Jednostavan krug galvanske izolacije za TV. Šta je galvanska izolacija

Savremeni život je nezamisliv bez televizije. U mnogim stanovima možete pronaći dva, a ponekad i tri televizijska prijemnika. Kablovska televizija je posebno popularna. Ali šta ako trebate da povežete nekoliko televizora na jedan antenski kabl? Prirodno je koristiti „kinesku“ duplu ili čak majicu.

Na primjer, poput ovog:

Upravo sam takav dupli razdjelnik instalirao na dva televizora za prijem kablovskih kanala. Međutim, kvalitet prijema ostavljao je mnogo da se poželi; ako su kanali prvog metarskog raspona prikazani podnošljivo, onda su kanali drugog i UHF raspona primljeni sa jakim slabljenjem signala. Nakon što sam rastavio razdjelnik, pronašao sam u njemu mali dvostruki feritni prsten i nekoliko zavoja jednožilne žice:

Uređaj je visokofrekventni transformator sa antifaznim namotom. I u teoriji bi trebao isključiti međusobni utjecaj ulaznih kola za prijem RF signala, ali ga je zapravo samo oslabio, očito zbog činjenice da je postojala galvanska veza

Odlučio sam zamijeniti transformator običnim keramičkim kondenzatorima (crvene zastavice) nominalne vrijednosti od nekoliko pikofarada, čime sam eliminirao ovu galvansku vezu:

Moje iznenađenje nije imalo granica, oba televizora su prikazana kao da samo jedan radi, tj. ni najmanji nagoveštaj međusobnog uticaja i odličan prijem na svim bendovima.

Kontejneri se uklapaju u kućište razdjelnika:

Jedino za šta krivim sebe je zašto mi ova ideja nije pala ranije.

International Rectifier, dizajner i proizvođač energetske elektronike od 1947. godine, proizvodi ogroman raspon opto-releja za sve vrste primjena. Najpopularnije od njih mogu se podijeliti u sljedeće grupe:

  • Brzo djelovanje (PVA, PVD, PVR);
  • Opće namjene (PVT);
  • Niskonaponska srednja snaga (PVG, PVN);
  • Visok napon moćan (PVX).

PVA33: brzi relej
za prebacivanje signala

AC relejna serija PVA33— jednopolni, normalno otvoren. Dizajniran za opće potrebe prebacivanja analognog signala.

Princip rada uređaja je sledeći (slika 1). Napon primijenjen na ulaz releja uzrokuje da struja teče kroz LED diodu galijum arsenida (GaAlAs), što rezultira intenzivnim sjajem potonjeg. Svjetlosni tok pogađa integrirani fotonaponski generator (IGG), koji stvara razliku potencijala između kapije i izvora izlaznog prekidača, čime se potonji prenosi u provodljivo stanje. Snažni MOSFET tranzistori (HEXFET - patentirana IR tehnologija) se koriste kao izlazni prekidači. Na ovaj način se postiže potpuna galvanska izolacija ulaznih kola od izlaznih kola.

Rice. 1.

Prednosti ovakvog rješenja u odnosu na konvencionalne elektromehaničke i rele releje su značajno povećanje vijeka trajanja i brzine, smanjenje gubitaka snage i minimiziranje veličine. Ove prednosti poboljšavaju kvalitet proizvoda razvijenih za različite primjene, kao što su multipleksiranje signala, automatizirana oprema za testiranje, sistemi za prikupljanje podataka i drugi.

Nivo napona koji releji ove serije mogu uključiti nalazi se u rasponu od 0 do 300 V (amplituda vrijednost) i naizmjenične i jednosmjerne struje. U ovom slučaju, minimalni nivo je određen (pri konstantnoj struji) otporom kanala izlaznih tranzistora, koji u prosjeku iznosi oko 1 Ohm (maksimalno do 20 Ohma).

Dinamičke karakteristike uređaja određene su vremenom uključivanja i isključivanja koje iznosi oko 100 μs. Dakle, zajamčena frekvencija uključivanja releja može doseći 500 Hz ili više.

Maksimalna frekvencija komutiranog signala ovisi uglavnom o frekvencijskim karakteristikama korištenih tranzistora i za MOS prekidače doseže stotine kiloherca. Releji se isporučuju u 8-pin DIP paketima i dostupni su u dvije verzije: kroz rupu i za površinsku montažu.

PVT312: telekomunikacijski relej
opće namjene

Fotoelektrični relej PVT312, jednopolni, normalno otvoren, može se koristiti i na jednosmernu i naizmeničnu struju.

Ovaj poluprovodnički relej je posebno dizajniran za upotrebu u telekomunikacionim sistemima. Relejna serija PVT312L(sa sufiksom "L") koriste aktivno strujno ograničenje strujnog kola, što im omogućava da izdrže prolazne strujne udare. PVT312 je dostupan u 6-pin DIP paketu.

Primjene: telekomunikacijski ključevi, okidači, opća sklopna kola.

Šeme povezivanja mogu biti tri tipa (slika 2). U prvom slučaju, dva ključa čipa su povezana u seriju. Zbog simetrije, ovo omogućava rezultujućem kolu da prebaci naizmenični napon. Ovaj tip kola naziva se veza tipa "A". Tip “B” se razlikuje po tome što se koristi samo jedan od dva ključa čipa. To vam omogućava da prebacite veću, ali samo jednosmjernu struju. U trećoj opciji (tip “C”), ključevi su povezani paralelno, čime se povećava maksimalna moguća vrijednost struje.


Rice. 2.

PVG612: niskonaponski srednjenaponski relej
napajanje za AC

Serija fotoelektričnih releja PVG612 - unipolarni, normalno otvoreni poluprovodnički releji. Kompaktni uređaji serije PVG612 koriste se za izolovano prebacivanje struja do 1 A sa naponima od 12 do 48 V AC ili DC.

Releji ovog tipa su zanimljivi po tome što su sposobni prebacivati ​​relativno velike (za ovaj tip uređaja) naizmjenične struje, uz održavanje radne brzine svojstvene rješenjima baziranim na MOS tranzistorima.

PVDZ172N: medij niskog napona
napajanje za DC

Releji ove serije (slika 3), za razliku od gore opisanih, dizajnirani su za prebacivanje struja samo konstantnog polariteta sa snagom do 1,5 A i naponom do 60 V. Na primjer, ovi releji se koriste za upravljanje rasvjetni uređaji, motori, grijači itd. .d.

Rice. 3.

PVDZ172N Dostupan u normalno otvorenom, jednopolnom dizajnu u 8-pin DIP paketima.

Ostale moguće primjene: audio oprema, izvori napajanja, računari i periferni uređaji.

PVX6012: za teška opterećenja

Za velika niskofrekventna opterećenja, IR nudi fotoelektrični relej PVX6012(Sl. 4) (jednopolni, normalno otvoreni). Uređaj koristi izlazni prekidač baziran na izolovanom bipolarnom tranzistoru (IGBT), koji omogućava postizanje niskog pada napona u uključenom stanju i niske struje gubitaka u zatvorenom stanju pri prilično velikoj radnoj brzini (7 ms uključeno / 1 ms isključen).

