Sądząc po kilku ostatnich postach, miło byłoby podkreślić, czym jest izolacja galwaniczna i dlaczego jest potrzebna. Więc:

Izolacja galwaniczna- przesyłanie energii lub sygnału między obwodami elektrycznymi bez kontaktu elektrycznego między nimi.

Spójrzmy teraz na kilka przykładów :)

Przykład 1. Sieć

Najczęściej mówi się o izolacji galwanicznej w stosunku do zasilania sieciowego, a oto dlaczego. Wyobraź sobie, że chwyciłeś ręką przewód z gniazdka. Twoje „połączenie” pod względem prądu wygląda tak:

I tak, prąd upływowy kapci wystarczy, aby poczuć „uderzenie” po dotknięciu przewodu „fazowego” sieci. Jeśli kapcie są suche, taki „cios” jest zwykle nieszkodliwy. Ale jeśli staniesz boso na mokrej podłodze, konsekwencje mogą być bardzo tragiczne.

To zupełnie inna sprawa, jeśli w obwodzie jest transformator:

Jeśli dotkniesz jednego z zacisków transformatora, żaden prąd nie popłynie przez ciebie - po prostu nie ma dokąd płynąć, drugi zacisk transformatora wisi w powietrzu. Jeśli oczywiście złapiesz oba zaciski transformatora, a on wygeneruje wystarczające napięcie, to pożre i tak dalej.

Tak więc w tym przypadku transformator zapewnia izolację galwaniczną. Oprócz transformatora jest ich znacznie więcej różne sposoby przesłać sygnał bez tworzenia styku elektrycznego:

• Optyczne: transoptory, światłowód, panele słoneczne
• Radio: odbiorniki, nadajniki
• Dźwięk: głośnik, mikrofon
• Pojemnościowy: przez bardzo mały kondensator
• Mechaniczny: silnik-generator
• Nadal możesz myśleć

Przykład 2: Oscyloskop

Istnieje megaklasyczny sposób na wysadzenie połowy planu. Forum ma nawet odpowiedni. Faktem jest, że wiele osób zapomina, że ​​oscyloskop (i wiele innych urządzeń) jest podłączony do ziemi. Oto jak wygląda pełny obraz po podłączeniu oscyloskopu do obwodu zasilanego bezpośrednio z sieci:

Pamiętaj - gdy podłączysz coś do obwodu, staje się częścią obwodu! Dotyczy to również różnych urządzeń pomiarowych.

Prawidłowym sposobem pomiaru czegoś w takim obwodzie jest podłączenie go przez transformator izolujący 220->220:

Gotowe transformatory 220->220 są dość trudne do znalezienia. Dlatego możesz użyć tak zwanych manetek. Manetka to dwa transformatory, np. 220->24, wyłączone szeregowo tak:

Jak to wygląda w praktyce, pewnie widzieliście w:

Changeling jest nawet lepszy niż jeden transformator 220->220.

• Zapewniają połowę pojemności między wejściem a wyjściem
• Środkowa część może być uziemiona, dlatego bardzo dobrze jest odfiltrować zakłócenia z sieci
• Możesz włączyć 3 transformatory, a następnie możesz uzyskać 440 lub 110 woltów

Oczywiście im wyższe napięcie na wyjściu transformatorów, tym mniej płynie prąd i tym lepiej.

piosenka

Dawno temu napisałem nawet piosenkę na temat izolacji galwanicznej. Piosenka pod spojlerem.

Piosenka, teksty i wyjaśnienia

Nagrałem tę mini-piosenkę, kiedy zajmowałem się różnymi urządzeniami elektronicznymi. Jeden przyjaciel zrobił balsam do gitary lampowej i sądząc, że transformator zmieniający 220 w 220 jest całkowicie bezużyteczny, wyrzucił go z obwodu, za co zapłacił cenę. Pomyślałem, że to całkiem spory temat na metalową mini-piosenkę.

Hej Staruszek! Twoja przeglądarka nie obsługuje HTML5! Odświeżać!

Nie włożyłeś transformatora anodowego
Zasilany bezpośrednio z sieci
Pod stopą była bateria
I chwyciłeś gitarę ręką

Prąd przenika śmiertelne ciało
Wijące się śmiertelne ciało
Nie możesz otworzyć dłoni
Jesteś sam i nikt nie może pomóc

Łzawienie i palenie
Elektrony ściskają twoje serce
Czy to pobije, czy ucichnie?
Pamiętaj, że bezpieczeństwo jest najważniejsze.

