O optoacoplador isola eletricamente a entrada e a saída de um circuito. O funcionamento e alguns projetos são mostrados neste post.
Como funciona?
O optoacoplador é um circuito integrado com um LED, geralmente feito de arseneto de gálio, que emite luz infravermelha. Do lado oposto, há um fototransistor.
Funcionamento do fototransistor
É um transistor cujo fluxo de corrrente é controlado pela luz. Quando a luz atinge o material semicondutor, geralmente feito de silício ou germânio, os elétrons recebem energia e vão para um estado mais energético. Com isto, criam-se pares elétron-lacuna, lacunas são espaços vazios sem elétrons. Uma diferença de potencial entre o coletor (collector) e o emissor (emitter) causa o movimento destes elétrons, produzindo uma corrente.
Alguns optoacopladores como o TIL113 possuem um par Darlington, para terem maior ganho de corrente e maior sensibilidade.
Também existem optoacopladores com TRIAC, um componente eletrônico cujo funcionamento será explicado em um futuro post.
Alguns circuitos com optoacopladores
Testador de optoacoplador
Este é um circuito simples, mas pode ser útil. Serve para testar se um optoacoplador com fototransistor está funcionando. O LED emissor precisa de um resistor para evitar queima. No datasheet da maioria dos optoacopladores, é recomendado uma corrente I_{f} de 10mA, para uma tensão direta V_{f} de 1,2V sobre o LED. Calculando o valor do resistor limitador de corrente R_{f}, considerando a tensão de alimentação (Vcc) como 6V.
R_{f}=\frac{Vcc-V_{f}}{I_{f}}
R_{f}=\frac{6-1,2}{10m}=480\Omega
O valor comercial do resistor para o LED infravermelho é de 470Ω. Recomendo que o valor do resistor entre o pino 5 do CI em teste e a alimentação seja de mínino de 10kΩ. Lista completa de materiais:
- LED de qualquer cor.
- Resistores: 2 de 470Ω e 1 de 18kΩ.
- Soquete para circuito integrado de 6 pinos.
- Botão de 4 pinos.
- 4 pilhas AA.
- Um suporte para 4 pilhas.
- Placa de circuito impresso (PCI).
Detector de zeros
Este circuito recebe um sinal de corrente alternada da tomada, que passa por um transformador e uma ponte retificadora de diodo. Quando o sinal CA passa pelo zero, o optoacoplador emite um curto pulso. Calculando o resistor R_{f}, que será ligado ao LED IR. O valor da amplitude do sinal retificado V_{in} é de 11,6V, incluindo as quedas de tensão nos diodos.
R_{f}=\frac{V_{in}-V_{f}}{I_{f}}=\frac{11,6-1,2}{10m}=1,04k\Omega
Portanto, o valor comercial de R_{f} é de 1kΩ. Lista completa de materiais:
- Um plugue de tomada.
- Transformador com 12V no enrolamento secundário.
- 4 diodos 1N4007.
- Optoacoplador TIL113.
- Resistores: 1 de 1kΩ e outro de 10kΩ.
- PCI.
- Fios.
Controle de cargas de maior potência
O isolamento elétrico entre a entrada e a saída aumenta a segurança e permite que sinais de baixa potência, como nas saídas de microcontroladores, possam controlar componentes que requerem alta potência. Neste circuito, uma tensão de entrada de aproximadamente 6V controla um cooler grande que exige uma tensão maior para girar. Ao apertar o botão, o cooler gira.
Lista de materiais:
- Um cooler de 24V.
- MOSFET IRF840.
- Resistores: 1 de 1kΩ, 1 de 330Ω e 1 de 12kΩ.
- Optoacoplador 4N35.
- Botão de 4 pinos.
- 4 pilhas AA.
- Suporte para as 4 pilhas.
- PCI.
- fios.
