El optoacoplador PC817 permite aislar circuitos eléctricos de forma segura. Conoce su funcionamiento, características, pinout y aplicaciones prácticas.
Vamos a iniciar una serie de artículos sobre programación en ladder (escalera) para el Arduino Nano y el famoso STM32 Blue Pill. Son editores ladder desarrollados para facilitar el trabajo a estudiantes y profesionales con una calidad similar a software de mucho valor económico. Podran simular un auténtico PLC en todo su esplendor y con un funcionamiento igual que el PLC industrial profesional. Para el hardaware utilizaremos en la entrada modulos Optoacopladores PC817 y la salida módulos de relés y a veces Leds de señal.
¿Qué es un optoacoplador?
Un optoacoplador (también llamado optoaislador o fotocoupler) es un componente electrónico diseñado para transmitir señales eléctricas entre dos circuitos que se mantienen eléctricamente aislados. Esto se logra usando luz como medio de transmisión de señal, evitando que haya conexión eléctrica directa entre el circuito transmisor y receptor.
El PC817 es uno de los optoacopladores más populares y usados a nivel general, especialmente en electrónica de señal baja y aplicaciones donde se requiere aislamiento galvánico entre circuitos.
Estructura interna y principio de funcionamiento
La estructura básica interna de un PC817 consta de dos partes principales encapsuladas en un mismo paquete:
- LED infrarrojo (lado de entrada):
— Emite luz infrarroja cuando se le aplica corriente eléctrica. - Fototransistor (lado de salida):
— Detecta la luz emitida por el LED y cambia su estado de conducción en consecuencia.
Cuando el LED interno recibe corriente (IF), emite luz que incide sobre el fototransistor. Este último, al recibir la luz, conduce corriente entre su colector y emisor, activando la parte de salida del circuito. Debido a que la luz es el medio de transmisión, no hay conexión eléctrica entre entrada y salida, lo que otorga aislamiento galvánico entre ambos circuitos.
Este aislamiento es muy útil cuando se desean proteger circuitos sensibles (como microcontroladores) de interferencias, picos de tensión o partes de alta potencia de un sistema. El aislamiento típico entre entrada y salida puede ser de hasta 5000 Vrms.
Encapsulado y pines
El PC817 se presenta comúnmente en un encapsulado DIP de 4 pines, aunque también existen variantes en SMT.
| Pin | Nombre | Función |
| 1 | Anodo | LED positivo |
| 2 | Cátodo | LED negativo |
| 3 | Emisor | Emisor del fototransistor |
| 4 | Colector | Colector del fototransistor |
La conexión típica consiste en colocar una resistencia en serie con el LED para limitar la corriente y protegerlo. (IoT Zone)
⚙️ Especificaciones eléctricas
Lado de entrada (LED)
- Tensión directa (Vf): Aproximadamente 1.2 V típico (puede variar ligeramente según la marca).
- Corriente directa (If): Usualmente 5–20 mA en operación normal; máxima absoluta entre ~50 mA.
- Corriente inversa (Ir): Max alrededor de 10 µA (muy bajo, LED bloquea inversión).
Lado de salida (fototransistor)
- Tensión colector-emisor (Vceo): Hasta 80 V máximo (varía según versión).
- Tensión emisor-colector (Veco): ~6 V máximo en algunos datos.
- Corriente de colector (Ic): Hasta ~50 mA máximo.
Otros parámetros importantes
- Aislamiento galvánico: ~5000 Vrms entre entrada y salida.
- Razón de transferencia de corriente (CTR): Entre ~50 % y 600 % (depende de la variante, como PC817A, B, C o D).
- Respuesta/transición: Tiempos de subida/bajada típicos ~4–18 µs (corte de frecuencia ~80 kHz).
- Rango de temperatura de operación: Aproximadamente de −30 °C a +100 °C.
¿Qué es el CTR (Current Transfer Ratio)?
El CTR representa la eficiencia de transmisión de corriente del optoacoplador. Se define como la relación entre la corriente de salida en el fototransistor y la corriente de entrada en el LED:
[CTR = \frac{I_{C}}{I_{F}} \times 100%]
Un CTR mayor indica que una mayor fracción de la corriente de entrada se traduce en corriente de salida. Por ejemplo, con un CTR del 100 % y 10 mA en el LED, podrías obtener cerca de 10 mA desde el fototransistor (en condiciones ideales).
Diferentes variantes del PC817 (como A, B, C, D) ofrecen diferentes rangos de CTR, lo cual permite elegir el dispositivo adecuado según necesidades de sensibilidad y carga.
🧭 Aplicaciones típicas
El PC817 es extremadamente versátil y se utiliza en aplicaciones donde se requiere aislamiento entre secciones de un circuito o entre dispositivos con potenciales eléctricos diferentes:
1. Aislamiento para microcontroladores
Permite proteger la lógica de bajo voltaje de microcontroladores (como Arduino o Raspberry Pi) frente a picos o ruidos de sistemas de potencia.
2. Fuentes de alimentación conmutadas
Usado para realimentación aislada en fuentes conmutadas y para aislar la sección de control de la de potencia.
3. Control de relés o cargas
Puede servir para activar relés o conmutar cargas sin que haya conexión directa entre la lógica de control y el circuito de potencia.
4. Protección y aislamiento en sistemas industriales
Muy empleado en sistemas PLC, control industrial y automatización para separar señales de control de circuitos de alta tensión.