Nawiasem mówiąc, oprócz rozwiązania w tej małej piosence, są jeszcze dwie dobre wskazówki:

• Tak, wszystkie prace przy napięciu sieciowym muszą być wykonywane przez co najmniej dwie osoby.
• Kiedy uderza prądem, ręka się kurczy, dlatego na początku lepiej dotknąć urządzeń grzbietem prawej ręki.

Wniosek

Oczywiście temat rozwiązania na tym się nie kończy. Na przykład bardzo trudno jest przesyłać szybkie sygnały przez węzeł przesiadkowy. Ale o tym - trochę później.

Izolacja galwaniczna. obwód transoptora

CO TO JEST OPTOŁĄCZNIK

Transoptor, znany również jako transoptor, to element elektroniczny, który przesyła sygnały elektryczne między dwoma izolowanymi obwodami elektrycznymi za pomocą światła podczerwonego. Jako izolator transoptor może zapobiegać przechodzeniu wysokiego napięcia przez obwód. Transmisja sygnałów przez barierę świetlną odbywa się za pomocą diody IR, a podstawą konstrukcji transoptora jest element światłoczuły, taki jak fototranzystor. Transoptory są dostępne w różne modele i konfiguracje wewnętrzne. Jednym z najczęstszych jest dioda IR i fototranzystor razem w 4-pinowej obudowie, pokazanej na rysunku. Podczas pracy nie wolno przekraczać niektórych parametrów. Te maksymalne wartości są używane w połączeniu z wykresami do prawidłowego zaprojektowania trybu działania. Po stronie wejściowej dioda emitująca podczerwień ma pewien maksymalny prąd przewodzenia i napięcie, którego przekroczenie spowoduje przepalenie elementu emitującego. Ale nawet zbyt mały sygnał nie będzie w stanie go zaświecić i nie pozwoli na dalsze przekazywanie impulsu wzdłuż obwodu. Zalety transoptorów możliwość zapewnienia izolacji galwanicznej między wejściem a wyjściem; w przypadku transoptorów nie ma fundamentalnych ograniczeń fizycznych ani konstrukcyjnych w zakresie osiągania dowolnie wysokich napięć i rezystancji odsprzęgania oraz dowolnie małej pojemności; możliwość realizacji bezstykowej optycznej kontroli obiektów elektronicznych i wynikająca z tego różnorodność i elastyczność rozwiązań konstrukcyjnych obwodów sterowania; jednokierunkowa dystrybucja informacji przez kanał optyczny, brak sprzężenia zwrotnego z odbiornika do nadajnika; szerokie pasmo przenoszenia transoptora, brak ograniczeń w zakresie niskich częstotliwości; możliwość przesyłania zarówno sygnału impulsowego, jak i składowej stałej przez obwód transoptora; możliwość sterowania sygnałem wyjściowym transoptora poprzez wpływanie na materiał kanału optycznego i wynikającą z tego możliwość tworzenia różnorodnych czujników, a także różnorodnych urządzeń do przesyłania informacji; możliwość tworzenia funkcjonalnych urządzeń mikroelektronicznych z fotodetektorami, których charakterystyka po oświetleniu zmienia się zgodnie ze złożonym danym prawem; odporność optycznych kanałów komunikacyjnych na działanie pól elektromagnetycznych, co czyni je odpornymi na zakłócenia i wyciek informacji, a także wyklucza wzajemne zakłócenia; kompatybilność fizyczna i konstrukcyjno-technologiczna z innymi urządzeniami półprzewodnikowymi i radioelektronicznymi. Wady transoptorów znaczne zużycie energii ze względu na konieczność podwójnej konwersji energii (elektryczność – światło – energia elektryczna) oraz niską sprawność tych przejść; zwiększona wrażliwość parametrów i charakterystyk na działanie podwyższonej temperatury i promieniowania przenikliwego; chwilowa degradacja parametrów transoptora; stosunkowo wysoki poziom szumu własnego, podobnie jak dwie poprzednie wady, ze względu na specyfikę fizyki diod LED; złożoność implementacji sprzężenia zwrotnego spowodowana izolacją elektryczną obwodów wejściowych i wyjściowych; konstruktywna i technologiczna niedoskonałość związana z zastosowaniem hybrydowej technologii nieplanarnej, z koniecznością połączenia w jednym urządzeniu kilku – oddzielnych kryształów z różnych półprzewodników znajdujących się w różnych płaszczyznach. Zastosowanie transoptorów Transoptory wykorzystywane są jako elementy izolacji galwanicznej: do łączenia bloków sprzętowych, pomiędzy którymi występuje znaczna różnica potencjałów; do ochrony obwodów wejściowych urządzeń pomiarowych przed zakłóceniami i zakłóceniami. Innym ważnym obszarem zastosowania transoptorów jest optyczna, bezkontaktowa kontrola obwodów wysokoprądowych i wysokonapięciowych. Uruchamianie potężnych tyrystorów, triaków, sterowanie elektromechanicznymi urządzeniami przekaźnikowymi. Bloki impulsowe odżywianie. Stworzenie „długich” transoptorów (urządzeń z wydłużonym, elastycznym światłowodem) otworzyło zupełnie nowy kierunek wykorzystania technologii transoptorów – komunikację na krótkich dystansach. Różne transoptory są również stosowane w obwodach modulacji inżynierii radiowej, automatycznej kontroli wzmocnienia i innych. Oddziaływanie na kanał optyczny jest tutaj wykorzystywane do doprowadzenia obwodu do optymalnego trybu pracy, do bezstykowej zmiany trybu. Możliwość zmiany właściwości kanału optycznego pod różnymi wpływami zewnętrznymi pozwala na stworzenie całej serii czujników transoptorowych: są to czujniki wilgotności i zanieczyszczenia gazowego, czujnik obecności określonej cieczy w objętości, czujniki za czystość obróbki powierzchni przedmiotu i szybkość jego ruchu. Uniwersalność transoptorów jako elementów izolacji galwanicznej i sterowania bezstykowego, różnorodność i niepowtarzalność wielu innych funkcji powoduje, że obszarami zastosowania transoptorów są: technika komputerowa, automatyka, łączność i sprzęt radiowy, systemy zautomatyzowane sprzęt kontrolno-pomiarowy, systemy sterowania i regulacji, elektronika medyczna, urządzenia do wizualnego wyświetlania informacji. Przeczytaj więcej o różnych typach transoptorów w tym dokumencie.

