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Introducción

La optoelectrónica se constituye en un soporte fundamental de la tecnología de

los semiconductores. Los componentes optoelectrónicos del estado sólido han

llegado a convertirse en herramientas de primera mano para el diseño de una

amplia gama de aplicaciones, permitiendo a los ingenieros la utilización de

dispositivos de bajo costo, dentro de un amplio rango de posibilidades, p ero

supremamente poderosos en su aplicación.

Los acopladores ópticos u optoaisladores se constituyen en una rama importante

que permite nuevas alternativas de diseño de sistemas y circuitos en general.

Su funcionamiento se basa en el simple hecho de detección de una luz emitida. La

entrada del acoplador es conectada a un emisor de luz y la salida es un

fotodetector. Los dos elementos están separados por un aislante transparente y

empaquetados en una sola cápsula.

Los optoacopladores son dispositivos que aíslan la etapa de control con la de

potencia

Sirven para disparar tiristores en caso de que existan cortos o sobretensiones en

los circuitos de potencia los circuitos de control estarán protegidos contrapicos de

voltaje. El aislamiento se logra mediante un acoplamiento óptico constituido por

un led infrarrojo de que activa un foto DIAC en el caso de los MOC3010 y un

TRIAC para el caso de los MOS3031

En el diseño de circuitos de control de potencia con tiristores pueden presentarse

algunos problemas ya que en el proceso de cierre o apertura de switches para

alimentación pueden ocurrir elevadas variaciones en la línea en muy cortos

periodos de tiempo.

Estas rápidas variaciones producen interferencias de RF y potenciales daños

cuando se trabaja con cargas inductivas ya que el campo magnético producido por

la corriente que fluye colapsa cuando ésta se hace cero generando un alto voltaje

entre sus terminales y creando arcos voltaicos cuyas descargas, en forma de

chispas, deterioran los elementos asociados al circuito.

Para solucionar el problema se debe disparar el tiristor cuando las variaciones dealimentación son cercanas a cero voltios. Si no hay voltaje aplicado, o es cero, los

niveles de corriente serán también cercanos a cero. Algunos fabricantes diseñan

circuitos que cumplen con este tipo de switcheo y se conecen como Zero

VoltageSwitchingCircuitsó ZVS.(MOC3031)

Estos circuitos son diseñados y utilizados para ser disparadores o gatillos de

tiristores y fundamentalmente están constituidos por una red de muestreoy

detección, un diodo limitador y un darlington de impulsión. Los voltajes de

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oper i son propor ionados por una f uent e int erna la cual puede su inistrar 

ali ent aci n a component es ext ernos y otros CIs  

Objet iv 

:Reali ar un circuit o que acti e o desacti euna car a resisti a a partir de una señal

de 5V aplicada al emisor de un opt o acoplador  

Mat eriales su eridos: Plantilla

  Osciloscopio.

  Opt o acoplador MOC3031

  Utilice la hoja de especif icaciones para ver que otros dispositivos necesit a.

  Foco de 50W (car a resistiva) y roset a

  Cable de aliment aci n para el osciloscopio no polari ado (sin tierra)

Pr ¡  cedimiento:

1.  Det ermine cu l es el circuit o a utili ar con un volt aje de 120Vrms 

2.  Det ermine el valor de los element os del circuit oVcc=5v

= [5(1.5+0.5)]/20*]= 150

= [ 5 (1.5+0.5)]/5*]= 600

=foco 60W

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3.  Arme el circuito y asegúrese de utilizar el adaptador no polarizado para el

Osciloscopio.

El triac controla el paso de corriente alterna a la carga conmutando entre los

estados de conducción y corte durante los semiciclos positivos y negativos de la

señal de alimentación 120Vrms.

A continuación se puede apreciar la gráfica de la señal de voltaje en la carga. 

En la gráfica siguiente podemos ver claramente el ángulo de disparo

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4.  Mida el voltaje y la corriente en la carga mientras está activa. Calcule la

potencia.

