes, es llamada “La razón de transferencia en corriente ”, se representa por (CTR), depende de la temperatura ambiente, según se muestra en la figura 2.

Como puede comprobarse, la entrada del dispositivo (Diodo LED), y la salida (fototransistor), están eléctricamente aisladas.

La impedancia de entrada del optoacoplador es casi infinita.

13 El valor típico de la impedancia de entrada es de 10 ohmio.

El aislamiento en tensión es grande y el dispositivo puede aislar grandes tensiones.

Las variaciones de la tensión de entrada dan lugar a variaciones de la corriente de salida.

La tensión de salida está fijada por el circuito de salida.

6.4.3 CARACTERISTICA DE SALIDA DEL OPTOACOPLADOR

La característica de salida del optoacoplador se muestra en la siguiente figura 3.

IC (Ma) IF1

IF2IF3

IF4

IF5IF6

IF7 Vce(V)

Figura 6.3. Característica de salida del optoacoplador

La figura 3. Muestra que la tensión (Vce), solamente afecta a la corriente de salida muy ligeramente, y Ic sólo depende de la IF.

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6.4.5 RESPUESTA DE FRECUENCIA DEL OPTOACOPLADOR

CTR

Vo

Rl3>RL2>RL1 RL3 RL2 RL1

F(Hz).

Figura 6.4. Respuesta de frecuencia del optoacoplador

Análisis de la respuesta de frecuencia del optoacoplador:

El optoacoplador es un dispositivo sensible a la frecuencia. La relación (CTR), disminuye cuando aumenta la frecuencia. La disminución de la (CTR), también depende de la resistencia de carga

(RL).

6.4.6 APLICACIONES DE LOS OPTOACOPLADORES

Las aplicaciones típicas de los optoacopladores son:

Amplificación lineal. Acoplamiento digital. Circuito de control y alimentación. Control de posición. Numero de revoluciones. Angulos de giros.

Los optoacopladores proporciona interfaces aisladas para:

Circuitos lineales. Circuitos digitales de lógica a lógica. Circuitos de lógica a potencia o alimentación.

Los optoacopladores pueden aislar al personal de altas tensiones, eliminan retornos a tierra, y evitan reflexiones y picos de ruido de las cargas. Muy a menudo los optoacopladores sustituyen a lo elementos electromecánicos, tales como relés y conmutadores. En tales aplicaciones eliminan golpes, mejoran la velocidad de conmutación y no precisan ajustes mecánicos.

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6.5 ACTIVIDAD A DESARROLLAR

A. PREINFORME

1. Investigar sobre las características básicas de los optoacopladores.2. Analizar el funcionamiento de los circuitos propuestos.3. Analizar el funcionamiento de los tipos de optoacopladores.4. Los circuitos deben de traerlos armados en cada sección de los

laboratorios que les sirve como preinforme y tiene un valor del 40%.

DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD

I – Mida la corriente de entrada y de salida del optoacoplador

1. Armar el siguiente circuito.

a) Variar la tensión de la fuente (V2), desde de 5V hasta 0.5 V según

Como indica la tabla 1.b) Medir las caídas de voltaje a través de la resistencia R1.c) Medir la corriente de corriente de entrada (IF), y registrarla en la

tabla 1.d) Medir la corriente de colector (Ic), registrarla en la tabla 1.e) A partir de los valores de IF y IC registrada en la tabla 1, calcular la

relación de corriente CTR y registrarla en la tabla 1.

VR V 5V 2.5V 1V 0.5VIc mA

IF= VR / R1 mACTR=IF/IC

f) Dibujar la curva Ic en función de IF.6 -5

IC(mA)

IF(mA).

II Respuesta de frecuencia del optoacoplador

2. Conectar el circuito de figura 2.

a) Ajuste el generador de funciones para obtener una onda cuadrada de Salida de 5 Vp-p, de amplitud a una frecuencia de 100 Hz.

b) Conectar la salida del generador al circuito de la figura 2.c) Conectar el osciloscopio a la salida del optoacoplador entre colector –

emisor.d) Medir la amplitud de la tensión de salida del optoacoplador y registrar

los resultados en la siguiente tabla 2.

F(Hz) 100 200 500 1K 2K 5K 10K 20K 100KVo

e) Dibujar la respuesta de frecuencia del optoacoplador con los datos anteriores.

Vo(sal)

F(Hz)100Hz 1Khz 10Khz 100Khz

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III. El optoacoplador como dispositivo aislador.

a) Ajustar el generador de funciones a una frecuencia de 1KHz y un Voltaje de salida de 5Vp-p, como se indica en el circuito.

b) Ajustar la fuente de energía V1 a 12V.c) Variar la fuente de energía V2 a lo largo de su escala desde 5V

hasta 0.5 voltiios.d) Observar que ocurre a la salida del circuito.

Nota Como se puede observar la tensión de entrada es continua al optoacoplador no influye nada sobre la tensión de salida.

INFORME

1. Debe presentar

a) Mediciones realizadas en los circuitos.b) Hacer una síntesis del funcionamiento de los circuitos.c) Resolver las preguntas.d) Conclusiones generales.

EVALUACION

1. Decir cuales son las principales ventajas de los optoacopladores.2. ¿Cuáles son los principales optoacopladores más empleados en electrónica

de potencia?.3. Explicar las principales características de cada uno de ellos.4. Decir las aplicaciones de cada uno de los tipos de optoacopladores.

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