Ativar optoacoplador entre 3,3V e 24V

[vtrx]

Me ajudem a calcular o melhor valor do resistor para o circuito do esquema e para a função que vou usar.

No circuito é usado um Led na entrada para monitorar o sinal,pino 4 ligado a um PORT do micro e um resistor de 4k7 ao VDD(5v).

Pino 3 ao Terra.

O valor do resistor R9 é genérico,este resistor que vou calcular.

A entrada,através do Led,vai estar entre 3.3v e 24v.

Qual seria o melhor valor de R9 para que o PORT do micro seja ativado?

[Tito Fisher]

Ola.

 

De 3.3V  para 24V é uma variação muito grande , eu limitaria uma derivação com zener de 3.3V  e calcularia o resistor do led nos 3.3 mesmo .

 

('_')

 

 

 

 

[.if]

De minha parte, eu faria um teste prático começando com 10K. Aumentaria também R10 pra 100K...47K pra melhorar a excursão dos níveis de saída pra quando Vin=3v3

[MOR_AL]

15 horas atrás, vtrx disse:

A entrada,através do Led,vai estar entre 3.3v e 24v.

Qual seria o melhor valor de R9 para que o PORT do micro seja ativado?

Boa pergunta!

Precisa realmente de toda essa variação de tensão?

Com 3,3V nem sei se passaria alguma coisa para a saída do 4N25, mas...

Eu pensaria em algo assim.

MOR_AL

[vtrx]

Agradeço a todas as respostas.

A variação é porque a entrada é opcional e esta entrada deve ser acionada por nível lógico Alto ou por tensão que dependendo do circuito é de 24v.

Resumindo,esta entrada faz parte de um circuito onde não decido qual será o nível de tensão de entrada,mas provavelmente será conectado a saída de um 'moedeiro' onde existem versões com vários tipos de saída não ultrapassando 24v.

Achei alguns circuitos no Google com resistor e 1k ou 1k5 para tensão  de 3 a 24v,mas vou ter que esperar o circuito chegar para fazer os testes.

 

[.if]

8 horas atrás, MOR disse:

Com 3,3V nem sei se passaria alguma coisa para a saída do 4N25

por isso a ideota...

15 horas atrás, .if disse:

Aumentaria também R10 pra 100K...47K pra melhorar a excursão dos níveis de saída pra quando Vin=3v3

 

Uma relé de estado sólido opera com uma faixa maior

Pesquise e copie seu circuito. Há uma boa chance de terem usado máquina do tempo, copiado o circuito de corrente constante do Moris e incorporado nele.

1 hora atrás, vtrx disse:

3 a 24v,mas vou ter que esperar o circuito chegar para fazer os testes.

Que pobre...Uma fontinha de bancada mínima ou do gênero poderia te fazer ganhar tempo. .. Que inveja que o tens a vontade

[MOR_AL]

Você poderia fazer uma fonte de tensão com os níveis lógicos configurados como saída, existentes no lado esquerdo do seu diagrama. Cada saída teria um diodo em série carregando apenas o capacitor dessa fonte. Seria um "OU" lógico, onde a saída produziria a tensão de alimentação necessária para alimentar este seu circuito. Claro que teria que colocar um resistor em série com a saída do "OU" para limitar a corrente de carga do capacitor e fazer com que as saídas participantes da fonte, não recebessem sobrecarga de corrente, mantendo o seu nível lógico estável. 

A aplicação do sinal no led do foto-acoplador seria o seu ponto à esquerda de R9.

Com isso sua fonte de tensão variaria dentro de um intervalo menor, viabilizando o cálculo do valor de R9.

MOR_AL

[aphawk]

@vtrx ,

 

Que tal isto aqui :

 

 

Paulo

[alexandre.mbm]

Em 14/04/2022 às 19:12, vtrx disse:

A entrada, através do LED, vai estar entre 3.3v e 24v.

 

Em 15/04/2022 às 17:30, vtrx disse:

faz parte de um circuito onde não decido qual será o nível de tensão

 

Em 15/04/2022 às 17:30, vtrx disse:

saída de um "moedeiro" [...] não ultrapassando 24v

 

Eu levaria a sério padronizar a tensão ou a corrente, para "sua parte" ficar mais garantida.

 

Agora, um olhar para R10 e PORT.

 

Você tem ali uma configuração de pull-up, como esta:

 

Significa que PORT receberá nível lógico HIGH enquanto BUTTON estiver aberto. No seu caso, quando o seu optoacoplador estiver inativo, com o LED interno apagado.

 

@vtrx , será um 4N25?

 

 

Vamos usar a curva dos 25 °C. Para uns 14 mA no coletor, colocaremos 20 mA no LED, o que está razoável frente ao limit rating.

 

@vtrx , o microcontrolador será um ATmega328P de Arduino?