Rice. 4.

PVX6012 je dostupan u 14-pinskom DIP paketu, koji, zanimljivo, koristi samo četiri pina – ovo rješenje omogućava bolje hlađenje uređaja.

Glavne primjene uključuju: opremu za testiranje; industrijska kontrola i automatizacija; zamjena elektromehaničkih releja; zamjena živinih releja.

PVI: foto izolator za eksternu
tasteri velike snage

Uređaji ove serije nisu releji u pravom smislu te riječi. Odnosno, nisu u stanju da komutiraju velike tokove energije uz pomoć malih. Oni samo obezbeđuju galvansku izolaciju ulaza od izlaza, pa otuda i njihov naziv - fotoelektrični izolator (slika 5).


Rice. 5.

Zašto je takva „nepouzdanost“ neophodna? Činjenica je da uređaji serije PVI proizvode, po prijemu ulaznog signala, električni izolirani jednosmjerni napon, koji je dovoljan za direktnu kontrolu kapija MOSFET-a velike snage i IGBT-a. Zapravo, ovo je opto-relej, ali bez izlaznog prekidača, za koji programer može koristiti zasebni tranzistor prikladan za njegovu snagu.

PVI su idealni za aplikacije koje zahtijevaju prebacivanje velike struje i/ili visokog napona sa optičkom izolacijom između upravljačkog kola i strujnih kola velike snage.

Osim toga, serijski izolator PVI1050N sadrži dva istovremeno kontrolisana izlaza, što omogućava njihovo serijsko ili paralelno povezivanje kako bi se obezbedila veća kontrolna struja (MOC) ili viši upravljački napon (IGT). Tako, zapravo, možete dobiti izlazni signal od 10 V/5 μA kada se povežete u seriju i 5 V/10 μA kada se povežete paralelno.

Dva izlaza PVI1050N mogu se koristiti odvojeno, pod uslovom da razlika potencijala između izlaza ne prelazi 1200 VDC.Izolacija ulaza i izlaza je 2500 VDC.

Uređaji ove serije se proizvode u 8-pin DIP paketima i koriste se u organizaciji upravljanja snažnim opterećenjima, pretvaračima napona itd.

PVR13: dvostruki brzi relej

Glavna karakteristika ove serije je prisustvo dva nezavisna releja u jednom kućištu (slika 6), od kojih se svaki može povezati kao tip “A”, “B” ili “C” (za objašnjenje tipova, vidi gore u opisu PVT312). Maksimalni uklopni napon 100 V (DC/AC), struja 300 mA. Inače, ovaj relej je po obimu i karakteristikama blizak PVA33 i takođe je namenjen za prebacivanje analognih signala srednje frekvencije (do stotine kiloherca).

Rice. 6.

Dostupan u DIP paketima sa 16 pinova sa pinovima za montažu kroz otvor.

Glavne karakteristike IR optoelektronskih releja prikazane su u tabeli 1.

Tabela 1. Parametri IR optoelektronskih releja

Karakteristike PVA33 PVT312 PVG612N PVDZ172N PVX6012
Ulazne karakteristike
Minimalna upravljačka struja, mA 1…2 2 10 10 5
Max. kontrolna struja za boravak u zatvorenom stanju, mA 0,01 0,4 0,4 0,4 0,4
Raspon kontrolne struje (potrebno ograničenje struje!), mA 5…25 2…25 5…25 5…25 5…25
Maksimalni reverzni napon, V 6 6 6 6 6
Izlazne karakteristike
Raspon radnog napona, V 0…300 0…250 0…60 0…60 (konstantno) 280 (AC)/400 (DC)
Maksimalna trajna struja opterećenja na 40°C, A 0,15 - - 1,5 1
A conn. (post ili varijabla) - 0,19 1 - -
U vezi (brzo.) - 0,21 1,5 - -
Sa vezom (brzo.) - 0,32 2 - -
Maksimalna impulsna struja, A - - 2,4 4 nije ponavljanje. 5 A (1 sek.)
Otpor u otvorenom stanju, ne više, Ohm 24 - - 0,25 -
A conn. - 10 0,5 - -
U vezi - 5,5 0,25 - -
Sa vezom - 3 0,15 - -
Otpor u zatvorenom stanju, ne manji, MOhm 10000 - 100 100 -
Vrijeme uključivanja, ne više. gospođa 0,1 3 2 2 7
Vrijeme gašenja, ne više, ms 0,11 0,5 0,5 0,5 1
Izlazni kapacitet, ne više, pF 6 50 130 150 50
Brzina porasta napona, ne manje, V/µs 1000 - - - -
Ostalo
Električna čvrstoća izolacije "ulaz-izlaz", V (SCR) 4000 4000 4000 4000 3750
Otpor izolacije, ulaz-izlaz, 90 V DC, ohma 1012 1012 1012 1012 1012
Ulazno-izlazni kapacitet, pF 1 1 1 1 1
Maksimalna temperatura kontaktnog lemljenja, °C 260 260 260 260 260
Radna temperatura, °C -40…85 -40…85 -40…85 -40…85 -40…85
Temperatura skladištenja, °C -40…100 -40…100
-40…100
-40…100 -40…100

Primjena optoelektronskih releja IR

Kontrolni sistemi. U ACS sučeljima, jedan od gorućih problema je organizacija komunikacije između upravljačkih i komutiranih kola, osiguravajući pouzdanu galvansku izolaciju. Odnosno, potrebno je organizirati prijenos informacija (na primjer, signala aktuatoru) bez električnog kontakta. Jedan od prvih uređaja ove vrste bili su elektromehanički releji, u kojima se informacija prenosila putem magnetnog polja. Međutim, prisustvo mehaničkih delova dovelo je do iskrenja kontakata i niskih performansi takvih sistema.

Korišćenje prenosa signala kroz svetlosni tok (optoelektronski releji) u interfejsima automatizovanog sistema upravljanja (Sl. 7) u poređenju sa elektromehaničkim prekidačima obezbeđuje veću pouzdanost, brzinu prebacivanja, izdržljivost i bolje pokazatelje težine i veličine; a prednost u poređenju sa elektronskim prekidačima je odsustvo zajedničke tačke i međusobnog uticaja kola pri komutaciji.

Rice. 7.

Prisustvo galvanske izolacije u upravljačkom sistemu jedno je od bitnih svojstava prekidača, jer omogućava vam stvaranje odvojenih kontrolnih tokova, što zauzvrat omogućava da se osigura električna neovisnost informacija i izvršnih zona sistema. Optička galvanska izolacija izoluje mikroelektronsku upravljačku opremu od visokostrujnih i visokonaponskih kola perifernih izvršnih uređaja, što dovodi do povećanja otpornosti na buku, vijeka trajanja i smanjenja cijene takve opreme.


Rice. 8.