elwo.ru

Izolacja galwaniczna: zasady i schemat

Izolacja galwaniczna jest zasadą izolowania elektrycznego rozważanego obwodu prądowego w stosunku do innych obwodów występujących w jednym urządzeniu i poprawia parametry techniczne. Izolacja galwaniczna służy do rozwiązywania następujących zadań:

1. Osiągnięcie niezależności łańcucha sygnałowego. Wykorzystywany jest podczas łączenia różnych urządzeń i urządzeń, zapewnia niezależność obwodu sygnału elektrycznego w stosunku do prądów występujących podczas łączenia różnych typów urządzeń. Niezależne sprzężenie galwaniczne rozwiązuje problemy kompatybilności elektromagnetycznej, zmniejsza wpływ zakłóceń, poprawia stosunek sygnału do szumu w obwodach sygnałowych oraz zwiększa faktyczną dokładność pomiarów w toku procesów. Izolacja galwaniczna z izolowanym wejściem i wyjściem przyczynia się do kompatybilności urządzeń z różne urządzenia w skomplikowanych parametrach środowiska elektromagnetycznego. Wielokanałowy urządzenia pomiarowe mają przesiadki grupowe lub kanałowe. Odsprzęganie może być takie samo dla kilku kanałów pomiarowych lub może być niezależne kanał po kanale dla każdego kanału.
2. Spełnienie wymagań aktualnego GOST 52319-2005 w zakresie bezpieczeństwa elektrycznego. Norma reguluje rezystancję izolacji w elektrycznej aparaturze kontrolno-pomiarowej. Izolacja galwaniczna jest uważana za jeden z zestawu środków zapewniających bezpieczeństwo elektryczne, musi działać równolegle z innymi metodami ochrony (uziemienie, obwody ograniczające napięcie i prąd, armatura zabezpieczająca itp.).

Można zapewnić oddzielenie różne metody oraz środki techniczne: wanny galwaniczne, transformatory indukcyjne, izolatory cyfrowe, przekaźniki elektromechaniczne.

