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FOTO FET
Características:
•Alta velocidad de respuesta .
•Bajo nivel de ruido.
•Trabaja con señales de voltaje.
•Presenta una alta impedancia tanto de entrada como de salida.
•Tiene alta sensibilidad a cargas electrostáticas (por ejemplo, el
cuerpo humano), por lo que se deben considerar algunas normas
básicas de manejo.
•No se encuentra dentro del rango de alta potencia.
Funcionamiento:
•El transmisor esta formado por un LED o IRED y el receptor
por un foto FET.
•Al activarse la fuente de luz esta incide sobre el material
fotosensible, que es la compuerta del foto FET.
•Esto genera un campo que se ensancha o se adelgaza y es lo
que controla el paso de los portadores del drenaje a la fuente.
•El foto FET utiliza el voltaje entre las patas de drenaje (D) y
fuente (S) y la amplificación es controlada por las características
del canal y esta en función del voltaje en compuerta (G).
•En el caso del foto FET este canal (G) es controlado por la
incidencia de la luz proveniente del transmisor.
FOTO FET
ALTA POTENCIA
FOTO SCR
Características:
Control de alta potencia.
Velocidad de respuesta moderada.
Bajo nivel de ruido.
Costo moderadamente elevado.
Funcionamiento:
El transmisor lo forma un LED o IRED y el receptor lo constituye
un foto SCR.
El foto SCR se comporta similarmente a un SCR común con la
diferencia de que la compuerta es activada por la incidencia de luz
(fotocorriente) y no por un voltaje de polarización.
Básicamente es un diodo rectificador el cual es controlado por una
tercera conexión que determina la conducción del dispositivo.
Al igual que el diodo, este dispositivo solo permite la conducción
en un sentido positivo, este quiere decir que si hacemos circular
una corriente alterna, solo dejara pasar el semiciclo positivo y
obstruirá el paso del semiciclo negativo.
Este optoacoplador maneja voltajes de mas de 100 Volts y
corrientes de mas de 1 ampere.
Al igual que en el caso de los optoacopladores a transistor y a
darlintong, el SCR cuenta con una conexión externa de la
compuerta lo que permite variar la sensibilidad del dispositivo.
Se debe tener en cuenta que debido a sus características, después de
ser activado, no se apagará aun después de cortar la iluminación así
que es necesario utilizar un interruptor adicional para cortar el
suministro de corriente al circuito.
FOTO TRIAC
Características:
•Velocidad de respuesta moderada.
•Nivel bajo de ruido.
•Costo elevado.
•Se puede manejar en etapas de potencia.
•Se utiliza generalmente en circuitos con aplicaciones de
corriente alterna.
Funcionamiento:
•El transmisor lo forma un LED o IRED y el receptor un foto
TRIAC.
•Básicamente, el Triac es un par acoplado de SCR’s con la pata
de compuerta común para los dos.
•Al incidir el haz de luz en el material fotosensible, se generara
una fotocorriente que dispara al Triac permitiendo la
conducción en ambos sentidos, esto es, mientras se encuentre el
semiciclo positivo, conducirá el diodo polarizado en esta
dirección mientras que el otro diodo permanecerá en su estado
de no conducción; posteriormente, al cambiar el sentido de la
corriente (semiciclo negativo), el diodo que no conducía ahora
lo hará y el que dejaba pasar la corriente anteriormente se
encontraba en su estado de no conducción.
Para este tipo de dispositivos; no se encontró en el
mercado algún fabricante que diseñara al
optoacoplador con conexión externa de la
compuerta, lo cual nos indica que la sensibilidad
del foto TRIAC no se puede alterar como en otros
dispositivos.
SALIDA DIGITAL
FOTO SMITCH TRIGGER.
Características:
•Velocidad de conmutación alta.
•Bajo costo.
•Bajo nivel de ruido.
•No se maneja en etapas de potencia.
Funcionamiento:
•El enlace óptico esta formado por un LED o IRED y el
receptor por una foto compuerta AND tipo trigger.