Još jedna neophodna funkcija u mjernoj opremi je prebacivanje režima rada (mjerni opseg, pojačanje, vrsta priključka, itd.), što se prethodno izvodilo mehanički. Na primjer, za mjerenje napona, voltmetar je priključen na kolo paralelno, dok se za mjerenje struje mjerna oprema mora spojiti serijski na kolo. U nekim instrumentima, za implementaciju takvog prekidača, bilo je potrebno koristiti još jedan ulaz, mehanički prebacujući mjernu liniju. Ovo je prilično nezgodno ako se mjerni parametar često mijenja, pa korištenje optoelektronskih releja može efikasno riješiti ovaj problem, značajno povećavajući jednostavnost korištenja uređaja.

S druge strane, u sistemima za prikupljanje podataka potreba za korištenjem opto-releja često je posljedica velike vjerovatnoće oštećenja osjetljivih ulaznih kola mjerne opreme (analogno-digitalni i frekventni pretvarači). Takav neželjeni efekat može nastati, na primjer, zbog velike dužine provodnika od primarnog pretvarača do mjernog elementa, što doprinosi indukciji elektrostatičkih smetnji. Osim toga, značajan uticaj mogu imati i prolazni procesi prilikom uključivanja/isključivanja opreme i greške u njenoj upotrebi, na primjer, prisustvo ulaznog signala velike amplitude tokom nestanka struje.

Svi ovi faktori dovode do potrebe za korištenjem galvanske izolacije. Primjer je relej serije PVT312L sa ugrađenim aktivnim krugom za suzbijanje valovitosti struje, koji se može efikasno koristiti u uređajima povezanim s dugim provodnicima ili koji rade u teškim elektromagnetnim uvjetima (žičani sustavi za nadzor okoliša u preduzećima, industrijski mjerni pretvarači).

Telekomunikacije. Upotreba opto-releja u oblasti komunikacija također je obećavajuće područje. Postoji nekoliko jedinstvenih funkcija koje se mogu efikasno implementirati koristeći prednosti opto releja. Ovo uključuje galvansku izolaciju između modema i telefonske linije kako bi se spriječila oštećenja povezana s elektrostatičkim (uključujući munje) pražnjenjima; implementacija specifičnih funkcija telefonske opreme (pulsno i tonsko biranje, povezivanje i određivanje statusa linije) itd.

Zaključak

Posljednjih godina postoji trend stalnog povećanja potražnje za optoelektronskim relejima iz IR. Glavni potrošači čvrstih releja su industrijski divovi naše zemlje - preduzeća za proizvodnju instrumenata i transporta, velike državne korporacije Rostelecom, Rosatom, Ruske željeznice. Proizvođači cijene praktičnost i visoke tehničke performanse IR releja za industrijsku primjenu.

S druge strane, zahtjevi za pouzdanošću elektronske opreme iz vojne i svemirske industrije stalno rastu. Pitanje je vrlo relevantno, koje zahtijeva specifična tehnička rješenja koja će smanjiti kvarove opreme tokom rada. Nitko od stručnjaka ne sumnja da poluprovodnički releji mogu povećati pouzdanost opreme posebne namjene.

Serija članaka sastoji se od tri dijela:

Interferencija u kolima.

Tokom normalnog rada elektronskog uređaja može doći do smetnji u kolu.

Smetnje ne samo da mogu ometati normalan rad uređaja, već i dovesti do njegovog potpunog kvara.


Rice. 1. Smetnje u korisnom signalu.

Možete vidjeti smetnje na ekranu osciloskopa tako što ćete ih uključiti u dio strujnog kruga koji se proučava (slika 1). Trajanje interferencije može biti ili vrlo kratko (nekoliko nanosekundi, tzv. „igle“) ili vrlo dugo (nekoliko sekundi). Oblik i polaritet smetnji također variraju.
Širenje (prolazak) smetnji se događa ne samo duž žičanih veza kola, već ponekad čak i između dijelova kola koji nisu povezani žicama. Osim toga, smetnje se mogu preklapati i sabirati jedna drugoj. Dakle, jedna slaba smetnja možda neće uzrokovati kvar u krugu uređaja, ali istovremeno nakupljanje nekoliko slabih nasumičnih smetnji dovodi do nepravilnog rada uređaja. Ova činjenica višestruko otežava traženje i otklanjanje smetnji, jer poprima još više slučajni karakter.

Izvori smetnji se mogu grubo podijeliti:

  • Vanjski izvor smetnji. Snažan izvor elektromagnetnog ili elektrostatičkog polja u blizini uređaja može uzrokovati kvar elektronskog uređaja. Na primjer, pražnjenje groma, uključivanje releja velike struje ili električno zavarivanje.
  • Unutrašnji izvor smetnji. Na primjer, kada uključite/isključite reaktivno opterećenje (električni motor ili elektromagnet) u uređaju, ostatak kruga može pokvariti rad. Neispravan programski algoritam takođe može biti izvor internih smetnji.

Za zaštitu od vanjskih smetnji, struktura ili njeni pojedinačni dijelovi se postavljaju u metalni ili elektromagnetski štit, a koriste se i rješenja kola manje osjetljivih na vanjske smetnje. Korištenje filtara, optimizacija algoritma rada, promjene u konstrukciji cijelog kola i položaja njegovih dijelova međusobno pomažu u borbi protiv internih smetnji.
Ono što se smatra vrlo elegantnim nije neselektivno potiskivanje svih smetnji, već njihovo namjerno usmjeravanje na ona mjesta u krugu gdje će nestati bez nanošenja štete. U nekim slučajevima, ovaj put je mnogo jednostavniji, kompaktniji i jeftiniji.

Procjena vjerovatnoće smetnji u strujnim krugovima i načina za njihovo sprječavanje nije jednostavan zadatak, koji zahtijeva teorijsko znanje i praktično iskustvo. Ali ipak, možemo čvrsto reći da se vjerovatnoća smetnji povećava:

  • s povećanjem uključene struje ili napona u kolu,
  • sa povećanjem osetljivosti delova kola,
  • uz povećanje performansi korištenih dijelova.

Kako se ne bi ponovio gotov dizajn zbog čestih kvarova, bolje je upoznati se s mogućim izvorima i putevima smetnji u fazi projektiranja kola. Budući da je otprilike polovina svih manifestacija smetnji povezana s „lošim“ napajanjem, najbolje je započeti projektiranje uređaja odabirom metode za napajanje njegovih dijelova.

Smetnje u strujnim krugovima.

Slika 2 prikazuje tipičan blok dijagram elektronskog uređaja koji se sastoji od izvora napajanja, upravljačkog kruga, drajvera i aktuatora.
Većina najjednostavnijih robota iz serije na ovoj stranici izgrađena je prema ovoj shemi.


Rice. 2. Zajedničko napajanje upravljačkog i pogonskog dijela.