5. Eliminación de bucles de masa
Al aislar físicamente las tierras de dos circuitos, se eliminan bucles de masa y ruido en sistemas de comunicación de datos o audio.
🛠 Cómo integrar un PC817 en un circuito
Ejemplo básico de uso
Para aislar una señal de control digital:
- Entrada LED:
Conecta una resistencia limitada a una salida lógica (ej. microcontrolador), y luego al ánodo del PC817. El cátodo va a tierra del circuito de entrada. - Salida del fototransistor:
El colector del fototransistor se conecta a una fuente de alimentación adecuada (por ejemplo, alimentación de carga), y el emisor a tierra de ese circuito.
Una resistencia pull-up se usa normalmente para definir niveles lógicos en la salida.
Esta configuración permite que una señal de entrada activa cambie el estado de la salida aislada sin interferencias directas.
⚠️ Consejos de diseño y precauciones
1. Resistencias apropiadas
Siempre calcula y usa resistencias limitadoras en la entrada del LED para evitar sobrecorrientes. Por ejemplo, para 5 V y un LED de ~1.2 V, usar ~180–220 Ω limita la corriente a ~20–25 mA.
2. Seleccionar el CTR adecuado
Las variantes A, B, C o D del PC817 tienen diferentes CTR. Para aplicaciones donde requieras alta sensibilidad o cargas mayores, selecciona una variante con mayor CTR.
3. Velocidad de señal
Aunque el PC817 es adecuado para muchas señales digitales, no es ideal para comunicaciones de alta velocidad debido a sus tiempos de respuesta relativamente altos (ya que su frecuencia de corte típica es ~80 kHz).
4. Aislamiento real
Aunque el PC817 ofrece aislamiento, no sustituye un diseño de seguridad profesional para altas tensiones sin cumplir normas eléctrica/industrial cuando se trata de productos comerciales.
Conclusión
El PC817 es un optoacoplador clásico y confiable, ideal para una amplia variedad de aplicaciones donde se requiere aislamiento galvánico entre señales electrónicas. Su configuración simple, bajo costo y compatibilidad con dispositivos comunes de lógica (como microcontroladores) lo hacen útil tanto en proyectos de hobby como en sistemas industriales básicos.
Este documento te ha proporcionado:
- Principio de funcionamiento y estructura interna.
- Especificaciones eléctricas clave.
- Aplicaciones típicas.
- Consejos prácticos para diseño e integración.
- Advertencias para asegurar un uso correcto.
INFORMACIÓN DE MODULOS OPTOAOPLADORES
La PC817 Placa de Aislamiento de Voltaje se utiliza para convertir señales de entrada de un nivel de voltaje a una salida de otro nivel de voltaje por medio de optoacopladores, permitiendo el aislamiento eléctrico y el control seguro de dispositivos de alta potencia entre dos circuitos eléctricos. Disponible de : 2, 4 y 8 Canales.
El PC817 es un optoacoplador ampliamente utilizado en la protección de circuitos, la reducción de ruido, la separación de tierra y la conmutación de señales; por ejemplo: el control de dispositivos de alta potencia, protección de sensores y microcontroladores, aislamientos de señales en sistemas de control industrial, proyectos de automatización o robótica.
ESPECIFICACIONES Y CARACTERÍSTICAS
2, 4 y 8 Canales
- Voltaje
- Funcionamiento: 3.3 a 24V
- Salida: 3.3 a 30V
- Canales independientes
- Optoacoplador: PC817
- Frecuencia de control: 817Hz hasta 4 KHZ
- Corriente de Salida: < 10mA
Adaptable a PLC de 24V
DOCUMENTACIÓN Y RECURSOS
Diseño placa:
- 2 canales
- 4 canales
- 8 canales
Los módulos Optoacopladores PC817 aquí mostrados son comerciales, se encuentran en casi todas las tiendas de electrónica. Si usted desea fabricar su propio modulo Optoacoplador PC817, en la primera figura de este pequeño tutoria tiene el esquema completo de un Optoacoplador PC817.
INFORMACION ADICIONAL
Recomendaciones de Uso
- Protección Total:Con el PC817, puedes proteger tu Arduino u otros microcontroladores de sobretensiones, interferencias y fluctuaciones en el voltaje, evitando daños costosos.
- Protección Contra Sobrecarga: Asegúrate de que la corriente a través del LED del PC817 no exceda sus especificaciones para evitar daños. La corriente máxima recomendada es de alrededor de 50 mA, pero para una vida útil óptima, se recomienda operar a 20 mA o menos.
- Aislamiento Óptico:Utiliza la tecnología de aislamiento óptico para separar eléctricamente dos circuitos. Esto significa que la señal de entrada no está conectada físicamente a la señal de salida, lo que reduce el riesgo de cortocircuitos y garantiza una mayor estabilidad.
- Amplio Rango de Voltaje:El PC817 es compatible con una amplia gama de voltajes de entrada y salida, lo que lo hace adecuado para una variedad de aplicaciones.
- Alto Aislamiento:Ofrece un alto nivel de aislamiento, lo que lo convierte en una opción segura para proyectos que requieren una separación eléctrica confiable.
- Fácil de Usar:Con su diseño compacto y conexiones simples, esta placa de aislamiento optoacoplador es fácil de integrar en tus proyectos Arduino y otros dispositivos electrónicos.