 

    (-0.5) ... (0.3*Vcc) = LOW

    (0.6*Vcc) ... (Vcc+0.5) = HIGH

 

Ou seja, para Vcc = 5V:

 

    -0.5V ... 1.5V = LOW

    3V ... 5.5V = HIGH

 

 

NOTA

Eu havia "dissertado" um monte de besteiras aqui, e apaguei tudo.

[alexandre.mbm]

Em 14/04/2022 às 19:12, vtrx disse:

Qual seria o melhor valor de R9 para que o PORT do micro seja ativado?

 

Espero que você já tenha percebido: PORT está HIGH por padrão. Quando o optoacoplador age é que ele vai pra LOW.

 

Pull-up e pull-down estão explicados pelo Felipe Flop.

 

Como vemos na primeira imagem da minha mensagem anterior, existe um divisor resistivo 4K7|20K fazendo a tensão de entrada para PORT.

 

 

R2 é o 20K interno ao microcontrolador. Vout é o que estamos virtualizando como "a entrada".

Vamos rever enxuto:

 

 

R10 = 4K7 = 4700 Ohms

 

Então:

 

  Optoacoplador ATIVO › Ic = 0,9 mA

  Optoacoplador INATIVO › Vin = 4V

 

O gráfico da figura 6 no datasheet (cf. primeira imagem da minha mensagem anterior) nos deixa acreditar que com ~2 mA de If teremos os 0,9 mA de Ic. @vtrxqual é a cor do LED externo?

 

Vf = 1,3V

 

Digamos que seu LED externo seja vermelho, laranja ou amarelo, e derrube 2V. Ambos os LEDs já fazem os 3,3V.

 

3.3 – (1.3 + 2) = 0V

 

Assim, "teoricamente" não temos corrente. Nem sem resistor!

 

Mas não é pra tanto. Vamos forçar (apenas na imaginação) 0,4V sobrando nessa conta. Para 0,002A seria necessário um resistor de 200 Ohms.

 

Agora imagine:

 

24 – 3,3 = 20,7V sem resistor?

 

Nessa tensão, R9 = 200 Ohms faria uma If ~ 200 mA e estragaria o 4N25.

[alexandre.mbm]

Em 15/04/2022 às 10:40, MOR disse:

Com 3,3V nem sei se passaria alguma coisa para a saída do 4N25, mas...

 

Como eu tentei explicitar acima.

Mas eu acho que seu desenho está com muitas lacunas; em termos "artísticos" mesmo. Falta legenda etc. @MORc, como funciona?

 

 

Update

 

Trata-se de usar o transistor como uma fonte de corrente:

 

 

Este segundo vídeo deixa as coisas mais claras:

 

 

A aula mais completa:

 

 

[vtrx]

Este foi um dos artigos que li.

https://www.electronica-pt.com/arduino/acoplador-otico

[aphawk]

@alexandre.mbm ,

 

Esse é um circuito clássico....

 

Fiz uma montagem bem parecida ao circuito acima , para um melhor entendimento :

 

 

Acima, o circuito alimentado com 3,3 Volts, eu usei D3 e D4 juntos para substituir o Led do Opto.

 

O resistor R1 é que define a corrente que passa pelo coletor do transistor, e por consequência, a corrente pelo Led do Opto.

Os diodos D1 e D2 mantem a tensão na base de Q1 em torno de 1,24 Volts, e nessa simulação  a queda de tensão Vbe é de 0,68V, Portanto, a tensão sobre o resistor R1 é de 0,56 Volts, o que permite a passagem de 1 mA, e essa é a corrente que passa pelo Led do Opto.

 

Agora outra simulação, com tensão de 24V :

 

 

Repare que a tensão sobre D1 e D2 aumentou um pouco, e consequentemente a tensão sobre R1 também aumentou um pouco, e agora a corrente que passa é de 1,38 mA .

 

Portanto, para uma variação na entrada de 3,3 Volts até 24V, a corrente no Led do Opto variou bem pouco, ficando dentro do desejado.

 

Se usarmos o modelo idealizado, no qual a tensão sobre os diodos é SEMPRE de 0,7 Volts, a tensão de condução Vbe fosse SEMPRE 0,7 Volts, teríamos a mesma corrente sobre R1, independente da tensão de alimentação, que seria de (1,4 - 0,7 ) / 560 =  1,25mA , o que está próximo do real.

 

Embora um opto acoplador aceite uma ampla variação de corrente no Led, ( o 4N25 trabalha desde 0,5 mA até 60 mA ) , as características de transferência variam bastante com a corrente, e um circuito do tipo acima permite que a transferência do sinal de entrada para a saída seja sempre igual, não importa qual a tensão máxima dele ( digo em termos digitais, porque abaixo de uns 2,5 Volts o Led nem acende...