U takvim krugovima možemo uvjetno razlikovati dva dijela: upravljanje i napajanje. Upravljački dio troši relativno malo struje i sadrži upravljačka ili računalna kola. Energetski dio troši znatno više struje i uključuje pojačalo i terminalno opterećenje.
Pogledajmo detaljnije svaki dio kruga.


Rice. 2 a.

Napajanje(Sl. 2 a.) mogu biti “baterije” ili napajanje mrežnog transformatora. Napajanje također može uključivati ​​stabilizator napona i mali filter.


Rice. 2 b.

Upravljački krug- ovo je dio kola (slika 2 b.), gdje se svaka informacija obrađuje u skladu s radom algoritma. Ovdje mogu doći i signali iz vanjskih izvora, na primjer, iz nekih senzora. Sam upravljački krug se može sklopiti pomoću mikrokontrolera ili drugih mikro krugova, ili pomoću diskretnih elemenata.

Komunikacijske linije oni jednostavno povezuju upravljački krug sa upravljačkim uređajem, odnosno, to su samo ožičenje ili staze na štampanoj ploči.


Rice. 2. vek

Aktuator(Slika 2 c.) je često mehanizam koji pretvara električni signal u mehanički rad, kao što je električni motor ili elektromagnet. To jest, aktuator pretvara električnu struju u drugi oblik energije i obično troši relativno veliku struju.


Rice. 2 godine

Pošto je signal iz upravljačkog kola vrlo slab, tako drajver ili pojačalo(Slika 2 d) sastavni je dio mnogih šema. Drajver se može napraviti, na primjer, koristeći samo tranzistor ili poseban čip, ovisno o vrsti aktuatora.


Po pravilu, glavni izvor jakih smetnji je aktuator. Smetnje koje se ovde pojavljuju, nakon što prođu kroz drajver, šire se dalje duž magistrale (smetnje na slici 2 je šematski prikazano narandžastom strelicom). A pošto se upravljački krug napaja iz istog izvora napajanja, postoji velika vjerovatnoća da će ova smetnja uticati i na njega. To jest, na primjer, smetnja koja se pojavljuje u motoru proći će kroz upravljački program i može dovesti do kvara u upravljačkom krugu.
U jednostavnim krugovima dovoljno je postaviti veliki kondenzator od oko 1000 μF i keramički kondenzator od 0,1 μF paralelno s izvorom napajanja. Oni će djelovati kao jednostavan filter. U krugovima sa strujama potrošnje od oko 1 amper ili više, da biste zaštitili od jakih smetnji složenih oblika, morat ćete instalirati glomazni, složeni filter, ali to ne pomaže uvijek.
U mnogim kolima najlakši način da se riješite efekata smetnji je korištenje odvojenih izvora napajanja za upravljačke i napojne dijelove kola, odnosno korištenje tzv. odvojeno napajanje.
Iako se zasebno napajanje koristi ne samo za borbu protiv smetnji.

Odvojeni obroci.

Na sl. Slika 3 prikazuje blok dijagram određenog uređaja. Ovo kolo koristi dva izvora napajanja. Strujni dio kola se napaja iz napajanje 1, a upravljački krug je iz napajanje 2. Oba izvora napajanja su povezana jednim od polova; ova žica je zajednička za cijeli krug i signali se prenose u odnosu na nju duž komunikacijske linije.


Rice. 3. Odvojeno napajanje za upravljački i energetski dio.

Na prvi pogled, takav sklop s dva izvora napajanja izgleda glomazan i složen. Zapravo, takvi odvojeni krugovi napajanja koriste se, na primjer, u 95% sve opreme za kućanstvo. Zasebna napajanja postoje samo različiti namotaji transformatora sa različitim naponima i strujama. Ovo je još jedna prednost odvojenih strujnih krugova: nekoliko jedinica s različitim naponima napajanja može se koristiti u jednom uređaju. Na primjer, koristite 5 volti za kontroler i 10-15 volti za motor.
Ako pažljivo pogledate dijagram na sl. 3, vidi se da smetnje od napojnog dijela nemaju mogućnost da uđu u upravljački dio preko dalekovoda. Posljedično, potreba za suzbijanjem ili filtriranjem potpuno nestaje.


Rice. 4. Odvojeno napajanje sa stabilizatorom.

U mobilnim strukturama, na primjer, mobilnim robotima, zbog njihove veličine, nije uvijek zgodno koristiti dvije baterije. Stoga se zasebno napajanje može izgraditi pomoću jedne baterije. Upravljački krug će se napajati iz glavnog izvora napajanja kroz stabilizator sa filterom male snage, sl. 4. U ovom krugu morate uzeti u obzir pad napona na stabilizatoru odabranog tipa. Obično se koristi baterija sa većim naponom od napona potrebnog za upravljački krug. U ovom slučaju, funkcionalnost kola se održava čak i kada su baterije djelomično ispražnjene.


Rice. 5. L293 sa odvojenim napajanjem.

Mnogi upravljački čipovi su posebno dizajnirani za upotrebu u kolima sa odvojenim napajanjem. Na primjer, dobro poznati L293 upravljački čip ( Rice. 5) ima zaključak Vss- za napajanje upravljačkog kruga (logički napon napajanja) i izlaz vs- za napajanje završnih stupnjeva pogona za napajanje (napon napajanja ili izlazni napon napajanja).
U svim dizajnima robota sa mikrokontrolerom ili logičkim čipom iz serije, L293 se može uključiti sa zasebnim strujnim krugom. U ovom slučaju, napon napajanja (napon za motore) može biti u rasponu od 4,5 do 36 volti, a napon na Vss se može napajati istim kao za napajanje mikrokontrolera ili logičkog čipa (obično 5 volti).

Ako se napajanje upravljačkog dijela (mikrokontrolera ili logičkog čipa) odvija preko stabilizatora, a napajanje dijela napajanja se preuzima direktno iz baterijskog paketa, onda to može značajno uštedjeti gubitke energije. Budući da će stabilizator napajati samo upravljački krug, a ne cijelu strukturu. Ovo - Još jedna prednost odvojenog napajanja: ušteda energije.

Ako ponovo pogledate dijagram na slici 3, primijetit ćete da je pored zajedničke žice (GND), energetski dio također povezan s upravljačkim krugom komunikacijskim linijama. U nekim slučajevima, ove žice također mogu prenositi smetnje iz dijela napajanja u upravljački krug. Osim toga, ove komunikacijske linije su često vrlo osjetljive na elektromagnetne utjecaje („šum“). Ovih štetnih pojava možete se jednom zauvijek riješiti korištenjem tzv galvansku izolaciju.
Iako se galvanska izolacija također koristi ne samo za borbu protiv smetnji.

Galvanska izolacija.

Na prvi pogled, ova definicija može izgledati nevjerovatna!
Kako se signal može prenositi bez električnog kontakta?
U stvari, postoje čak dva načina koji to dozvoljavaju.


Rice. 6.

Metoda optičkog prijenosa signala baziran na fenomenu fotosenzitivnosti poluprovodnika. Za to se koristi par LED diode i fotoosjetljivi uređaj (fototranzistor, fotodioda), slika 6.