Schematy rozwiązań dla izolacji galwanicznej

Podczas budowy złożonych systemów cyfrowego przetwarzania sygnałów przychodzących związanych z pracą w warunkach przemysłowych izolacja galwaniczna musi rozwiązywać następujące zadania:

1. Chroń obwody komputerowe przed krytycznymi prądami i napięciami. Jest to ważne, jeśli w warunkach eksploatacji występuje narażenie na przemysłowe fale elektromagnetyczne, występują trudności z uziemieniem itp. Takie sytuacje zdarzają się również w pojazdach, które mają duży czynnik wpływów człowieka. Błędy mogą spowodować całkowitą awarię drogiego sprzętu.
2. Chronić użytkowników przed porażeniem prądem. Najczęstszy problem dotyczy urządzeń medycznych.
3. Zminimalizuj szkodliwe skutki różnych zakłóceń. Ważny czynnik w laboratoriach wykonujących dokładne pomiary, przy budowie systemów precyzyjnych, na stacjach metrologicznych.

Obecnie szerokie zastosowanie posiadają transformator i izolację optoelektroniczną.

Zasada działania transoptora

Obwód transoptora

Dioda elektroluminescencyjna jest spolaryzowana do przodu i otrzymuje światło tylko z fototranzystora. Zgodnie z tą metodą realizowane jest połączenie galwaniczne obwodów, które są połączone z jednej strony z diodą, az drugiej z fototranzystorem. Zaletami urządzeń optoelektronicznych są możliwość przesyłania komunikacji w szerokim zakresie, możliwość przesyłania czystych sygnałów o wysokich częstotliwościach oraz małe wymiary liniowe.

Mnożniki impulsów elektrycznych

Zapewnij wymagany poziom izolacji elektrycznej, składaj się z nadajników-nadajników, linii komunikacyjnych i urządzeń odbiorczych.

Mnożniki impulsów

Linia komunikacyjna musi zapewniać wymagany poziom izolacji sygnału, w urządzeniach odbiorczych impulsy są wzmacniane do wartości niezbędnych do uruchomienia tyrystorów.

Zastosowanie transformatorów elektrycznych do odsprzęgania zwiększa niezawodność zainstalowane systemy zbudowany w oparciu o szeregowe kanały multikompleksowe na wypadek awarii jednego z nich.

Parametry kanałów multipleksowych

Komunikaty kanałowe składają się z informacji, sygnałów poleceń lub odpowiedzi, jeden z adresów jest wolny i służy do wykonywania zadań systemowych. Zastosowanie transformatorów zwiększa niezawodność działania systemów montowanych w oparciu o szeregowe kanały multikompleksowe oraz zapewnia pracę urządzenia w przypadku awarii kilku odbiorników. Dzięki zastosowaniu wielostopniowej kontroli transmisji na poziomie sygnału zapewnione są wskaźniki wysokiej odporności na zakłócenia. W ogólnym trybie działania dozwolone jest wysyłanie wiadomości do kilku odbiorców, co ułatwia inicjalizację systemu.

Najprostszym urządzeniem elektrycznym jest przekaźnik elektromagnetyczny. Ale izolacja galwaniczna oparta na tym urządzeniu ma dużą bezwładność, stosunkowo duże gabaryty i może zapewnić tylko niewielką liczbę odbiorców przy w dużych ilościach zużyta energia. Takie niedociągnięcia uniemożliwiają szerokie zastosowanie przekaźników.

Izolacja galwaniczna typu push-pull może znacznie zmniejszyć ilość energii elektrycznej zużywanej w trybie pełnego obciążenia, poprawiając tym samym wydajność ekonomiczną urządzeń.

Odsprzęganie push-pull

Dzięki zastosowaniu izolacji galwanicznej możliwe jest tworzenie nowoczesnych schematów automatycznego sterowania, diagnostyki i sterowania z wysokim bezpieczeństwem, niezawodnością i stabilnością pracy.

plast-product.ru

Izolacja galwaniczna. Kto, jeśli nie transoptor?

W elektronice jest coś takiego jak izolacja galwaniczna. Jego klasyczną definicją jest transfer energii lub sygnału między obwodami elektrycznymi bez kontaktu elektrycznego. Jeśli jesteś początkującym, to sformułowanie będzie wydawać się bardzo ogólne, a nawet tajemnicze. Jeśli masz doświadczenie inżynierskie lub po prostu dobrze pamiętasz fizykę, to najprawdopodobniej myślałeś już o transformatorach i transoptorach.

