Como utilizar o optoacoplador 4N25 com Arduino ?

Olá tudo bom? No post de hoje vou te ensinar a como utilizar o optoacoplador 4N25 com Arduino. Ele é um componente muito importante quando estamos trabalhando com tensões diferentes em um mesmo circuito. Sabia?

Por este motivo, o seu uso acaba se tornando uma medida de segurança. Então devemos ter esse cuidado quando trabalharmos com esses circuitos combinado?

Além disso, vou buscar trazer para você, todo o funcionamento de um optoacoplador simples e quais são as vantagens de utilizá-los em projetos eletrônicos. Vamos nessa?

Funcionamento do optoacoplador 4N25

Os optoacopladores são feitos de um diodo emissor de luz (um led que pode ser visível ou infravermelho) e de um foto-transistor bipolar como este na figura abaixo:

Fonte: Datasheet 4N25

Basicamente, todos os optoacopladores irão funcionar como uma chave baseada em sinal de luz, ou seja, o que irá acionar ou não este circuito, será a luz emitida pelo led interno. Maravilha?

Portanto, essa característica acaba sendo importante, quando queremos preservar componentes sensíveis de interfaces com circuitos de maior tensão ou corrente.

Por exemplo, proteger o nosso Arduino quando vamos fazer um projeto de ligar uma lâmpada com Arduino. Alias, você sabia que temos um tutorial aqui no blog falando sobre como ligar uma lâmpada com Arduino?

Mas caso você não viu ainda, basta visitar o nosso tutorial e ver um exemplo de circuito onde o optoacoplador seria uma boa forma de proteger o seu Arduino.

• Controlando lâmpadas por controle remoto com arduino.

Continuando com o nosso optoacoplador 4N25, vamos entender agora os dois lados de um optoacoplador: Entrada e Saída.

Lado de Entrada e Saída do Optoacoplador

Saiba que todo acoplador terá sempre dois lados, onde um será o controlador e o outro o controlado. Dessa forma, o lado que vai controlar o funcionamento do outro circuito será o lado de entrada (o qual geralmente é o lado conectado ao Arduino) isso porque, com este lado conectado ao Arduino, podemos assim controlar o led que está localizado dentro do chip.

Quando fazemos passar corrente por esse led interno do chip, ele acende. Ao acender você não vai conseguir ver, mas a outra parte do chip irá detectar essa luz, e assim permitir que passe corrente no circuito localizado no lado da saída, fazendo ele funcionar.

Pinagem do optoacoplador 4N25

Agora que compreendemos sobre o funcionamento de um optoacoplador, vamos partir para o funcionamento da ligação de seus pinos para poder utilizá-lo em nosso projeto correto? Então observe a imagem abaixo:

Fonte: Br-Arduino

Veja que os pinos 1 e 2, do lado da entrada, funcionam basicamente como um led normal, o qual tem um catodo e um anodo.

Isso explica do por que ligar um resistor a ele não acha? Pois é exatamente assim que você faria para ligar um led ao Arduino por exemplo.

Mas agora que valor de resistor usar? 🤔 

Bom para isso, vamos a uma conta básica: sabendo que a tensão (V) recebida do Arduino é de 5V, e verificando no datasheet do 4N25, temos que a tensão (VF) do led é de 1,3V e que sua corrente é (IF) é 50mA.

Isso vai resultar no valor de: R = (5V – 1,3V) / 0,050A, ou seja, a resistência deve ser de 74Ω (no mínimo), conectada ao pino 1 ou ao pino 2, então colocando um resistor de 100 Ohms já está de bom tamanho!

Mas falando agora sobre os pinos 4 e 5, do lado da saída, devemos trabalhar eles como o emissor e o coletor de um transistor NPN.

Tudo bem mas e a base? 🤨

Aí que está a magia da coisa, pois a base será acionada pelo próprio acoplador, assim que ele detectar a luz do led.

Então é dessa forma que os optoacopladores permitem que um circuito controle outro, mais ou menos como um transistor ou um relé também permitem.

Contudo, diferente desses dois, o acoplador permite evitar completamente o contato elétrico entre o circuito controlador e o circuito controlado.

Isso porque, como podemos ver na imagem do seu esquemático, os comandos entre eles são passados por energia luminosa dentro do CI, não havendo nenhum caminho onde a corrente possa passar e danificar os circuitos.

Obs: Uma observação importante é que diferente dos circuitos já trabalhados no blog, esse tipo de circuito não vai haver um terra único para todos, pois quando se utiliza acoplador óptico, os circuitos podem permanecer eletricamente separados.

Datasheet 📃 

Entretanto, caso você queira obter informações mais detalhadas como temperatura do funcionamento e sobre as correntes de entradas e saídas, vou deixar para você logo abaixo no link o datasheet do optoacoplador 4N25 combinado?

• Datasheet do 4N25

Assim, vamos partir agora para um pequeno circuito.  Onde vamos buscar mostrar o funcionamento do optoacoplador utilizando o nosso Arduino.

Materiais utilizados

• 1x Optoacoplador 4N25
• 1x Arduino UNO
• 2x Resistor 330Ohms
• 1x Bateria (6V)
• Jumper’s

Circuito do Projeto

Agora sobre o circuito que iremos montar hoje, ele se encontra na imagem abaixo e como você pode ver, temos o lado de entrada (pino 1 do 4N25) conectado ao pino 13 do Arduino. Agora com relação ao lado de saída (pino 5 do 4N25) foi ligada ao led do circuito. Mas também, temos dois terras, um para cada circuito!

Fonte: AutoCore Robótica

Código do Projeto Comentado

/*
    Projeto: Utilizando OptoAcoplador com Arduino
    Autor: Danilo Nogueira - AutoCore Robótica
    Data: 20/09/2018
    Domínio Publico.
*/

// Pino onde está conectado o pino 1 do Opto
int Pin_Opto = 13;

void setup() {
  // Aqui estamos declarando este pino como saída, pois vamos mandar pulsos para o opto
  pinMode(Pin_Opto, OUTPUT);
}

// Loop para controlar a piscada do led
void loop() {
  digitalWrite(Pin_Opto, HIGH);   
  delay(1000);                       
  digitalWrite(Pin_Opto, LOW);    
  delay(1000);                       
}

Conclusão

Por fim, para encerrar este post, trago à você um vídeo do nosso canal no YouTube. No qual mostra o funcionamento do circuito e, perceba que o led só começa a piscar, quando realizamos o chaveamento do led interno do opto acoplador, ou seja, se isso não acontece o circuito a ser acionado, ou seja, o led nada sofre.

E ai? Gostou? Caso tenha ficado algo incompleto para você, deixe seu comentário 📝

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Forte abraço!