•Básicamente, este dispositivo trabaja en el rango de ON –
OFF, esto quiere decir que si excitamos la etapa emisora
tendremos a la salida un nivel lógico de 5V con la misma
frecuencia y fase de la señal de entrada.
•Posteriormente al no tener incidencia de luz, la salida tendrá
un valor de 0 V lógico.
Principalmente se puede decir que este tipo de optoacopladores
convierten una señal de control analógica, en otra señal de control
pero de salida digital (en forma de pulsos)
NTE3100
Photon Coupled Interrupter Module
Description:
The NTE3100 Interrupter Module is a gallium arsenide infrared
emitting diode coupled to a silicon
phototransistor on a plastic housing. The package system is
designed to optimize the mechanical
resolution, coupling efficiency, ambient light rejection, cost, and
reliability. The gap in the housing pro-vides
a means of interrupting the signal with an opaque material,
switching the output from an “ON”
into an “OFF” state.
Absolute Maximum Ratings: (T A = +25....C unless otherwise
specified)
Total Device
Operating Temperature Range, T J –55.... to +100....C . . . . . . . . .
.................................
Storage Temperature Range, T stg –55.... to +100....C . . . . . . . . . .
................................
Lead Temperature (During Soldering, 5sec max), T L +260....C . .
...............................
Infrared Emitting Diode
Power Dissipation, P E 100mW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..................................
Derate Above 25....C 1.33mW/°C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
............................
Forward Current, I F
Continuous 60mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
............................
Peak (Pulse Width =1s, PRR =300pps) 3A . . . . . . . . . . . . . . . . .
.......................
Reverse Voltage, V R 6V . . .
Phototransistor
Power Dissipation, P D 150mW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
................................
Derate Above 25....C 2.0mW/°C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..........................
Continuous Collector Current, I C 100mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
...............................
Collector–Emitter Voltage, V CEO 55V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.................................
Emitter–Collector Voltage, V ECO 6V . .
Electrical Characteristics:
(T A = +25....C, Note 1 unless otherwise specified)
Parameter Symbol Test Conditions Min Typ Max Unit
Emitter
Reverse Breakdown Voltage V (BR)R I R = 10A 6 – – V
Forward Voltage V F I F = 60mA – – 1.7 V
Reverse Current I R V R = 5V – – 100 nA
Capacitance C i V = 0, f = 1MHz – 30 – pF
Note 1. Stray irradiation can alter values of characteristics.
Adequate shielding should be provided.
Coupled
Collector “ON” Current I CE(on) I F = 5mA, V CE = 5V 0.1
5– – mA
I F = 20mA, V CE = 5V 1.0 – – mA
I F = 30mA, V CE = 5V 1.9 – – mA
Collector–Emitter Saturation Voltage V CE(sat) I F = 30mA, I C =
1.8mA – – 0.40 V
Turn–On Time t on V CC = 5V, I F = 30mA, R L = 2.5k– 8 – µs
Turn–Off Time t off – 50 – µs
Note 1. Stray irradiation can alter values of characteristics. Adequate
shielding should be provided.
NTE3105
Opto Interrupter Module
Photo Reflector, NPN Transistor Output
Absolute Maximum Ratings: (TA = +25°C unless otherwise
specified)
Emitter
Continuous Reverse Voltage, VR
Continuous Forward Current, IF
Power Dissipation, PD
Derate Above 25°C
3V
50mA
75mW
1.0mW/°C
Detector
Collector-Emitter Voltage, VCEO
Emitter-Collector Voltage, VECO
Collector Current, IC
Collector Power Dissipation, PC
Derate Above 25°C
Coupled
Operating Temperature Range, Topr
Storage Temperature Range, Tstg
30V
5V
20mA
50mW
0.67mW/°C
-20° to +85°C
-30° to +100°C
Electro-Optical Characteristics:
Symb
Test
Ma
Parameter
Min Typ
ol
Conditions
x
Uni
t
Emitter
Forward Voltage
VF
IF = 50mA
-
1.3
1.5
V
Reverse Current
IR
VR = 3V
-
0.01
10
µA
Capacitance
Ct
VR = 0, f =
1MHz
-
30
-
pF
ICEO
VCE = 10V
-
-
200
nA
Detector
Collector-Emitter
Dark Current
Coupled
Output Current
IO
Collector Dark
Current
ID
Collector-Emitter
Saturation
VOltage
Rise Time
Fall Time
IF = 10mA, VCC = 5V,
9
RL = 100 Ohms, d =
0
1mm
IF = 4mA, VCC = 5V, RL = 100 Ohms
VCE( IF = 20mA, IC = 0.1mA
-
88 µ
0 A
-
20 n
0 A
-
-
0.