Artykuł pod cięciem jest dedykowany różne sposoby izolacja galwaniczna sygnały cyfrowe. Powiemy Ci, dlaczego jest to w ogóle potrzebne i jak producenci wdrażają barierę izolacyjną „wewnątrz” nowoczesnych mikroukładów.

Mowa, jak już wspomniano, skupi się na izolacji sygnałów cyfrowych. W dalszej części tekstu przez izolację galwaniczną rozumiemy przesyłanie sygnału informacyjnego pomiędzy dwoma niezależnymi obwodami elektrycznymi.

Dlaczego jest to potrzebne

Oddzielenie sygnału cyfrowego rozwiązuje trzy główne zadania.

Pierwszą rzeczą, która przychodzi na myśl, jest ochrona przed wysokim napięciem. Rzeczywiście, zapewnienie izolacji galwanicznej jest wymogiem bezpieczeństwa dla większości urządzeń elektrycznych. Niech mikrokontroler, który naturalnie ma niskie napięcie zasilania, ustawi sygnały sterujące dla tranzystora mocy lub innego urządzenia wysokiego napięcia. To więcej niż zwykłe zadanie. Jeśli nie ma izolacji między sterownikiem, co zwiększa sygnał sterujący pod względem mocy i napięcia, a urządzeniem sterującym, to mikrokontroler grozi po prostu przepaleniem. Ponadto urządzenia wejścia-wyjścia są zwykle kojarzone z obwodami sterującymi, co oznacza, że ​​osoba, która naciśnie przycisk „włącz”, może z łatwością zamknąć obwód i otrzymać wstrząs o wartości kilkuset V. Tak więc izolacja galwaniczna sygnału służy do chronić ludzi i sprzęt.
Nie mniej popularne jest stosowanie mikroukładów z barierą izolacyjną do łączenia obwodów elektrycznych o różnych napięciach zasilania. Tutaj wszystko jest proste: nie ma „połączenia elektrycznego” między obwodami, więc sygnał, logiczne poziomy sygnału informacyjnego na wejściu i wyjściu mikroukładu, będą odpowiadać zasilaniu na „wejściem” i „wyjściu” ” obwody, odpowiednio.
Izolacja galwaniczna służy również do zwiększenia odporności systemów na zakłócenia. Jednym z głównych źródeł zakłóceń w sprzęcie radioelektronicznym jest tzw. przewód wspólny, często korpus urządzenia. Podczas przesyłania informacji bez izolacji galwanicznej wspólny przewód zapewnia całkowity potencjał nadajnika i odbiornika niezbędny do przesyłania sygnału informacyjnego. Ponieważ wspólny przewód zwykle służy jako jeden z biegunów mocy, podłączanie do niego różnych urządzeń elektronicznych, zwłaszcza mocy, prowadzi do krótkotrwałego szum impulsowy. Eliminuje się je poprzez zastąpienie „połączenia elektrycznego” połączeniem przez przegrodę izolacyjną.

Jak to działa

Tradycyjnie izolacja galwaniczna zbudowana jest na dwóch elementach – transformatorach i transoptorach. Jeśli pominiesz szczegóły, to pierwsze są używane do sygnały analogowe, a drugi - na cyfrowy. Rozważamy tylko drugi przypadek, więc warto przypomnieć czytelnikowi, kim jest transoptor.Do transmisji sygnału bez kontaktu elektrycznego używa się pary emitera światła (najczęściej LED) i fotodetektora. Sygnał elektryczny na wejściu jest zamieniany na „impulsy świetlne”, przechodzi przez warstwę przepuszczającą światło, jest odbierany przez fotodetektor i zamieniany z powrotem na sygnał elektryczny.

Izolacja transoptorowa zyskała ogromną popularność i przez kilkadziesiąt lat była jedyną technologią odsprzęgania sygnałów cyfrowych. Jednak wraz z rozwojem branży półprzewodników, wraz z integracją wszystkiego i wszystkich, pojawiły się mikroukłady, które wdrażają barierę izolacyjną kosztem innych, więcej nowoczesne technologie. Izolatory cyfrowe to mikroukłady, które zapewniają jeden lub więcej izolowanych kanałów, z których każdy „przewyższa” transoptor pod względem szybkości i dokładności transmisji sygnału, pod względem odporności na zakłócenia i, najczęściej, kosztu na kanał.