Rice. 7.

Par LED-fotodetektor nalazi se izolovano u jednom kućištu jedan naspram drugog. Ovako se zove ovaj detalj. optocoupler(strano ime optocopler), sl. 7.
Ako struja prođe kroz LED diodu optokaplera, otpor ugrađenog fotodetektora će se promijeniti. Na taj način dolazi do beskontaktnog prijenosa signala, budući da je LED potpuno izolirana od fotodetektora.
Svaki vod za prijenos signala zahtijeva poseban optokapler. Frekvencija optički prenošenog signala može se kretati od nula do nekoliko desetina do stotina kiloherca.


Rice. 8.

Metoda induktivnog prijenosa signala zasniva se na fenomenu elektromagnetne indukcije u transformatoru. Kada se struja promijeni u jednom od namotaja transformatora, mijenja se struja u njegovom drugom namotu. Dakle, signal se prenosi sa prvog namotaja u drugi (slika 8). Ova veza između namotaja se još naziva transformator, a ponekad se naziva i transformator za galvansku izolaciju izolacioni transformator.


Rice. 9.

Strukturno, transformatori se obično izrađuju na prstenastom feritnom jezgru, a namotaji sadrže nekoliko desetina zavoja žice (slika 9). Unatoč prividnoj složenosti takvog transformatora, možete ga sami napraviti za nekoliko minuta. Prodaju se i gotovi transformatori malih dimenzija za galvansku izolaciju.
Svaki vod za prijenos signala zahtijeva poseban takav transformator. Frekvencija emitovanog signala može se kretati od nekoliko desetina herca do stotina hiljada megaherca.

Ovisno o vrsti signala koji se prenosi i zahtjevima kola, možete odabrati transformatorsku ili optičku galvansku izolaciju. U krugovima s galvanskom izolacijom, specijalni pretvarači se često instaliraju s obje strane kako bi se koordinirali (povezali, sučelji) s ostatkom kola.

Pogledajmo sada blok dijagram koristeći galvansku izolaciju između upravljačkog i napojnog dijela na slici 10.


Rice. 10. Odvojeno napajanje i galvanska izolacija komunikacionog kanala.

Iz ovog dijagrama se može vidjeti da bilo kakva smetnja od napojnog dijela nema načina da prodre u upravljački dio, jer nema električnog kontakta između dijelova kola.
Odsustvo električnog kontakta između dijelova kruga u slučaju galvanske izolacije omogućuje vam sigurno upravljanje aktuatorima s visokonaponskim napajanjem. Na primjer, kontrolna ploča napajana od nekoliko volti može biti galvanski izolirana od faznog mrežnog napona od nekoliko stotina volti, što povećava sigurnost za operativno osoblje. Ovo je važna prednost kola galvanske izolacije.

Upravljački krugovi s galvanskom izolacijom se gotovo uvijek mogu naći u kritičnim uređajima, kao i u impulsnim izvorima napajanja. Pogotovo tamo gdje postoji i najmanja šansa za smetnje. Ali čak iu amaterskim uređajima koristi se galvanska izolacija. Budući da mala komplikacija kola galvanskom izolacijom donosi potpuno povjerenje u nesmetan rad uređaja.

Galvanska izolacija. Optocoupler sklop

ŠTA JE OPTOCOUPLER

Optocoupler, također poznat kao optocoupler, je elektronska komponenta koja prenosi električne signale između dva izolirana električna kola koristeći infracrveno svjetlo. Kao izolator, optospojler može spriječiti prolazak visokog napona kroz strujni krug. Prijenos signala kroz svjetlosnu barijeru odvija se pomoću IR LED diode i fotoosjetljivog elementa, na primjer fototranzistora, koji je osnova strukture optokaplera. Optokapleri su dostupni u različitim modelima i internim konfiguracijama. Jedna od najčešćih je IR dioda i fototranzistor zajedno u 4-pinskom kućištu, prikazanom na slici.

Određeni parametri se ne smiju prekoračiti tokom rada. Ove maksimalne vrijednosti se koriste zajedno sa grafikonima kako bi se pravilno dizajnirao način rada.

Na ulaznoj strani, infracrvena emitivna dioda ima određenu maksimalnu struju i napon, preko kojih će emitujući element izgorjeti. Ali čak i signal koji je premali neće moći učiniti da svijetli i neće dozvoliti da se impuls dalje prenosi duž strujnog kola.

Prednosti optokaplera

  • sposobnost da se obezbedi galvanska izolacija između ulaza i izlaza;
  • za optokaplere ne postoje osnovna fizička ili projektna ograničenja za postizanje proizvoljno visokih napona i otpora razdvajanja i proizvoljno malog propusnog kapaciteta;
  • mogućnost implementacije beskontaktnog optičkog upravljanja elektronskim objektima i rezultirajuća raznolikost i fleksibilnost dizajnerskih rješenja za upravljačka kola;
  • jednosmjerno širenje informacija duž optičkog kanala, odsustvo povratne sprege od prijemnika do emitera;
  • široki frekvencijski opseg optokaplera, bez ograničenja niskih frekvencija;
  • mogućnost odašiljanja i impulsnog signala i konstantne komponente preko kola optokaplera;
  • mogućnost upravljanja izlaznim signalom optokaplera utjecajem na materijal optičkog kanala i rezultirajućom mogućnošću stvaranja raznih senzora, kao i raznih uređaja za prijenos informacija;
  • mogućnost stvaranja funkcionalnih mikroelektronskih uređaja sa fotodetektorima čije se karakteristike, kada se osvijetle, mijenjaju po složenom datom zakonu;
  • otpornost optičkih komunikacijskih kanala na efekte elektromagnetnih polja, što ih čini zaštićenim od smetnji i curenja informacija, a također eliminira međusobne smetnje;
  • fizička, dizajnerska i tehnološka kompatibilnost sa drugim poluvodičkim i radioelektronskim uređajima.

Nedostaci optokaplera

  • značajna potrošnja energije zbog potrebe dvostruke konverzije energije (struja - svjetlo - struja) i niske efikasnosti ovih prijelaza;
  • povećana osjetljivost parametara i karakteristika na djelovanje povišene temperature i prodornog zračenja;
  • privremena degradacija parametara optokaplera;
  • relativno visok nivo vlastite buke, zbog, kao i prethodna dva nedostatka, posebnosti fizike LED dioda;
  • složenost implementacije povratne sprege uzrokovane električnom izolacijom ulaznih i izlaznih kola;
  • dizajnerska i tehnološka nesavršenost povezana s korištenjem hibridne neplanarne tehnologije, uz potrebu kombiniranja nekoliko pojedinačnih kristala iz različitih poluvodiča smještenih u različitim ravnima u jednom uređaju.