V=72V I=833.3 mA

5. Aumente la resistencia de tal forma que la corriente del emisor caiga por debajo

delvalor de la hoja de especificaciones. Qué sucede?

Si se aumenta resistencia y la corriente del emisor cae por debajo de la

especificada entonces no se cumplen los requerimientos para el disparo del triac y

la carga no se activaría.

Preguntas¢ 

 

l. Qué diferencia habría si hubiera utilizado el MOC3011 en lugar del MOC303l?

Aunque el funcionamiento es el mismo existen ventajas en utilizar el optoaislador

3031 ya que este sincroniza el disparo dl triac con el cruce por cero de la corriente

alterna esto ayuda a que la lámpara no se dañe con facilidad porque el encendido

se iniciara desde cero y no en cualquier parte de la señal senoidal.

2. Puede el opto acoplador utilizado por su grupo manejar una carga de 240Vrms?

Si porque se encuentra dentro del rango especificado en la hoja de datos

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3. Cómo sería el circuit o apropiado para prot eger al opt oacoplador y al TRI C de

pot encia f rent e a cargas inductivas.

5.  Cu l es el ángulo de disparo máximo que se podría conseguir con el

MOC3031.Verif ique las caract erísticas de cruce por cero.

Angulo de disparo=(68µs*180º)/8.33ms=1.47°

El MOC3031 es un dispositivo que consist ede un diodo emisor inf rarrojo de

arseniuro de galio ópticament e acopladoa un det ect or monolítico de silicio que

desempeña lka f unción de un circuit oint erno de cruce por cero de la corrient e

alt erna.

Caract erísticas: 

 Simplif ica el control de lógica de 115 vac.

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Conclusión

En este laboratorio pudimos ver el funcionamiento de los optoaisladores utilizados

como control para una carga en nuestro caso un foco como se vio en el

procedimiento los optoaisladores de cruce por cero nos brindan una mejor opción

para el control de la carga debido a que sabemos con antelación en que momento

se activara la carga no asi en el optoaislador de fase aleatoria donde la carga se

activara en cualquier instante de la señal de voltaje.

Un punto importante es que se tiene que hacer uso del disipador de calor para la

protección del triac.

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 Anexos

Optoaisladores£ 

 

Opto aislador porque este es uno de sus propósitos fundamentales, una

característica que lo diferencia de otros sistemas de acoplamiento óptico es que

tanto el emisor de luz como el detector de luz comparten un mismo

paquete(empaquetado común).

Un opto acoplador también llamado opto aislador, es un componente electrónicoque transfiere una señal eléctrica o voltaje de un circuito a otro, en tanto que

mantiene el aislamiento eléctrico entre ambos. ¿Como es posible esto? Por el

acoplamiento óptico, un opto acoplador es un dispositivo que por medio de la luz

liga las señales eléctricas de ambos circuitos. Se conoce como

Típicamente consiste de un led infrarrojo, el cual esta alineado con un detector de

luz semiconductor. Este detector puede ser un Foto diodo, F oto transistor, Foto

darlington, foto SCR, etcétera.

Dado que el Silicio tiene una respuesta a la luz (respuesta espectral) cuyo pico esta

en el infrarrojo (entre 800 y 950 nanómetros), los dispositivos de Silicio son

preferidos como los foto detectores en la conjunción del "opto acoplador" con un

LED infrarrojo como emisor (Los diferentes tipos de opto acopladores tienen características especificas que

determinan su compatibilidad para cada aplicación única. El tipo más simple de

opto acoplador es con una sección de salida de Foto diodo. A menudo la sección de

salida del opto acoplador se conecta a un amplificador (o serie de amplificadores)

para cambiar el nivel de voltaje de entrada en un nivel apropiado de salida mas

grande.

Uno de los optoacopladores más usados es el llamado relevador fotomos o

photoMOSrelay, al igual que el relevador fotovolaico.

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