Bariera izolacyjna izolatorów cyfrowych produkowana jest przy użyciu różnych technologii. Znana firma Analog Devices stosuje transformator impulsowy jako barierę w izolatorach cyfrowych ADUM. Wewnątrz obudowy mikroukładu znajdują się dwa kryształy i wykonany osobno na folii poliamidowej transformator impulsowy. Nadajnik kryształowy generuje dwa krótkie impulsy wzdłuż czoła sygnału informacyjnego i jeden impuls wzdłuż zaniku sygnału informacyjnego. Transformator impulsowy pozwala, z niewielkim opóźnieniem, odbierać impulsy na krysztale nadajnika, które są następnie konwertowane z powrotem.

Opisana technologia jest z powodzeniem stosowana w realizacji izolacji galwanicznej, pod wieloma względami przewyższa transoptory, jednak posiada szereg wad związanych z wrażliwością transformatora na zakłócenia oraz ryzykiem zniekształceń przy pracy z krótkimi impulsami wejściowymi.

Znacznie wyższy poziom odporności na zakłócenia zapewniają mikroukłady, w których bariera izolacyjna jest zaimplementowana na pojemnościach. Zastosowanie kondensatorów pozwala wykluczyć komunikację ponad prąd stały pomiędzy odbiornikiem a nadajnikiem, co w obwodach sygnałowych jest równoznaczne z izolacją galwaniczną.

Jeśli ostatnie zdanie Cię podnieciło.. Jeśli czujesz palącą chęć krzyku, że nie może być galwanicznej izolacji na kondensatorach, to polecam odwiedzać takie wątki. Kiedy twoja wściekłość ustąpi, pamiętaj, że wszystkie te kontrowersje sięgają 2006 roku. Tam, podobnie jak w 2007 roku, my, jak wiadomo, już nie wrócimy. A izolatory z barierą pojemnościową są od dawna produkowane, używane i działają doskonale.

Zaletami sprzęgania pojemnościowego są wysoka sprawność energetyczna, małe wymiary oraz odporność na zewnętrzne pola magnetyczne. Pozwala to na tworzenie tanich zintegrowanych izolatorów o wysokiej niezawodności. Produkują je dwie firmy – Texas Instruments i Silicon Labs. Firmy te stosują różne technologie tworzenia kanału, jednak w obu przypadkach dielektrykiem jest dwutlenek krzemu. Materiał ten ma wysoką wytrzymałość elektryczną i od kilkudziesięciu lat jest używany do produkcji mikroukładów. W rezultacie SiO2 łatwo integruje się z kryształem, a warstwa dielektryczna o grubości kilku mikrometrów wystarcza do zapewnienia napięcia izolacyjnego rzędu kilku kilowoltów. Kryształy są połączone przez te podkładki, dzięki czemu sygnał informacyjny przechodzi od odbiornika do nadajnika przez barierę izolacyjną. różne zasady transmisja sygnału informacyjnego.

Każdy izolowany kanał w Texas Instruments to stosunkowo złożony obwód.

Rozważ jego „dolną połowę”. Sygnał informacyjny jest podawany do łańcuchów RC, z których pobierane są krótkie impulsy wzdłuż narastających i opadających zboczy sygnału wejściowego, a sygnał jest odtwarzany za pomocą tych impulsów. Ten sposób pokonywania bariery pojemnościowej nie jest odpowiedni dla sygnałów wolnozmiennych (o niskiej częstotliwości). Producent rozwiązuje ten problem poprzez zdublowanie kanałów – „dolna połowa” układu jest kanałem wysokiej częstotliwości i przeznaczona jest dla sygnałów od 100 Kbps. Sygnały poniżej 100 kbps są przetwarzane w „górnej połowie” obwodu. Sygnał wejściowy poddawany jest wstępnej modulacji PWM z wysoką częstotliwością taktowania, zmodulowany sygnał podawany jest na barierę izolacyjną, sygnał jest odtwarzany impulsami z łańcuchów RC i dalej demodulowany. Obwód decyzyjny na wyjściu izolowanego kanału „decyduje”, z której „połowa” sygnału ma być wysłana na wyjście mikroukładu.