Primena optokaplera

  1. Kao elementi galvanske izolacije, optokapleri se koriste: za povezivanje jedinica opreme između kojih postoji značajna razlika potencijala; za zaštitu ulaznih kola mjernih uređaja od smetnji i smetnji.
  2. Još jedno važno područje primjene optokaplera je optička, beskontaktna kontrola visokostrujnih i visokonaponskih kola. Lansiranje moćnih tiristora, trijaka, upravljanje elektromehaničkim relejnim uređajima. Preklopna napajanja.
  3. Stvaranje "dugih" optokaplera (uređaja s proširenim fleksibilnim svjetlovodom od optičkih vlakana) otvorilo je potpuno novi smjer za korištenje optokaplera - komunikaciju na kratkim udaljenostima.
  4. Različiti optokapleri se također koriste u radiotehničkim krugovima za modulaciju, automatsku kontrolu pojačanja i drugo. Udar kroz optički kanal se ovdje koristi za dovođenje kola u optimalni radni režim, za podešavanje beskontaktnog režima.
  5. Mogućnost promjene svojstava optičkog kanala pod raznim vanjskim utjecajima na njega omogućava stvaranje čitavog niza senzora optokaplera: to su senzori za vlagu i zagađenje plinom, senzori za prisutnost određene tekućine u volumenu, senzori za čistoću površinske obrade predmeta i brzinu njegovog kretanja.

Svestranost optospojnica kao elemenata galvanske izolacije i beskontaktnog upravljanja, raznovrsnost i jedinstvenost mnogih drugih funkcija razlog su da je opseg primene optospojlera postao računarska tehnologija, automatizacija, komunikaciona i radio oprema, automatizovani sistemi upravljanja, merna oprema, kontrola i regulacioni sistemi, medicinska elektronika, uređaji za vizuelni prikaz informacija. Pročitajte više o različitim tipovima optokaplera u ovom dokumentu.

elwo.ru

Galvanska izolacija: principi i dijagram

Galvanska izolacija je princip električne izolacije predmetnog strujnog kola u odnosu na druga kola koja su prisutna u jednom uređaju i poboljšava tehničke performanse. Galvanska izolacija se koristi za rješavanje sljedećih problema:

  1. Postizanje nezavisnosti signalnog lanca. Koristi se pri povezivanju različitih instrumenata i uređaja, osiguravajući neovisnost strujnog kruga električnog signala u odnosu na struje koje nastaju tijekom povezivanja različitih vrsta uređaja. Nezavisna galvanska sprega rješava probleme elektromagnetske kompatibilnosti, smanjuje utjecaj smetnji, poboljšava omjer signal-šum u signalnim kolima i povećava stvarnu tačnost mjerenja tekućih procesa. Galvanska izolacija sa izolovanim ulazom i izlazom doprinosi kompatibilnosti uređaja sa različitim uređajima pod složenim parametrima elektromagnetnog okruženja. Višekanalni mjerni instrumenti imaju grupnu ili kanalnu izolaciju. Izolacija može biti pojedinačna za nekoliko mjernih kanala ili kanal po kanal za svaki kanal nezavisno.
  2. Usklađenost sa zahtjevima važećeg GOST 52319-2005 o električnoj sigurnosti. Standard reguliše otpor izolacije u električnoj opremi za kontrolu i merenje. Galvanska izolacija se smatra jednom u nizu mjera za osiguranje električne sigurnosti, mora raditi paralelno s drugim metodama zaštite (uzemljenje, strujni krugovi za ograničavanje napona, sigurnosni ventili itd.).

Izolacija se može obezbijediti različitim metodama i tehničkim sredstvima: galvanskim kupkama, induktivnim transformatorima, digitalnim izolatorima, elektromehaničkim relejima.

Dijagrami rješenja galvanske izolacije

Prilikom izgradnje složenih sistema za digitalnu obradu dolaznih signala povezanih sa radom u industrijskim uslovima, galvanska izolacija mora da reši sledeće probleme:

  1. Zaštitite kompjuterska kola od izlaganja kritičnim strujama i naponima. Ovo je važno ako radni uslovi uključuju izlaganje industrijskim elektromagnetnim talasima, poteškoće sa uzemljenjem itd. Takve situacije se dešavaju i u transportu, koji ima veliki ljudski faktor uticaja. Greške mogu uzrokovati potpuni kvar skupe opreme.
  2. Zaštitite korisnike od strujnog udara. Problem je najčešće relevantan za medicinske uređaje.
  3. Minimiziranje štetnih efekata različitih smetnji. Važan faktor u laboratorijama koje vrše precizna mjerenja, pri izgradnji preciznih sistema i u metrološkim stanicama.

Trenutno se široko koriste transformatorska i optoelektronska izolacija.

Princip rada optokaplera

Optocoupler sklop

Dioda koja emituje svjetlost je usmjerena naprijed i prima samo svjetlo od fototranzistora. Ova metoda osigurava galvansku vezu između kola koja su s jedne strane spojena na LED, a s druge strane na fototranzistor. Prednosti optoelektronskih uređaja uključuju mogućnost prijenosa komunikacija u širokom rasponu, sposobnost prijenosa čistih signala na visokim frekvencijama i male linearne dimenzije.

Množači električnih impulsa

Pružaju potreban nivo električne izolacije i sastoje se od predajnika-emitera, komunikacijskih linija i prijemnih uređaja.

Multiplikatori impulsa

Komunikacijski vod mora osigurati potrebnu razinu izolacije signala; u prijemnim uređajima impulsi se pojačavaju do vrijednosti potrebnih za puštanje tiristora u rad.

Upotreba električnih transformatora za izolaciju povećava pouzdanost instaliranih sistema izgrađenih na bazi serijskih multikompleksnih kanala u slučaju kvara jednog od njih.

Parametri multikompleksnih kanala

Poruke kanala sastoje se od informacija, komandi ili signala odgovora; jedna od adresa je besplatna i koristi se za obavljanje sistemskih zadataka. Upotreba transformatora povećava pouzdanost funkcionisanja sistema sastavljenih na bazi serijskih multikompleksnih kanala i osigurava rad uređaja kada nekoliko primatelja otkaže. Zbog upotrebe višestepene kontrole prijenosa na nivou signala, osiguran je visok nivo otpornosti na buku. U opštem režimu rada moguće je slanje poruka na nekoliko potrošača, što olakšava početnu inicijalizaciju sistema.

Najjednostavniji električni uređaj je elektromagnetski relej. Ali galvanska izolacija zasnovana na ovom uređaju ima veliku inerciju, relativno je velikih dimenzija i može samo malom broju potrošača osigurati veliku količinu potrošene energije. Takvi nedostaci sprečavaju široku upotrebu releja.

Galvanska izolacija push-pull tipa omogućava vam da značajno smanjite količinu električne energije koja se koristi u režimu punog opterećenja, čime se poboljšavaju ekonomske performanse uređaja.

Push-pull izolacija

Korištenjem galvanske izolacije moguće je kreirati moderna automatska upravljačka, dijagnostička i nadzorna kola sa visokom sigurnošću, pouzdanošću i stabilnošću rada.

plast-product.ru

Galvanska izolacija. Ako ne optokapler, ko?

