Módulo Optoacoplador 8 Canales PC817

El propósito principal del aislamiento galvánico en este módulo, logrado mediante los optoacopladores PC817, es crear una barrera eléctrica completa entre el circuito de entrada (control) y el circuito de salida (potencia). Esto significa que no hay una conexión eléctrica directa o un camino de conducción entre ambos lados. Los beneficios son:

• Protección de Circuitos Sensibles: Protege tu microcontrolador (que opera a 3.3V o 5V) de voltajes más altos (hasta 24V en la salida) o de picos de voltaje/corriente que puedan ocurrir en el lado de la carga (ej. al conmutar relés o motores).
• Eliminación de Lazos de Tierra (Ground Loops): Ayuda a prevenir problemas causados por diferencias de potencial de tierra entre el circuito de control y el de potencia, que pueden introducir ruido.
• Reducción de Interferencias Electromagnéticas (EMI): Limita la propagación de ruido eléctrico desde el lado de potencia (que puede tener cargas ruidosas) hacia el lado de control, asegurando un funcionamiento más estable del microcontrolador.

En esencia, permite pasar una señal de un circuito a otro sin conexión eléctrica entre ellos. Con 5 V en la entrada, la salida sirve como señal de control hacia la entrada de otra placa, no para alimentar cargas. Para mover una carga necesitas una etapa de potencia aparte. Según el vendedor de la placa, el jumper de cada canal une la tierra de entrada con la de salida, y para que el aislamiento sea completo hay que sacarlo.

Un optoacoplador PC817 consta de dos componentes principales dentro de un mismo encapsulado, ópticamente acoplados pero eléctricamente aislados:

1. Un Diodo Emisor de Luz (LED) Infrarrojo: En el lado de entrada.
2. Un Fototransistor NPN: En el lado de salida.

Principio de Funcionamiento: Cuando se aplica una señal de activación a una entrada del módulo (INx), esta señal hace que fluya corriente a través del LED interno del optoacoplador PC817 correspondiente. El LED emite luz infrarroja que incide sobre la base del fototransistor. Esta luz hace que el fototransistor conduzca, permitiendo el flujo de corriente entre su colector y emisor.
Señal de Salida (OUTx):

• La salida (OUTx) se activa (es decir, conduce a tierra o a un nivel bajo) cuando la entrada (INx) correspondiente recibe un voltaje positivo respecto de G. Esto significa que cuando aplicas un nivel ALTO a un pin INx, el LED del optoacoplador se enciende. Con 5 V pasan unos 0,7 mA y el canal se enciende. Los 3,3 V de un ESP32 quedan bajo el mínimo de 3,6 V de la entrada.
• Cuando el fototransistor del PC817 se activa, su colector (conectado a la salida OUTx, rotulada V1 a V8 en la placa) se conectará a la referencia de tierra del lado de salida (GND_salida, que debe estar presente).
• Por lo tanto, si conectas al pin OUTx una entrada lógica con su resistencia de pull up a una fuente positiva del lado de salida, esa entrada leerá un nivel BAJO cuando INx reciba voltaje, porque OUTx se irá a BAJO (GND). Con 5 V en la entrada, la salida sirve como señal de control hacia la entrada de otra placa, no para alimentar cargas.

La salida es esencialmente un interruptor del lado bajo (low side switch) en el lado aislado.

Cada entrada se enciende con un voltaje positivo entre IN y G. Conecta el pin digital del Arduino a IN y un GND del Arduino a G.

1. Encender el canal: escribe un nivel ALTO (digitalWrite(pin, HIGH);). Con los 5 V de un Arduino Uno pasan unos 0,7 mA por el LED del canal.
2. Apagar el canal: escribe un nivel BAJO (digitalWrite(pin, LOW);).

Con 5 V en la entrada, la salida sirve como señal de control hacia la entrada de otra placa, no para alimentar cargas. La placa no tiene pin VCC. Los 3,3 V de un ESP32 quedan bajo el mínimo de 3,6 V de la entrada.

Las salidas (OUT1 a OUT8) de este módulo optoacoplador trabajan con un voltaje de hasta 24V en el lado de la salida. La corriente de salida depende de la que pasa por el LED de entrada. Con 5 V en la entrada pasan unos 0,7 mA por el LED. Con 5 V en la entrada, la salida sirve como señal de control hacia la entrada de otra placa, no para alimentar cargas.
La hoja de datos de Sharp da 50 mA de colector y 80 V entre colector y emisor como máximos absolutos del PC817. No son valores de trabajo de esta placa.
Para saber si son adecuadas para controlar directamente:

• Relés: No con la señal de 5 V de un microcontrolador. Una bobina de relé pide mucha más corriente que la que entrega esta salida. Usa la salida para activar un transistor, un MOSFET o un driver que mueva el relé.
• Motores Pequeños DC: No directo. Usa la salida como señal para un driver de motor (como un L298N o un MOSFET de potencia).
• Solenoides: Igual que los relés, necesitan una etapa de potencia aparte.
• LEDs de Potencia (con resistencias): No directo. Una tira LED necesita un MOSFET o un driver entre la salida y la carga.