Jak widać na schemacie kanałów izolatora Texas Instruments, zarówno kanały niskiej, jak i wysokiej częstotliwości wykorzystują sygnalizację różnicową. Przypomnę czytelnikowi jego istotę.

Transmisja różnicowa jest prosta i efektywny sposób ochrona przed zakłóceniami w trybie wspólnym. Sygnał wejściowy po stronie nadajnika jest „podzielony” na dwa sygnały V+ i V- odwrócone do siebie, na które w równym stopniu wpływają zakłócenia sygnału wspólnego o różnym charakterze. Odbiornik odejmuje sygnały iw rezultacie szum Vsp jest eliminowany.

Transmisja różnicowa stosowana jest również w izolatorach cyfrowych firmy Silicon Labs. Te mikroukłady mają prostszą i bardziej niezawodną strukturę. Aby przejść przez barierę pojemnościową, sygnał wejściowy poddawany jest wysokiej częstotliwości modulacji OOK (On-Off Keyring). Innymi słowy, „jeden” z sygnału informacyjnego jest kodowany przez obecność sygnału o wysokiej częstotliwości, a „zero” - przez brak sygnału o wysokiej częstotliwości. Zmodulowany sygnał przechodzi bez zniekształceń przez parę pojemności i jest przywracany po stronie nadajnika.

Od innych obwodów w jednym urządzeniu nazywa się izolacją galwaniczną lub izolacją. Za pomocą takiej izolacji sygnał lub energia jest przenoszona z jednego obwodu elektrycznego do drugiego, bez bezpośredniego kontaktu między obwodami.

Izolacja galwaniczna pozwala zapewnić niezależność obwodu sygnałowego, ponieważ niezależny obwód prądowy obwodu sygnałowego tworzy się z innych obwodów, w obwodach opinia oraz w pomiarach. Dla kompatybilności elektromagnetycznej najlepszym rozwiązaniem jest izolacja galwaniczna, która zwiększa dokładność pomiarów, zwiększa ochronę przed zakłóceniami.

Zasada działania

Aby zrozumieć zasadę działania izolacji galwanicznej, zastanów się, jak jest to zaimplementowane w projekcie.

Uzwojenie pierwotne jest elektrycznie odizolowane od uzwojenia wtórnego. Nie ma między nimi kontaktu, a prąd nie występuje, o ile oczywiście liczymy tryb awaryjny z przebiciem izolacji lub obwodem skrętu. Jednak różnica potencjałów w cewkach może być znaczna.

Rodzaje

Taka izolacja obwodów elektrycznych jest zapewniona różnymi metodami przy użyciu różnych elementów i części elektronicznych. Na przykład kondensatory i transoptory mogą przesyłać sygnały elektryczne bez bezpośredniego kontaktu. Odcinki obwodu oddziałują poprzez strumień światła, pole magnetyczne lub elektrostatyczne. Rozważ główne rodzaje izolacji galwanicznej.

Odsprzęganie indukcyjne

Do budowy odsprzęgnięcia transformatora (indukcyjnego) konieczne jest zastosowanie elementu indukcyjnego magnetycznego, który jest tzw. Może być z rdzeniem lub bez.

Przy odłączaniu typu transformatora stosuje się transformatory o przełożeniu równym jeden. Cewka pierwotna transformatora jest połączona ze źródłem sygnału, wtórna - z odbiornikiem. Do odsprzęgania obwodów zgodnie z tym schematem można zastosować urządzenia modulacji magnetycznej oparte na transformatorach.

W takim przypadku napięcie wyjściowe, które jest dostępne na uzwojeniu wtórnym transformatora, będzie bezpośrednio zależeć od napięcia na wejściu urządzenia. Ta metoda indukcyjnego odsprzęgania ma szereg poważnych wad:

• Istotne wymiary, które nie pozwalają na produkcję kompaktowego urządzenia.
• Modulacja częstotliwościowa izolacji galwanicznej ogranicza częstotliwość transmisji.
• Na jakość sygnału wyjściowego mają wpływ zakłócenia sygnału wejściowego nośnej.
• Działanie izolacji transformatora jest możliwe tylko przy napięciu przemiennym.

Odsprzęganie optoelektroniczne

Rozwój elektroniki i Technologie informacyjne obecnie udoskonala projektowanie odsprzęgania za pomocą zespołów optoelektronicznych. Podstawą takich węzłów odsprzęgających są transoptory (transoptory), które są wykonane na ich bazie oraz inne elementy światłoczułe.