U elektronici postoji takva stvar kao što je galvanska izolacija. Njegova klasična definicija je prijenos energije ili signala između električnih kola bez električnog kontakta. Ako ste početnik, onda će vam ova formulacija izgledati vrlo općenito, pa čak i misteriozno. Ako imate inženjersko iskustvo ili se samo dobro sjećate fizike, onda ste najvjerovatnije već razmišljali o transformatorima i optospojnicama.

Članak ispod reza posvećen je različitim metodama galvanske izolacije digitalnih signala. Reći ćemo vam zašto je to uopće potrebno i kako proizvođači implementiraju izolacijsku barijeru "unutar" modernih mikro krugova.

Kao što je već spomenuto, govorit ćemo o izolaciji digitalnih signala. Dalje u tekstu, pod galvanskom izolacijom podrazumijevamo prijenos informacijskog signala između dva nezavisna električna kola.

Zašto je to potrebno?

Postoje tri glavna zadatka koji se rješavaju razdvajanjem digitalnog signala.

Prva stvar koja pada na pamet je zaštita od visokog napona. Zaista, osiguranje galvanske izolacije je sigurnosni zahtjev za većinu električnih uređaja. Neka mikrokontroler, koji prirodno ima mali napon napajanja, postavlja kontrolne signale za energetski tranzistor ili drugi visokonaponski uređaj. Ovo je više nego uobičajen zadatak. Ako nema izolacije između drajvera, što povećava upravljački signal u snazi ​​i naponu, i kontrolnog uređaja, tada mikrokontroler rizikuje jednostavno da izgori. Osim toga, ulazno-izlazni uređaji se obično spajaju na upravljačka kola, što znači da osoba pritiskom na tipku "uključi" može lako zatvoriti kolo i dobiti udar od nekoliko stotina volti. Dakle, galvanska izolacija signala služi za zaštitu ljudi i opreme.
Ništa manje popularna je upotreba mikro krugova s ​​izolacijskom barijerom za povezivanje električnih krugova s ​​različitim naponima napajanja. Ovdje je sve jednostavno: ne postoji "električna veza" između krugova, tako da će signal, logički nivoi informacijskog signala na ulazu i izlazu mikrokola, odgovarati napajanju na "ulazu" i "izlazu" ” kola, respektivno.
Galvanska izolacija se takođe koristi za poboljšanje otpornosti sistema na buku. Jedan od glavnih izvora smetnji u elektronskoj opremi je takozvana obična žica, često kućište uređaja. Prilikom prijenosa informacija bez galvanske izolacije, zajednička žica osigurava zajednički potencijal predajnika i prijemnika neophodan za prijenos informacijskog signala. Budući da obična žica obično služi kao jedan od stubova napajanja, povezivanje na nju raznih elektronskih uređaja, posebno energetskih, dovodi do kratkotrajnog impulsnog šuma. Oni se eliminišu zamjenom "električne veze" vezom kroz izolacionu barijeru.

Kako radi

Tradicionalno, galvanska izolacija se zasniva na dva elementa - transformatorima i optospojnici. Ako izostavimo detalje, prvi se koriste za analogne signale, a drugi za digitalne signale. Razmatramo samo drugi slučaj, pa ima smisla podsjetiti čitaoca ko je optokapler.Za prijenos signala bez električnog kontakta koristi se par emitera svjetlosti (najčešće LED) i fotodetektora. Električni signal na ulazu se pretvara u "svjetlosne impulse", prolazi kroz sloj koji prenosi svjetlost, prima ga fotodetektor i ponovo se pretvara u električni signal.

Izolacija optokaplera stekla je ogromnu popularnost i bila je jedina tehnologija za izolaciju digitalnih signala već nekoliko decenija. Međutim, razvojem industrije poluprovodnika, integracijom svega, pojavila su se mikro kola koja implementiraju izolacionu barijeru koristeći druge, modernije tehnologije. Digitalni izolatori su mikro kola koja obezbeđuju jedan ili više izolovanih kanala, od kojih svaki nadmašuje optospojler u pogledu brzine i tačnosti prenosa signala, nivoa otpornosti na smetnje i, najčešće, cene po kanalu.

Izolaciona barijera digitalnih izolatora se proizvodi različitim tehnologijama. Poznata kompanija Analog Devices koristi impulsni transformator kao barijeru u ADUM digitalnim izolatorima. Unutar kućišta mikrokola nalaze se dva kristala i impulsni transformator, izrađeni zasebno na poliamidnom filmu. Kristal predajnika generiše dva kratka impulsa na rubu informacijskog signala i jedan impuls na padu informacijskog signala. Impulsni transformator omogućava, sa malim zakašnjenjem, primanje impulsa na kristalu predajnika kroz koji se vrši inverzna konverzija.

Opisana tehnologija se uspješno koristi u implementaciji galvanske izolacije, po mnogo čemu je superiorna u odnosu na optospojnice, ali ima niz nedostataka povezanih s osjetljivošću transformatora na smetnje i rizikom od izobličenja pri radu s kratkim ulaznim impulsima.

Mnogo veći nivo otpornosti na buku je obezbeđen u mikro krugovima gde je izolaciona barijera implementirana na kondenzatorima. Upotreba kondenzatora eliminiše DC spregu između prijemnika i predajnika, što je u signalnim krugovima ekvivalentno galvanskoj izolaciji.

Ako vas je posljednja rečenica uznemirila... Ako ste osjetili goruću želju da vrisnete da ne može biti galvanske izolacije na kondenzatorima, onda preporučujem da posjetite ovakve teme. Kada se vaš bijes smiri, imajte na umu da sva ova kontroverza datira još od 2006. godine. Kao što znamo, tamo se nećemo vraćati, kao ni 2007. godine. A izolatori sa kapacitivnom barijerom se proizvode dugo vremena, koriste se i rade savršeno.

Prednosti kapacitivnog razdvajanja su visoka energetska efikasnost, male dimenzije i otpornost na vanjska magnetna polja. To omogućava stvaranje jeftinih integralnih izolatora s visokim pokazateljima pouzdanosti. Proizvode ih dvije kompanije - Texas Instruments i Silicon Labs. Ove kompanije koriste različite tehnologije za stvaranje kanala, ali se u oba slučaja kao dielektrik koristi silicijum dioksid. Ovaj materijal ima visoku električnu čvrstoću i koristi se u proizvodnji mikro krugova nekoliko desetljeća. Kao rezultat toga, SiO2 se lako integriše u kristal, a dielektrični sloj debljine nekoliko mikrometara dovoljan je da obezbedi izolacioni napon od nekoliko kilovolti.Na jednom (u Texas Instruments) ili na oba (u Silicon Labs) kristalima, koji se nalaze u kućištu digitalnog izolatora nalaze se jastučići kondenzatora. Čipovi su povezani preko ovih jastučića, tako da informacioni signal prolazi od prijemnika do predajnika kroz izolacionu barijeru. Iako Texas Instruments i Silicon Labs koriste vrlo slične tehnologije za integraciju kapacitivne barijere na čipu, koriste potpuno različite principe za odašiljanje informacioni signal.

