Principios de electrónica, 7ma Edición - Albero Malvino

156 Capítulo 5
Figura 5.22
El optoacoplador combina un LED y un fotodiodo.
–
R 2
+
+
R 1
+
+
V 1 V in
V out V 2
–
–
+
–
–
INFORMACIÓN ÚTIL
Una especificación importante del
optoacoplador es su relación de
transferencia de corriente, que es la
relación de la corriente de salida del
dispositivo (fotodiodo o fototransistor)
respecto de su corriente de
entrada (LED).
Cuando la tensión de entrada varía, la cantidad de luz fluctúa. Esto quiere
decir que la tensión de salida varía de acuerdo con la tensión de entrada. Por
esta razón, a la combinación de un diodo LED y un fotodiodo se le denomina
optoacoplador. El dispositivo puede acoplar una señal de entrada al circuito
de salida. Otros tipos de optoacopladores utilizan fototransistores, fototiristores
y otros dispositivos ópticos en sus circuitos de salida. Estos dispositivos se
estudiarán en capítulos posteriores.
La ventaja fundamental de un optoacoplador es el aislamiento eléctrico
entre los circuitos de entrada y de salida. En un optoacoplador , el único contacto
entre la entrada y la salida es el haz de luz. Por esto, es posible disponer
de una resistencia de aislamiento entre los dos circuitos de miles de megaohmios.
Este tipo de aislamiento resulta útil en aplicaciones de alta tensión en las
que los potenciales de dos circuitos pueden diferir en varios miles de voltios.
Diodo láser
En un LED, los electrones libres emiten luz cuando caen de un nivel de energía a otro de menor energía. Los electrones
libres caen de forma aleatoria y continua, lo que da lugar a ondas luminosas que tienen fases entre 0 y 360°.
La luz que contiene muchas fases diferentes se denomina luz no coherente. Un LED genera luz no coherente.
Un diodo láser es diferente: genera luz coherente. Esto quiere decir que todas las ondas luminosas están en fase
entre sí. La idea básica de un diodo láser consiste en emplear una cámara de resonancia con espejos que refuerce
la emisión de ondas luminosas a una misma frecuencia y fase. Gracias a la resonancia, un diodo láser produce un
haz estrecho de luz que es muy intenso, puro y está enfocado.
Los diodos láser también se conocen como diodos semiconductores. Estos diodos pueden generar luz visible
(roja, verde o azul) y luz no visible (infrarroja). Los diodos láser se emplean en una amplia variedad de aplicaciones:
telecomunicaciones, comunicación de datos, multidifusión, en los campos industrial y aeroespacial, en la
realización de pruebas y medidas, y en la industria médica y de defensa. También se utilizan en las impresoras láser
y los productos de consumo que requieren sistemas de discos ópticos de gran capacidad, como los reproductores
de discos compactos (CD) y de vídeo digital (DVD). En la multidifusión se usan junto con cables de fibra óptica
para incrementar la velocidad de Internet.
Un cable de fibra óptica es similar a un par trenzado, excepto en que los hilos son fibras flexibles y delgadas
de vidrio o plástico que transmiten haces de luz en lugar de electrones libres. La ventaja es que se puede enviar
mucha más información a través de los cables de fibra de óptica que mediante un cable de cobre.
Se están encontrando otras nuevas aplicaciones a medida que la longitud de onda del láser se acerca al espectro
visible con los diodos láser VLD (visible laser diode). También se están empleando diodos próximos a los infrarrojos
en sistemas de visión de maquinaria, sensores y sistemas de seguridad.
Ejemplo 5.12
La Figura 5.23a muestra un comprobador de polaridad de la tensión. Se puede emplear para probar una tensión
continua de polaridad desconocida. Cuando la tensión continua es positiva, el LED verde se enciende. Cuando la
tensión continua es negativa, se enciende el LED rojo. ¿Cuál es la corriente aproximada del LED si la tensión continua
de entrada es de 50 V y la resistencia serie tiene un valor de 2,2 k?
SOLUCIÓN Utilizaremos una tensión directa de aproximadamente 2 V para cada uno de los LED. Aplicando
Ecuación (5.13), tenemos:
I S 50 V 2V
21,8 mA
2.,2
k