Con 12 V o 24 V en la entrada pasa más corriente por el LED, pero la salida sigue sirviendo como señal. Para mover una carga usa una etapa de potencia aparte.

La conexión se realiza de la siguiente manera:
Lado de Entrada (Control y Microcontrolador):

• VCC (Entrada): Esta placa no tiene pin VCC. Cada canal se alimenta con el voltaje que llega entre IN y G.
• GND (Entrada): Conecta la tierra (GND) de tu microcontrolador al borne G de entrada.
• IN1 a IN8: Conectar a los pines de salida digital de tu microcontrolador. Un pin de 5 V enciende el canal. Los 3,3 V de un ESP32 quedan bajo el mínimo de 3,6 V de la entrada.

Lado de Salida (Carga y Potencia):

• Las salidas OUT1 a OUT8 actúan como interruptores del lado bajo. Esto significa que cuando un canal está activo, su pin OUTx se conecta a la tierra del lado de salida.
• Conexión de la Carga: Con 5 V en la entrada, la salida sirve como señal de control hacia la entrada de otra placa, no para alimentar cargas. Conecta una resistencia de pull up entre el pin OUTx (V1 a V8 en la placa) y el positivo del lado de salida, y lleva OUTx a la entrada lógica de la otra placa o de un driver. Ese positivo tiene que ser un voltaje que esa entrada acepte.
• Tierra de la Carga (GND_salida): La tierra de la fuente de alimentación de tus cargas (el negativo de tu fuente de 12V o 24V) tiene que ir conectada al borne G del lado de salida, que según el vendedor es el emisor del fototransistor de cada canal. El GND de entrada y el GND de salida quedan separados eléctricamente por los optoacopladores solo con el jumper del canal sacado.

Según el vendedor de la placa, el jumper de cada canal une la tierra de entrada con la de salida. Puesto, las dos tierras quedan conectadas y el canal no está aislado. Sácalo para que el GND del lado de entrada (microcontrolador) y el GND del lado de salida (carga) queden separados. Sin embargo, para que el fototransistor conmute correctamente una carga, el circuito de salida debe tener su propia referencia de tierra completa.

No directo. Esta placa no tiene pin VCC, cada entrada lleva en serie una resistencia de 3 kΩ, un LED indicador y el LED del PC817, y el vendedor la especifica para entradas de 3,6 V a 24 V.

• Alimentación del Módulo (VCC entrada): No hay pin VCC que conectar. Cada canal toma la energía de la señal que llega entre IN y G.
• Señales Lógicas (INx): Los 3,3 V de un ESP32 quedan bajo el mínimo de 3,6 V de la entrada. Con 5 V, como los de un Arduino Uno, pasan unos 0,7 mA y el canal sí se enciende. El LED interno del PC817 tiene un voltaje directo (V_F) de 1,2 V típico y 1,4 V máximo a 20 mA según la hoja de datos de Sharp, y a eso se suma la caída del LED indicador.

Para usar la placa con un ESP32 necesitas un transistor o un conversor de nivel que entregue 5 V o más en cada IN.

Un módulo optoacoplador de 8 canales es particularmente ventajoso en:

• Control de Múltiples Relés de Potencia: Cuando necesitas llevar señales aisladas desde un microcontrolador a los drivers de un banco de relés que activan cargas AC o DC (motores, luces, solenoides). La placa no mueve las bobinas por sí sola.
• Interfaces de Entrada/Salida para PLCs o Microcontroladores Industriales: Para recibir señales de sensores que operan a voltajes diferentes o para mandar la señal a los drivers de actuadores, protegiendo la CPU del PLC o MCU.
• Automatización de Maquinaria: Donde se requiere la interconexión segura entre sistemas de control digital y actuadores o sensores en un entorno eléctricamente ruidoso.
• Sistemas de Control de Iluminación (señales de encendido y apagado): Para aislar las señales de control de los drivers de iluminación. No sirve para una línea DMX, porque el vendedor de la placa la especifica hasta 4 kHz, con 18 µs de subida y de bajada.
• Proyectos de Robótica con Múltiples Actuadores: Para mandar señales aisladas a los drivers de varios motores pequeños, válvulas o indicadores, manteniendo el aislamiento entre la lógica de control y los periféricos de potencia.
• Separación de Tierras: En sistemas donde es necesario evitar lazos de tierra o donde los circuitos de control y potencia tienen fuentes de alimentación y tierras completamente separadas. Para eso hay que sacar el jumper de cada canal, que une las dos tierras.

Su capacidad de manejar 8 canales en un solo módulo compacto lo hace eficiente en términos de espacio y cableado para aplicaciones con múltiples señales aisladas.