Svaki izolirani kanal Texas Instruments je relativno složeno kolo.

Pogledajmo njegovu “donju polovinu”. Informacijski signal se dovodi u RC kola iz kojih se uzimaju kratki impulsi duž prednje i padajuće ivice ulaznog signala, a signal se rekonstruiše iz tih impulsa. Ova metoda prolaska kapacitivne barijere nije prikladna za sporo promjenjive (niskofrekventne) signale. Proizvođač ovaj problem rješava dupliranjem kanala - "donja polovina" kola je visokofrekventni kanal i namijenjen je za signale od 100 Kbps. Signali ispod 100 Kbps se obrađuju u "gornjoj polovini" kola. Ulazni signal se podvrgava preliminarnoj PWM modulaciji sa visokom frekvencijom takta, modulirani signal se dovodi do izolacione barijere, signal se obnavlja pomoću impulsa iz RC kola i potom se demodulira. Kolo za odlučivanje na izlazu izolovanog kanala "odlučuje" iz koje "polovine" signala treba poslati na izlaz mikrokola.

Kao što možete vidjeti na dijagramu kanala izolatora Texas Instruments, i niskofrekventni i visokofrekventni kanali koriste diferencijalni prijenos signala. Dozvolite mi da podsjetim čitaoca na njegovu suštinu.

Diferencijalni prijenos je jednostavan i efikasan način zaštite od smetnji u uobičajenom načinu rada. Ulazni signal na strani predajnika je „podeljen“ na dva signala V+ i V-, inverzna jedan prema drugom, na koje podjednako utiču zajedničke smetnje različite prirode. Prijemnik oduzima signale i, kao rezultat, Vsp interferencija je eliminisana.

Diferencijalni prijenos se također koristi u digitalnim izolatorima iz Silicon Labsa. Ova mikrokola imaju jednostavniju i pouzdaniju strukturu. Da bi prošao kroz kapacitivnu barijeru, ulazni signal je podvrgnut visokofrekventnoj OOK (On-Off Keyring) modulaciji. Drugim riječima, “jedan” informacijskog signala je kodiran prisustvom visokofrekventnog signala, a “nula” odsustvom visokofrekventnog signala. Modulirani signal prolazi bez izobličenja kroz par kondenzatora i obnavlja se na strani predajnika.

Sudeći po nekoliko nedavnih postova, bilo bi lijepo obraditi šta je galvanska izolacija i zašto je potrebna. dakle:

Galvanska izolacija- prijenos energije ili signala između električnih kola bez električnog kontakta između njih.

Pogledajmo sada neke primjere :)
Primjer 1: Mreža
Najčešće se govori o galvanskoj izolaciji u odnosu na mrežno napajanje, a evo i zašto. Zamislite da ste rukom zgrabili žicu iz utičnice. Vaša "veza" sa električne tačke gledišta izgleda ovako:

I, da, struja curenja papuča je sasvim dovoljna da osjetite "udarac" kada dodirnete "faznu" mrežnu žicu. Ako su papuče suhe, onda je takav "udarac" obično bezopasan. Ali ako stojite bosi na mokrom podu, posljedice mogu biti vrlo strašne.

Potpuno je druga stvar ako postoji transformator u kolu:

Ako dodirnete jedan od terminala transformatora, struja neće teći kroz vas - jednostavno nema kuda, drugi terminal transformatora visi u zraku. Ako, naravno, uhvatite oba terminala transformatora i on proizvodi dovoljno napona, onda će vas ionako zeznuti.

Dakle, u ovom slučaju transformator osigurava galvansku izolaciju. Osim transformatora, postoji gomila različitih načina za prijenos signala bez stvaranja električnog kontakta:

  • Optika: optokapleri, optička vlakna, solarni paneli
  • Radio: prijemnici, predajnici
  • Zvuk: zvučnik, mikrofon
  • Kapacitivni: kroz vrlo mali kondenzator
  • Mehanički: motor-generator
  • Još uvijek možete zamisliti
Primjer 2: Osciloskop
Postoji zaista mega-klasičan način da raznesete pola kruga. Čak postoji i odgovarajući na forumu. Stvar je u tome što mnogi ljudi zaboravljaju da je osciloskop (i mnoga druga oprema) spojen na masu. Evo kako izgleda potpuna slika kada povežete osciloskop na kolo koje se napaja direktno iz mreže:

Zapamtite – kada nešto povežete u strujno kolo, ono postaje dio strujnog kola! To vrijedi i za razne mjerne uređaje.

Ispravan način da se izmjeri nešto u ovakvom kolu je da se poveže preko 220->220 izolacionog transformatora:

Gotove transformatore 220->220 prilično je teško pronaći. Stoga možete koristiti takozvane mjenjače. Flip su dva transformatora, na primjer 220->24, isključena u seriji ovako:

Vjerovatno ste vidjeli kako ovo izgleda u praksi:

Invertori su čak i bolji od jednog transformatora 220->220.

  • Oni pružaju polovinu kapaciteta između ulaza i izlaza
  • Srednji dio se može uzemljiti, pa je vrlo dobro filtrirati smetnje iz mreže
  • Možete uključiti 3 transformatora, a onda možete dobiti 440 ili 110 volti
Naravno, što je veći napon na izlazu transformatora, to je manje struje i to bolje.
Pjesma
Davno sam čak napisao i pjesmu na temu galvanske izolacije. Pesma je ispod spojlera.

Pesma, njen tekst i objašnjenja

Snimio sam ovu mini pjesmu dok sam radio na raznim audio elektronicima. Jedan prijatelj je napravio gadžet za cevnu gitaru i, misleći da je transformator koji pretvara 220 u 220 potpuno beskoristan, izbacio ga je iz kola, za šta je platio. Mislio sam da je ovo prava tema za metal mini pjesmu.

Hello Oldfag! Vaš pretraživač ne podržava html5! Ažurirajte se!

Niste instalirali anodni transformator
Napaja se direktno iz mreže
Ispod moje noge je bila baterija
I zgrabio si gitaru rukom

Struja probija smrtno tijelo
Smrtničko se meso migolji
Ne možeš otvoriti ruku
Sami ste i niko vam ne može pomoći

Cepanje i pečenje
Elektroni stisnu tvoje srce
Hoće li se boriti ili će se stišati?
Sigurnost je, zapamtite, na prvom mjestu.


Inače, pored raspleta u ovoj pesmici postoje još dva dobra saveta:
  • Da, sve radove sa mrežnim naponom moraju izvoditi najmanje dvije osobe.
  • Kada dođe do strujnog udara, ruka se skuplja, pa je bolje prvo dodirnuti uređaje stražnjom stranom desne ruke.
Zaključak
Naravno, tema raspleta se tu ne završava. Na primjer, vrlo je teško prenijeti brze signale kroz razmjenu. Ali o tome nešto kasnije.