Optoelectrnica Practica #5

Optoacopladores

OBJETIVO

Conoce el funcionamiento de los optoacopladores 4N25 y 4N29, comparndolos.

INTRODUCCIN TERICA Los optoacopladores C.I. son los ms populares ya que hay una gran variedad de ellos

segn la aplicacin donde se utilicen. Tienen la ventaja de que la luz ambiental no afecta

su funcionamiento al ser un C.I. se facilita su instalacin en tarjetas de circuito impreso.

Hay optoacopladores encapsulados en C.I. con distintos tipos de terminales para soldar en

un circuito impreso o en montaje superficial.

Las clasificacin de los optoacopladores se da, principalmente, por el tipo de fotodetector

que posee, as tenemos la siguiente clasificacin bsica (en todos los casos el Fotoemisor

e3s un LED o un IRLED):

FOTODIODO: aunque en este caso siempre va acompaado de un circuito

convertidor de corriente a voltaje y/o amplificador, debido a que este fotodetector

genera una pequea corriente producida por la luz incidente, entonces es

necesario amplificarla o en algunos casos se convierte a voltaje y luego se

amplifica. Hay varios tipos de optoacoplador con fotodiodo y depender de la

aplicacin que tipo de circuitera seguir al fotodiodo para acondicionar la seal

generada

FOTOTRANSISTOR: con o sin conexin de base.

FOTODARLINGTON: con o sin conexin de base, mayor ganancia de corriente,

menor ancho de banda.

FOTOSCR: Fotodetector unidireccional de baja potencia.

FOTOTRIAC: fotodetector bidireccional de baja potencia.

FOTO SCHMITT TRIGER: con compuerta lgica a la salida.

Y otros optoacopladores especiales como:

Con dos LEDs o IRLEDs conectados en contrafase. Para aplicaciones de

seales de entrada alternantes.

Con dos optoacopladores independientes. Para aplicaciones de seales con

distinto origen.

Aplicaciones especiales de mediana o alta potencias, temperaturas de

operacin alta, etc.

As mismo se tienen otros tipos de optoacopladores modernos que cada vez mas se estn

utilizando como los relevadores FOTOMOS y los relevadores fotovoltaicos, que son una

variante de los optoacopladores convencionales con algunas caractersticas especiales,

como por ejemplo que pueden operar a mayores potencias y son de respuesta mas rpida,

gracias a que poseen un MOSFET de salida que pueden manejar medias y altas potencias

y con velocidades de conmutacin mas altas que los optoacopladores convencionales.

Las caractersticas elctricas de los optoacopladores se refieren a los parmetros

elctricos que se deben considerar como criterios de diseo en el uso de optoacopladores

segn lo requiera la aplicacin determinada.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

LISTA DE MATERIAL: 1 Resistencia 180 ohms

2 Resistencia 220 ohms

1 C.I. 4N25 (optoacoplador)

1 C.I. 4N29 (optoacoplador)

1 Capacitor 0.1uF

1 Transistor NPN BC548C o similar

1 Resistencia 1.2K

1 Resistencia 1.0K

1 Relevador miniatura de 12VCD (RAS-1210)

1 C.I. Timmer LM555

1 Foco 6.3 V

LISTA DE EQUIPO: 1 Ampermetro Analgico

1 Multmetro Digital

1 Osciloscopio

1 Generador de Funciones

1 Frecuencmetro

2 Fuentes de voltaje variables

2 Juego de Cables p/Multmetro

2 Juego de Cables Caimn-Banana

1 Juego de Cables Caimn- Caimn

1 Tablilla de Conexiones (Protoboard)

PRIMER EXPERIMENTO: ARMAR EL SIGUIENTE CIRCUITO

USANDO EL OPTOACOPLADOR 4N25 Y 4N29 1.-Poner el generador en una amplitud de 10 Vpp de seal cuadrada y hacer un barrido en

frecuencias de 500Hz, 1Khz, 10KHz, y 100KHz,en el osciloscopio observar las seales

de entrada en el canal 1 y la salida en el canal 2 y compararlas. Dibujar o tomar foto de

las formas de onda de entrada y salida en cada frecuencia.

2.-para cada frecuencia medir con el ampermetro, anotar en una tabla la corriente del

colector Ic, observar el comportamiento, comentndolo en el reporte.

3.-Para una frecuencia de 1KHz poner la amplitud del generador a los valores de 3.5 y 7

Vpp, observar y dibujar o tomar foto de las seales de entrada y salida para cada valor de

la amplitud de la seal de entrada.

4.-Obtener y dibujar el ancho de banda o la respuesta de la frecuencia del optoacoplador.