4
V
-
2
0
-
µs
-
2
0
-
µs
sat)
tr
tf
IC = 0.1mA, VCC = 5V,
RL = 100 Ohms
Aplicaciones de los Optoacopladores.
Ventajas frente a otros dispositivos.
La principal necesidad de los optoacopladores es el aislamiento.
Los optoacoples no solo aíslan potencia sino también ruido y tienen
varias ventajas sobre otros dispositivos que realizan la misma tarea.
1) Pueden reemplazar interruptores y relés dando velocidades de
conmutación mucho mas rápidas, con eliminación de rebotes
mejor confiabilidad y mejor aislamiento eléctrico salvo en
configuraciones especiales.
2) Pueden reemplazar transformadores de pulso en
aplicaciones de punto flotante. Los optoacopladores pueden
transmitir DC y AC de muy baja frecuencia, mientras que
los transformadores de pulso solamente acoplan los
componentes de la señal de entrada de alta frecuencia y se
requiere de seguros (latches)para reconstruir la información.
3) En la transmisión de información digital en presencia de
ruido de modo común. En algunas situaciones en la práctica
donde el ruido de modo común puede alcanzar los varios
cientos de voltios cuando su valor típico es de 30v, los
optoacopladores pueden llegar a proveer protección incluso
sobre los miles de voltios.
Luego la probabilidad de un electrón excitado de encontrar
un espacio con igual momento es mayor en medio de ambas
bandas, y cae a cero en los extremos antes mencionados; de
donde se concluye que existe una energía por fotón máxima
para poder poner a un electrón en la banda de conducción. La
figura 1 muestra este proceso, en donde un fotón de energía
E1=hf1 logra poner a un electrón en la banda de conducción ,
mientras otro fotón, de energía E2=hf2, donde f2<f1, no tiene
suficiente energía para poner a otro electrón en la banda de
conducción.
TARJETA DE AISLAMIENTO DE TIERRAS POR UN
MEDIO OPTICO
Una técnica de bajo costo y fácil de implementar para el
aislamiento galvánico es tomar una señal analógica, convertirla a
una señal de frecuencia variable, digital binaria , luego utilizar un
optoacoplador para aislar galvánica y luego volver a convertir la
frecuencia en voltaje.
Este es el esquema que se utilizará en este diseño.
En la figura se muestra un diagrama funcional de bloques de la
topología a utilizar. Esta figura representa a un circuito de aislamiento
galvánico para una señal recibida en el estándar de 4 a 20 mA.
Note que la fuente del transmisor y la fuente del circuito de salida con
diferentes. El único circuito que utiliza las dos fuentes, pero las
maneja separadas, es el optoacoplador.
Fuentes reguladas de voltaje
Se utilizarán dos fuentes reguladas de voltaje del tipo que se
muestran en la figura anterior; una para alimentar cada circuito a
ambos lados del aislamiento óptico. Para entender como se diseño, se
aconseja consultar.
Circuito Acondicionador
El circuito acondicionador debe ajustar los valores de 0 a 10 V entre
los cuales va a variar el voltaje de entrada, a valores de entre ¾ Vcc y
Vcc del convertidor voltaje/frecuencia, es decir, desde 9 hasta 12 V.