 

Paulo

[alexandre.mbm]

@vtrx , na minha opinião, o @aphawka acaba de resolver seu tópico. Eu só tenho mais uma questão pra ele.

 

@aphawk , dado que suas simulações estão fechadas, eu vejo que o correto pode ser substituir D3+D4 pelo LED interno do optoacoplador, e R1 por uma dupla R+LED (sinalização).

 

[aphawk]

@alexandre.mbm ,

 

Sim, como eu disse acima, eu usei D3+D4 apenas para ter uma tensão direta de condução semelhante à do Led do opto , visto que o modelo do opto acoplador do Proteus não tem quase nenhum parâmetro para simulação.... já os diodos 1n4148  tem um modelo bem mais completo.

Repare que pelo datasheet do opto, a corrente varia de 0,5 mA até uns 60 mA, e a tensão direta também varia bastante. O local correto para ligar o Led do Opto é mesmo no lugar da dupla D3+D4.

 

Mas não pode colocar um Led em série com R1, o circuito simplesmente não vai funcionar mais com nenhuma tensão de alimentação, pois Q1 estará sempre cortado !

 

Tem de deixar o R1 sozinho mesmo.

 

Paulo

[alexandre.mbm]

56 minutos atrás, aphawk disse:

Tem de deixar o R1 sozinho mesmo.

 

Então talvez se possa colocar um LED externo (sinalização) em série com o LED interno do optoacoplador, lá nas vagas D3+D4, desde que haja espaço na tensão da base.

 

@vtrx , a fonte de corrente que está sendo testada por @aphawkpode ser entendida a partir dos vídeos embutidos na minha mensagem #11. A professora Fabíola, segundo vídeo, ensina-nos a fazer os cálculos.

 

1 hora atrás, aphawk disse:

eu usei D3 e D4 juntos para substituir o Led do Opto

 

De fato. Eu não tinha lido isso com atenção. E conforme o datasheet do 4N25 da Vishay, Vf está entre 1,3 e 1,5V.

 

1 hora atrás, vtrx disse:

Este foi um dos artigos que li.

https://www.electronica-pt.com/arduino/acoplador-otico

 

@vtrxA, a razão do ensino com "um resistor na frente" é apenas transmitir a necessidade simples de se limitar a corrente do LED interno. Porém, um resistor limitador de corrente não é um resistor fixador de corrente. Esta acaba flutuando de acordo com a tensão. Uma solução que tem sido trabalhada é substituir tal resistor por uma fonte de corrente "constante".

[alexandre.mbm]

8 horas atrás, alexandre.mbm disse:

talvez se possa colocar um LED externo (sinalização) em série com o LED interno do optoacoplador, lá nas vagas D3+D4, desde que haja espaço na tensão da base.

 

O gerenciamento desse "espaço" para a queda de tensão 1,3+1,8 ou 1,5+2,2 seria aqui, para a base do transistor:

 

 

Mas vemos que o tal "espaço" não existe:

 

  1,3+,1,8 = 3,1V

  1,5+2,2 = 3,7V

 

Somente se um mínimo da alimentação fosse uns 4,5V.

 

Haveria uma forma simples mais ou menos controlada de elevarmos os 3,3V com um indutor?

 

Mas e o que aconteceria com os outros valores possíveis (até 24V)?

[aphawk]

5 horas atrás, alexandre.mbm disse:

Haveria uma forma simples mais ou menos controlada de elevarmos os 3,3V com um indutor?

 

Começa a complicar bastante, porque teria de implementar algum tipo de oscilador para usar esse indutor .....

 

Paulo

[vtrx]

Voltando para falar resultados.

Como as placas foram encomendadas e não tive meios de alterar(chegaram),só tive a opção de usar um resistor de 1K,deste modo o circuito responde com tensões entre 4v e 20v.

Não testei com tensão maior,mas 5 a 20 esta bom.

Não ativou com 3v mesmo usando resistor de 200omhs,e não seria prudente diminuir mais o valor e depois testar com 20v...

 

[rmlazzari58]

Em 15/04/2022 às 02:22, Tito Fisher disse:

Ola.

 

De 3.3V  para 24V é uma variação muito grande , eu limitaria uma derivação com zener de 3.3V  e calcularia o resistor do led nos 3.3 mesmo .

 

('_')

 

 

 

 

 

Ou um TL431...

 

 

[Thiago Miotto]

Em 15/04/2022 às 17:30, vtrx disse:

será conectado a saída de um 'moedeiro' onde existem versões com vários tipos de saída não ultrapassando 24v.

Que eu lembre, os moedeiros mais simples trabalham em 12V.

A não ser que você vai usar algo muito complexo, tipo equipamentos do protocolo MDB p/ vending machine.
você já escolheu o tipo de equipamento?