5.-Repetir lo anterior con el 4N29

Nota: Seal de entrada se aplico siendo sinodal y no cuadrada como fue especificada en

el manual.4N25

V--10 Vpp

Frecuencia Corriente (mA) Voltaje de salida Foto

500Hz 11.36 6 1ms/div

1Khz 11.36 6

10KHz 11.36 6 5us/div

100KHz 15.05 6 50 us/div

F--1KHz

Voltaje de entada Corriente (mA) Voltaje de

salida

3 1.28 2

5 4.43 4.4

7 9.59 6.2

Seal de entrada 4N29

V--10 Vpp

Frecuencia Corriente (mA) Voltaje de salida Foto

500Hz 42.5 6 1ms/div 5V/div

1Khz 47.1 4.1

10KHz 51.4 .325 .1ms/div .5V/div

100KHz 51.8 .04 10 us/div .2V/div

F--1KHz Entrada--2V/div

Voltaje de entada Corriente (mA) Voltaje de

salida

Salida

3.5 1.28 2 .2V/div .50ms/div

7 9.59 6.2

SEGUNDO EXPERIMENTO: OPTOACOPLADOR Y TRANSISTOR 1.-En ocasiones el optoacoplador no es capaz de entregar la suficiente corriente para

activar una carga (como un relevador por ejemplo ), entonces se hace necesario utilizar

un transistor para hacerlo. El siguiente circuito es un ejemplo de este caso, se trata de

activar el relevador para que este a su vez alimente a una carga, representada por el foco

de 6.3V. Arma el circuito dos utilizando el optoacoplador 4N25:

a) Poner el generador a una frecuencia de 1Hz de seal cuadrada y una amplitud de 10

Vpp.

b) Observar que pasa con el relevador (se activa o no) y el foco (se prende o no), variar la

frecuencia del generador por arriba y debajo de 1Hz , anotar lo que sucede. Aumentar la

frecuencia del generador hasta determinar la frecuencia aproximada a la cual responde el

relevador y anotarla.

c)Que aplicacin le dara al circuito o que modificaciones le haras para alguna otra

aplicacin prctica.

d) Repetir lo anterior con el 4N29.

4N25 APAGADO 4N29

143.37KHz 198 .23Hz

TERCER EXPERIMENTO: OPTOACOPLADOR Y TIMMER Se utilizara un comparador de voltaje con amplificador operacional.

1.-Arma el circuito3 usando el optoacoplador 4N25:Es un oscilador controlado por

voltaje (VCO) utilizando un C.I. Timmer 555,que es un circuito temporizador que puede

generar un solo pulso de duracin finita (Modo Monoestable) o un tren de pulsos (Modo

Astable) con la frecuencia y ancho de pulso determinado por componentes externos

(Resistencias Ra y Rb y capacitor C1).En este caso se programa como un multivibrador

Astable, es decir, un generador de pulsos. El ciclo de trabajo (CT), que es la relacin de

ancho de pulso y el periodo T del mismo, y la frecuencia (f) se determina por medio de

las siguientes relaciones

=1.44

(+2)1 =

+

+2 =

1

=

2.-Variar el voltaje V1 de 2V a 10V, en pasos de 2V, observar en el osciloscopio (Vo) la

variacin del periodo y por consiguiente de la frecuencia que ser medida con el

frecuencmetro tambin en Vo. Dibujar o tomar foto de las formas de onda observadas

para cada paso de 2V (5 lecturas). Al mismo tiempo medir el voltaje de control del 555

(pata5) en cada paso y tabular este voltaje contra la frecuencia medida. Graficar esta

tabla: Voltaje de control contra la frecuencia.Verificar tericamente la frecuencia y el

periodo con las formulas dadas y comprara estos valores con los obtenidos

experimentalmente con las formas de onda observadas en el osciloscopio. En este caso el

4N25 acta como optoacoplador entre la fuente de voltaje V1 y el VCO(Timmer 555)

3.-Repetir con el 4N29.

3.-La finalidad de esta practica es conocer los optoacopladores en C.I. 4N25 y 4N29,

comparando su funcionamiento.

4N25

2V 4V 6V

8V 10V

4N29

2V 4V 6V

8V 10V

CONCLUSIONES

En la presente prctica se analiz y compar los optocopladores 4N25 y 4N29,

gracias a esta comparacin pudimos observar los diferentes comportamientos que cada

uno de ellos tuvieron al ser conectados en los mismos circuitos. No se puede concluir que

uno sea mejor o peor que su similar. Simplemente contamos ya con la informacin

requerida para futuros diseos y las distintas exigencias que cada nuevo proyecto nos

proveen a lo largo de nuestra carrera en los cuales. Similares caractersticas, diferente

comportamiento, una vez ms se demuestra que nuestra ingeniera tiene un sinfn de

dispositivos cada uno con un objetivo especfico, y con la adecuada juncin y cohesin

de unos con otros, se logran hacer cosas impresionantes, aunque el principio de cada

dispositivo sea tan sencillo.

OBSERVACIONES

En la primera comparacin de este par de dispositivos se apreciaron las

diferencias que existen entre ellos, ya que al ser expuestos a las mismas circunstancias,

uno (4N25) mantena constante su voltaje de salida al igual que su corriente, el otro

(4N29) entregaba una mayor corriente y contrario al anterior una disminucin en su

voltaje, teniendo a mayor corriente menor voltaje. Al aumentarse las frecuencias tambin

se comportaron de manera diferente como ya se ha expuesto en el presente reporte.

Garca Espinoza Mario Armando

CONCLUSIONES

Se pudo analizar el comportamiento de los optoacopladores 4N25 y 4N29 dentro de las

comparaciones hechas se observo que deforman la seal de entrada de distinta manera lo

cual se le atribuye a que la respuesta en frecuencia es diferente siendo el 4N25 el que

responde con mayor rapidez.

OBSERVACIONES

Despus de exponer ambos dispositivos a condiciones de voltaje por igual se pudo

observar que el 4N25 mantuvo de una mejor manera el voltaje y por consiguiente la

corriente, sin embargo, el 4N29 se podra utilizar para obtener una ganancia en corriente

sacrificando una pequea perdida n voltaje.