Optoacopladores

Optoacopladores

¿Qué son los optoacopladores y como funcionan?

Son conocidos como optoaisladores o dispositivos de acoplamiento óptico, basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiación luminosa para pasar señales de un circuito a otro sin conexión eléctrica. Estos son muy útiles cuando se utilizan por ejemplo, Microcontroladores PICs y­/o PICAXE si queremos proteger nuestro microcontrolador este dispositivo es una buena opción. En general pueden sustituir los relés ya que tienen una velocidad de conmutación mayor, así como, la ausencia de rebotes.

La gran ventaja de un optoacoplador reside en el aislamiento eléctrico que puede establecerse entre los circuitos de entrada y salida. Fundamentalmente este dispositivo está formado por una fuente emisora de luz, y un fotosensor de silicio, que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso, todos estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP.

¿Qué tipo de Optoacopladores hay?

Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre sí depende de los dispositivos de salida que se inserten en el componente. Según esto tenemos los siguientes tipos:

Fototransistor: se compone de un optoacoplador con una etapa de salida formada por un transistor BJT. Los mas comunes son el 4N25 y 4N35

Optotransistor (simbolo)

Optotransistor en configuración Darlington

Optotransistor de encapsulado ranurado

Optotransistor de encapsulado ranurado(fotografia)

Fototriac: se compone de un optoacoplador con una etapa de salida formada por un triac .

Fototriac de paso por cero: Optoacoplador en cuya etapa de salida se encuentra un triac de cruce por cero. El circuito interno de cruce por cero conmuta al triac sólo en los cruce por cero de la corriente alterna. Por ejemplo el MOC3041

Optotiristor: Diseñado para aplicaciones donde sea preciso un aislamiento entre una señal lógica y la red.

Ejemplos de circuitos utilizados al utilizar los optoacopladores:

Algebra de Boole 2

ALGEBRA DE BOOLE

      En 1847 un matemático inglés autodidacta llamado George Boole (1815 – 1864), desarrolla unos símbolos matemáticos con unas reglas que pueden ser aplicadas en problemas de lógica deductiva. Hacia el año 1854, publicó un libro en el que explicaba cómo convertir las proposiciones lógicas en símbolos matemáticos y cómo aplicar ciertas reglas muy simples para determinar la verdad o falsedad de proposiciones relacionadas entre sí. 

        La matemática desarrollada por Boole se conoce en la actualidad como álgebra booleana, álgebra de Boole ó lógica simbólica. Después de su muerte, algunos matemáticos perfeccionaron su sistema para hacerlo más utilizable, nos interesa particularmente la aplicación que en 1938 ideó el científico Claude E. Shannon. En su tesis de graduación del Instituto Tecnológico de Massachuset, Shannon demostró cómo podía aplicarse el álgebra de Boole al diseño y la simplificación de los relés y circuitos de conmutación que se utilizan en los complejos circuitos que forman las computadoras electrónicas, pues permite simplificar las conexiones físicas reduciendo el hardware y consiguientemente el espacio necesario para alojarlo.
       En este tema nos ocuparemos brevemente de esta lógica de la conmutación, como podríamos llamarla, pero limitándonos a los circuitos de conmutación y las compuertas (llamadas también “puertas lógicas”). Nos interesa la lógica del circuito, no la electrónica. No obstante, los conceptos que expondremos a continuación son los mismos que se aplican a la película delgada, los núcleos magnéticos, los transistores y demás componentes de los circuitos empleados en las computadoras.

         Para facilitar la discusión de los circuitos de conmutación, recurriremos a la siguiente notación:

CIRCUITOS EN SERIE Y CIRCUITOS EN PARALELO

Circuitos en serie: todos los interruptores de un circuito en serie deben estar cerrados para que pueda circular la corriente:

Circuitos en paralelo: En los circuitos en paralelo basta con que uno de los interruptores esté cerrado para que pueda circular la corriente:

Algebra de Boole

ÁLGEBRA DE BOOLE Y COMPUERTAS

En este tema nos ocuparemos brevemente de esta lógica de la conmutación, como podríamos llamarla, pero limitándonos a los circuitos de conmutación y las compuertas (llamadas también “puertas lógicas”). Nos interesa la lógica del circuito, no la electrónica.
 
No obstante, los conceptos que expondremos a continuación son los mismos que se aplican a la película delgada, los núcleos magnéticos, los transistores y demás componentes de los circuitos empleados en las computadoras.
 

FUNCIONES BÁSICAS

Función OR, Puerta OR:

Función AND, Puerta AND:

Función NOT, Inversor:

 

 Con estos tres tipos de puertas puede realizarse cualquier función de conmutación.

Un CONJUNTO DE PUERTAS COMPLETO es aquel con el que se puedeimplementar cualquier función lógica.

