L’optoaccoppiatore: cos’è e come funziona?
Un optoaccoppiatore, noto anche come optoisolatore, è un componente elettronico che utilizza la luce per trasmettere un segnale tra circuiti con potenziali di tensione diversi. In questo modo, fornisce un isolamento galvanico, importante nei sistemi di automazione industriale, nei PLC o nei convertitori di frequenza, tra gli altri.
Il più semplice optoaccoppiatore è costituito da un LED (solitamente a infrarossi) e da un fotorilevatore – ad esempio un fototransistor, un fotodiodo o un fototristor. Quando la corrente passa attraverso il diodo, questo emette una radiazione che cade direttamente sull’elemento ricevente, innescando una reazione elettrica. Il tutto è solitamente racchiuso in un involucro opaco per evitare interferenze esterne.
Un esempio tipico è l’optoaccoppiatore PC817, estremamente popolare nei semplici circuiti di separazione dei segnali, anche nei progetti amatoriali che utilizzano Arduino.
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optoaccoppiatori – applicazioni in automazione ed elettronica
- Isolamento galvanico dei segnali – permette di isolare i segnali di controllo a bassa tensione dai circuiti di potenza come i relè o i triac.
- Lettura sicura dei segnali – utilizzata, ad esempio, per leggere lo stato di limitatori, fotorelè o sensori di posizionamento.
- Comunicazione nei sistemi industriali – consente il trasferimento di dati tra moduli con isolamento galvanico, ad esempio nelle interfacce RS232, RS485 o CAN.
- Monitoraggio dello stato delle linee di I/O nei PLC: consente di rilevare le tensioni di ingresso senza il rischio che i circuiti vengano danneggiati da sovratensioni.
- Protezione del microcontrollore – un’applicazione popolare nei progetti di optoaccoppiatori Arduino, dove la separazione protegge l’elettronica da picchi di tensione.
Gli optoaccoppiatori sono disponibili anche in versioni specializzate, come l’optoaccoppiatore a fessura, utilizzato nei rilevatori di movimento, negli encoder e nei sistemi di conteggio. Grazie alla fessura nell’alloggiamento, è possibile rilevare un flusso di luce intermittente (ad esempio da un disco a impulsi). Questi componenti sono utilizzati, ad esempio, nelle macchine automatiche per l’imballaggio e nei sistemi di controllo della posizione.
Come posso controllare l’optoaccoppiatore con un misuratore?
- Test LED – imposta lo strumento sulla funzione di test LED. Applica le sonde ai pin di ingresso dell’optoaccoppiatore: positivo all’anodo (A), negativo al catodo (K). Se il componente è operativo, dovresti vedere una caduta di tensione di circa 1,1 V (per un diodo IR).
- Verifica del fototransistor – collega il lato di ingresso dell’optoaccoppiatore a un alimentatore (ad esempio 5 V con un resistore di limitazione della corrente) e il lato di uscita (collettore-emettitore) a un misuratore in modalità di misurazione della tensione continua. Quando
il percorso ottico è coperto , la tensione dovrebbe aumentare (assenza di conduzione). Quando il LED è scoperto o acceso, la tensione diminuisce, indicando che il fototransistor sta funzionando. - Test dell’optoaccoppiatore a fessura: si procede allo stesso modo, ma invece di coprire l’alloggiamento, si inserisce una sottile striscia di carta o un elemento di plastica nella fessura. La variazione della conduzione in base alla presenza di un’ostruzione conferma il corretto funzionamento.
Nella pratica, spesso si utilizzano tester per semiconduttori o un semplice alimentatore da laboratorio con un interruttore. Vale anche la pena di verificare la presenza di un cortocircuito tra il lato di ingresso e quello di uscita, poiché si tratta di uno dei guasti più comuni dovuti a danni termici all’alloggiamento dell’optoaccoppiatore.
L’optoaccoppiatore: caratteristiche e guasti tipici
La maggior parte degli optoaccoppiatori sono componenti molto resistenti, ma possono guastarsi a causa di un sovraccarico termico, di una sovratensione o di un sovraccarico di corrente prolungato. Dal punto di vista di un tecnico dell’assistenza, è utile conoscere i sintomi più comuni del loro guasto:
- Nessuna commutazione o conduzione in uscita, nonostante l’alimentazione corretta del LED in ingresso.
- Cortocircuito permanente in uscita – caratteristica dei fototransistor difettosi.
- Nessuna conduzione attraverso il LED – nessuna corrente di polarizzazione, che impedisce il funzionamento dell’intero circuito.
- Forature tra il lato di ingresso e quello di uscita – perdita di isolamento dell’involucro, solitamente dovuta a un riscaldamento eccessivo.
La diagnosi di questi guasti è una pratica quotidiana nei servizi di automazione industriale.
Noi di RGB Electronics ripariamo sistemi di controllo completi – moduli I/O, schede di potenza, inverter, PLC – in cui gli optoaccoppiatori giocano un ruolo fondamentale, garantendo la separazione dei segnali e la sicurezza delle comunicazioni.
Un optoaccoppiatore efficiente e scelto correttamente spesso determina l ‘affidabilità dell’intero sistema di automazione.
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