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Adaptado de Newton C. Braga, Revista Saber Eletrônica No. 314/99
Acopladores ópticos são componentes que possibilitam a transferência de um sinal de controle ou mesmo de um sinal que carrega uma informação, de um circuito para outro, sem a necessidade de acoplamento elétrico.
O sinal é transferido por um feixe de luz produzido por um emissor LED e recebido por um sensor, que pode ir desde um foto-diodo até um foto-diac.
Como não existe contato entre os dois componentes, o isolamento entre os dois componentes é teoricamente infinito. Na prática, há um limite na tensão máxima que pode haver entre os dois elementos sem que haja centelhamento, tipicamente variando entre 2000 e 7000V.
Na Fig.-1 temos o aspecto, a estrutura interna e o símbolo usado para o tipo mais comum, o 4N25, o qual faz uso de um LED emissor de infravermelho e um foto-transistor bipolar como sensor.
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Fig.1 – Optoacoplador com foto-transistor.
Ao projetar um circuito utilizando acopladores ópticos, deve-se ter em conta dois circuitos separados: o de excitação do sensor que corresponde à entrada, e o do receptor, que fornece a saída.
A entrada de sinal é feita por um LED, o qual deve ser convenientemente excitado para produzir radiação em um nível que possa excitar o sensor.
Assim, deve-se levar em conta a tensão mínima que deve ser aplicada ao LED para sua condução, bem como a corrente mínima a fim de se obter a excitação do sensor.
Em todo caso, deve haver um resistor limitador de corrente no Circuito de entrada, e seu valor pode ser calculado levando-se em conta a corrente máxima no LED.
Com relação à saída, as principais características que devem ser observadas no foto-transistor são a corrente de coletor e a máxima tensão entre emissor e coletor.
Além dessas características estáticas do transistor, é importante considerar suas características dinâmicas, uma vez que muitas aplicações de interfaceamento e controle a transferência de sinais ocorre a taxas muito elevadas.
Assim, em qualquer projeto que envolva acopladores ópticos e que opere em alta velocidade, os tempos de resposta do sensor e do próprio emissor devem ser levados em conta. Em geral, o foto-emissor (LED) pode operar numa faixa que se estande até vários MHz, mas a resposta do transistor depende de sua polarização. Quando se deseja aumentar a velocidade de resposta, pode-se simplesmente aumentar o nível de corrente nesse componente. No entanto, tipicamente o foto-transistor não tem bom desempenho trabalhando com freqüências acima de 600Hz.
Este circuito opera com pulsos aplicados ao LED. O LED simplesmente liga ou desliga conforme o nível dos pulsos, produzindo uma saída equivalente no resistor de carga. Este resistor pode ter valores entre 100 e 1000 Ohms, lembrando que maiores valores implicam em menor velocidade de resposta.
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Fig. 2 – Circuito para operação com pulsos.