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• Erik Francisco Torrecilla Copto

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Instituto tecnológico de Morelia José María Morelos y Pavón Optoelectrónica Practica #5 Optoacopladores

Nombre del profesor: Ing. Jorge Márquez Luna

Grupo: Equipo: Semestre: Integrantes:

6XEA 5 7 Alejandro Mújica Ordaz Mario Armando García

06120219 06120814

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

INTRODUCCIÓN TEÓRICA Los optoacopladores C.I. son los más populares ya que hay una gran variedad de ellos según la aplicación donde se utilicen. Tienen la ventaja de que la luz ambiental no afecta su funcionamiento al ser un C.I. se facilita su instalación 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 clasificación de los optoacopladores se da, principalmente, por el tipo de fotodetector que posee, así tenemos la siguiente clasificación básica (en todos los casos el Fotoemisor e3s un LED o un IRLED):  FOTODIODO: aunque en este caso siempre va acompañado de un circuito convertidor de corriente a voltaje y/o amplificador, debido a que este fotodetector genera una pequeña 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 dependerá de la aplicación que tipo de circuitería seguirá al fotodiodo para acondicionar la señal generada  FOTOTRANSISTOR: con o sin conexión de base.  FOTODARLINGTON: con o sin conexión 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 lógica a la salida. Y otros optoacopladores especiales como:  Con dos LED’s o IRLED’s conectados en contrafase. Para aplicaciones de señales de entrada alternantes.  Con dos optoacopladores independientes. Para aplicaciones de señales con distinto origen.  Aplicaciones especiales de mediana o alta potencias, temperaturas de operación alta, etc. Así mismo se tienen otros tipos de optoacopladores modernos que cada vez mas se están utilizando como los relevadores FOTOMOS y los relevadores fotovoltaicos, que son una variante de los optoacopladores convencionales con algunas características especiales, como por ejemplo que pueden operar a mayores potencias y son de respuesta mas rápida, gracias a que poseen un MOSFET de salida que pueden manejar medias y altas potencias y con velocidades de conmutación mas altas que los optoacopladores convencionales.

Las características eléctricas de los optoacopladores se refieren a los parámetros eléctricos que se deben considerar como criterios de diseño en el uso de optoacopladores según lo requiera la aplicación determinada.

DESARROLLO EXPERIMENTAL LISTA DE MATERIAL: 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Resistencia 180 ohms Resistencia 220 ohms C.I. 4N25 (optoacoplador) C.I. 4N29 (optoacoplador) Capacitor 0.1uF Transistor NPN BC548C o similar Resistencia 1.2K Resistencia 1.0K Relevador miniatura de 12VCD (RAS-1210) C.I. Timmer LM555 Foco 6.3 V

LISTA DE EQUIPO: 1 1 1 1 1 2 2 2 1 1

Amperímetro Analógico Multímetro Digital Osciloscopio Generador de Funciones Frecuencímetro Fuentes de voltaje variables Juego de Cables p/Multímetro Juego de Cables Caimán-Banana Juego de Cables Caimán- Caimán 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 señal cuadrada y hacer un barrido en frecuencias de 500Hz, 1Khz, 10KHz, y 100KHz,en el osciloscopio observar las señales 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 amperímetro, anotar en una tabla la corriente del colector Ic, observar el comportamiento, comentándolo 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 señales de entrada y salida para cada valor de la amplitud de la señal 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: Señal de entrada se aplico siendo sinodal y no cuadrada como fue especificada en el manual.4N25

V--10 Vpp Frecuencia 500Hz 1Khz 10KHz 100KHz

Corriente (mA) 11.36 11.36 11.36 15.05

Voltaje de salida Foto 6 1ms/div 6 6 5us/div 6 50 us/div

F--1KHz Voltaje de entada

Corriente (mA)

3 5 7

1.28 4.43 9.59

Voltaje de salida 2 4.4 6.2

Señal de entrada 4N29

V--10 Vpp Frecuencia 500Hz 1Khz 10KHz 100KHz

Corriente (mA) 42.5 47.1 51.4 51.8

Voltaje de salida Foto 6 1ms/div 5V/div 4.1 .325 .1ms/div .5V/div .04 10 us/div .2V/div

F--1KHz Entrada--2V/div Voltaje de entada Corriente (mA) 3.5 7

1.28 9.59

Voltaje de salida 2 6.2

Salida .2V/div

.50ms/div

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 señal 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 aplicación le daría al circuito o que modificaciones le harías para alguna otra aplicación práctica. d) Repetir lo anterior con el 4N29.

4N25

143.37KHz

APAGADO

4N29

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 duración 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 relación de ancho de pulso y el periodo T del mismo, y la frecuencia (f) se determina por medio de las siguientes relaciones (

)

2.-Variar el voltaje V1 de 2V a 10V, en pasos de 2V, observar en el osciloscopio (Vo) la variación del periodo y por consiguiente de la frecuencia que será medida con el frecuencímetro también 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 teóricamente 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 actúa 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

8V

10V

4N29 2V

4V

8V

10V

6V

6V

CONCLUSIONES En la presente práctica se analizó y comparó los optocopladores 4N25 y 4N29, gracias a esta comparación 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 información requerida para futuros diseños y las distintas exigencias que cada nuevo proyecto nos proveen a lo largo de nuestra carrera en los cuales. Similares características, diferente comportamiento, una vez más se demuestra que nuestra ingeniería tiene un sinfín de dispositivos cada uno con un objetivo específico, y con la adecuada junción y cohesión de unos con otros, se logran hacer cosas impresionantes, aunque el principio de cada dispositivo sea tan sencillo. OBSERVACIONES En la primera comparación de este par de dispositivos se apreciaron las diferencias que existen entre ellos, ya que al ser expuestos a las mismas circunstancias, uno (4N25) mantenía constante su voltaje de salida al igual que su corriente, el otro (4N29) entregaba una mayor corriente y contrario al anterior una disminución en su voltaje, teniendo a mayor corriente menor voltaje. Al aumentarse las frecuencias también se comportaron de manera diferente como ya se ha expuesto en el presente reporte.

García 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 señal 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 Después 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 podría utilizar para obtener una ganancia en corriente sacrificando una pequeña perdida n voltaje. Alejandro Mújica Ordaz