• Puerta AND, puerta OR e INVERSOR

• Puerta AND e INVERSOR

• Puerta OR e INVERSOR

Función NOR, Puerta NOR (es un conjunto completo)

Función NAND, Puerta NAND (es un conjunto completo)
 

Función XOR, Puerta XOR (es un conjunto completo)

Función XNOR, Puerta XNOR (es un conjunto completo)

Sistemas de Numeración

SISTEMAS DE NUMERACION

Aunque el objetivo es priorizar el aspecto práctico con la menor aplicación matemática, no podemos obviar los conocimientos mínimos elementales  que necesitaremos   para comprender este tema.  De  igual  modo  también empezaremos con claridad para poder ser interpretados por quienes  vean.

 El sistema de numeración más elemental que conocemos es el sistema binario, que como su nombre expresa, sus símbolos (números en el lenguaje cotidiano) puede adoptar solo dos valores; CERO o UNO.

Si no tenemos ninguna unidad usaremos el símbolo 0 (cero). Si tenemos una unidad usaremos el símbolo 1 (uno).

Esto no significa que en el sistema binario so1o podarnos contar dos unidades. Sería  de poco un sistema de numeración tan restringido.

Una característica de este sistema es la de ser POSICIONAL, esto quiere decir que  podemos agrupar varios números y cada uno de ellos tendrá un valor en unidades de acuerdo a la posición que ocupe dentro de la cifra, aunque pueda adoptar solo dos valores, Por ejemplo:

Si debemos representar dos unidades usaremos la combinación de símbolos 10 (uno, cero)

Esto significa que el 'uno' en el segundo lugar de derecha a izquierda vale dos  unidades

Si debemos representar cuatro unidades usaremos la combinación de símbolos 100 (uno, cero, cero).

Esto quiere decir que el 'uno' en el tercer lugar de derecha a izquierda vale cuatro unidades.

Para aclarar más aun podríamos construir una tabla parcial de equivalencias:

De la figura 1-1 se desprende,  por ejemplo, que para representar seis unidades se usa el símbolo 110, que significa por lo antedicho, que podríamos descomponer al número binario 110 en la siguiente forma:

1.2^2+ 1.2^1 + 0.2^0 =  (4+2+0) = 6

Podríamos representar entonces cualquier número de unidades por grande que este sea, con solo dos símbolos agrupados en forma lógica. También se dice que la base del sistema es igual a dos, por eso, si consideramos las potencias de dos (la base) corresponden a la unidad seguida de ceros, tantos ceros como indica el exponente.

Dijimos que el sistema binario o sistema de base 2, es el más simple, ahora veamos al más conocido por nosotros, que es el Sistema Decimal, o sistema de base diez. Si comparamos con lo visto anteriormente, notaremos entonces que ahora tenemos diez símbolos para representar unidades, (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9). También es positional, quiere decir que cuando la cantidad de unidades a representar supere la cantidad de símbolos disponible, agregaremos una cifra a la izquierda de la anterior y esta tendrá un valor equivalence a dicha cifra multiplicada por la cantidad de símbolos de que disponemos en el sistema.

Ejemplo:       (2 x 10) + (3) = 23

El símbolo 23 representa 3 unidades ubicadas en el primer lugar de derecha a izquierda, mas 2 veces la cantidad de simbolos del sistema, es decir 20.

Notamos también la particularidad de que si elevamos la base del sistema (diez) a cualquier potencia, obtenemos por resultado un número que sera equivalente a la unidad seguida de tantos ceros como indica el exponente.

Ejemplo:                                                        102 = 100 ,  103= 1000

Otro sistema muy utilizado es el sistema de numeración hexadecimal o de base 16, este sistema se usa mucho en aplicaciones electrónicas digitales, por coincidir la base del mismo con la cantidad de posiciones de memoria de un registro, o de líneas de dirección en los sistemas más comunes en la electrónica actual.

Obviamente necesitaremos dieciséis símbolos para implementar este sistema de numeración. Como en nuestra escritura solo disponemos de diez símbolos numéricos, sera necesario utilizar las primeras letras del alfabeto para representar los símbolos faltantes, consecuentemente sera:

0123456789ABCDEF

Representando cada símbolo determinadas unidades.

El cero 0 (ninguna unidad), el 1 (una unidad), 2 (dos unidades),..... 9 (nueve unidades).  A (diez unidades), B (once unidades), C (doce unidades), D (trece unidades). E (catorce unidades) y F (quince unidades).

Si aplicamos los conceptos vertidos hasta ahora, podemos crear la siguiente tabla de equivalencias. La tabla de la figura 1-2 nos muestra la equivalencia entre los sistemas de numeración mas conocidos.