W optycznej części obwodu łączącego odbiornik ze źródłem danych nośnikiem sygnału są fotony. Neutralność fotonowa umożliwia odsprzęgnięcie elektryczne obwodów wyjściowych i wejściowych, a także dopasowanie obwodów o różnych rezystancjach wejściowych i wyjściowych.

W izolacji optoelektronicznej odbiornik nie wpływa na źródło sygnału, dzięki czemu możliwa jest modulacja sygnałów w szerokim zakresie częstotliwości. Niewątpliwą zaletą par optycznych jest ich zwartość, która umożliwia ich zastosowanie w mikroelektronice.

Para optyczna składa się z emitera światła, medium przewodzącego strumień świetlny oraz odbiornika światła, który przetwarza go na sygnał prądu elektrycznego. Rezystancja wyjścia i wejścia w transoptorze jest bardzo wysoka i może sięgać kilku milionów omów.

Zasada działania transoptora jest dość prosta. Wychodzi z niego i jest kierowany do niego strumień świetlny, który go odbiera i zgodnie z tym sygnałem świetlnym wykonuje dalszą pracę.

Bardziej szczegółowo, działanie transoptora jest następujące. Sygnał wejściowy trafia do diody LED, która emituje światło przez światłowód. Ponadto strumień świetlny jest odbierany przez fototranzystor, na wyjściu którego powstaje kropla lub impuls prądu elektrycznego. W efekcie następuje separacja galwaniczna obwodów, które są połączone z jednej strony z diodą, a z drugiej z fototranzystorem.

Transoptor diodowy

W tej parze źródłem światła jest dioda LED. Taka para może być używana zamiast klucza i pracować z sygnałami o częstotliwości kilkudziesięciu MHz.

Gdy sygnał musi zostać przesłany, źródło zasila diodę LED, w wyniku czego emitowane jest światło uderzające w . Pod działaniem światła fotodioda otwiera się i przepuszcza przez siebie prąd.

Odbiornik odbiera pojawienie się prądu jako sygnał roboczy. Wadą transoptorów diodowych jest brak możliwości sterowania dużymi prądami bez elementów pomocniczych. Również ich niską wydajność można przypisać wadom.

Transoptor tranzystorowy

Takie pary optyczne mają zwiększoną czułość w przeciwieństwie do par diodowych, co oznacza, że ​​są bardziej ekonomiczne. Ale ich szybkość reakcji i najwyższa częstotliwość połączenia jest mniejsza. Tranzystorowe pary optyczne mają niską rezystancję w stanie otwartym i wysoką rezystancję w stanie zamkniętym.

Prądy sterujące pary tranzystorów są wyższe niż prąd wyjściowy pary diod. Transoptory tranzystorowe mogą być używane na wiele sposobów:

• Brak wyjścia podstawowego.
• Z wycofaniem podstawy.

Bez przewodu bazy prąd kolektora będzie bezpośrednio zależny od prądu diody LED, ale tranzystor będzie miał długi czas odpowiedzi, ponieważ obwód bazy jest zawsze otwarty.

W przypadku wyjścia bazowego możliwe jest zwiększenie szybkości reakcji poprzez podłączenie rezystancji pomocniczej pomiędzy emiterem a bazą tranzystora. Występuje wtedy efekt, w którym tranzystor nie przechodzi w stan przewodzenia, dopóki prąd diody nie osiągnie wartości niezbędnej do spadku napięcia na rezystorze.

Ta izolacja galwaniczna ma kilka zalet:

• Szeroki zakres napięć odsprzęgających (do 0,5 kV). Odgrywa to dużą rolę w projektowaniu systemów wprowadzania informacji.
• Izolacja galwaniczna może działać z wysoką częstotliwością, sięgającą kilkudziesięciu MHz.
• Elementy obwodu takiego odsprzęgnięcia mają małe gabaryty.

W przypadku braku izolacji galwanicznej, największy prąd przepływający między obwodami może być ograniczony jedynie przez małe rezystancje elektryczne. W efekcie prowadzi to do powstania prądów wyrównawczych, które powodują uszkodzenie elementów obwodu elektrycznego oraz pracownika, który przypadkowo dotknie niezabezpieczonego sprzętu elektrycznego.