Judecând după mai multe postări recente, ar fi bine să evidențiem ce este izolarea galvanică și de ce este necesară. Asa de:

Izolarea galvanică- transmiterea de energie sau semnal între circuitele electrice fără contact electric între ele.

Acum, să ne uităm la câteva exemple :)

Exemplul 1. Rețea

Cel mai adesea, se vorbește despre izolarea galvanică în raport cu alimentarea de la rețea și iată de ce. Imaginați-vă că ați prins firul de la priză cu mâna. „Conexiunea” dumneavoastră în ceea ce privește energia electrică arată astfel:

Și, da, curentul de scurgere al papucilor este suficient pentru a te face să simți o „lovitură” atunci când atingi firul de „fază” al rețelei. Dacă papucii sunt uscați, atunci o astfel de „lovitură” este de obicei inofensivă. Dar, dacă stai desculț pe o podea udă, consecințele pot fi foarte grave.

Este cu totul altă problemă dacă există un transformator în circuit:

Dacă atingeți unul dintre bornele transformatorului, nu va trece curent prin tine - pur și simplu nu are unde să curgă, al doilea terminal al transformatorului atârnă în aer. Dacă, desigur, prindeți ambele borne ale transformatorului și acesta dă suficientă tensiune, atunci se va înghiți și așa mai departe.

Deci, în acest caz, transformatorul asigură izolarea galvanică. Pe lângă transformator, există mult mai multe căi diferite transmite un semnal fără a crea un contact electric:

• Optică: optocuple, fibră optică, panouri solare
• Radio: receptoare, transmițătoare
• Sunet: difuzor, microfon
• Capacitiv: printr-un condensator foarte mic
• Mecanic: motor-generator
• Încă poți să te gândești

Exemplul 2: Osciloscop

Există o modalitate mega-clasică de a arunca în aer jumătate din schemă. Forumul are chiar unul corespunzător. Faptul este că mulți oameni uită că osciloscopul (și multe alte echipamente) este conectat la pământ. Iată cum arată imaginea completă când conectați un osciloscop la un circuit alimentat direct de la rețea:

Amintiți-vă - odată ce conectați ceva la un circuit, acesta devine parte a circuitului! Acest lucru este valabil și pentru diferite echipamente de măsurare.

Modul corect de a măsura în ceva într-un astfel de circuit este să îl conectați printr-un transformator de izolare 220->220:

Transformatoarele gata făcute 220-> 220 sunt destul de greu de găsit. Prin urmare, puteți folosi așa-numitele schimbătoare. Un schimbător de viteze este două transformatoare, de exemplu 220-> 24, oprite în serie astfel:

Cum arată în practică, probabil ați văzut în:

Schimbarea este chiar mai bună decât un transformator 220->220.

• Ele asigură jumătate din capacitatea dintre intrare și ieșire
• Partea din mijloc poate fi legată la pământ și, prin urmare, este foarte bine să filtrați interferențele din rețea
• Puteți porni 3 transformatoare și apoi puteți obține 440 sau 110 volți

Desigur, cu cât tensiunea la ieșirea transformatoarelor este mai mare, cu atât curge mai puțin curent și cu atât mai bine.

cântec

Cu mult timp în urmă, am scris chiar și o melodie pe tema izolării galvanice. Cântec sub spoiler.

Cântec, versuri și explicații

Am înregistrat această mini-melodie când făceam diverse electronice audio. Un prieten a făcut o loțiune de chitară cu tub și, crezând că transformatorul care transformă 220 în 220 este complet inutil, l-a aruncat din circuit, pentru care a plătit prețul. M-am gândit că acesta este un subiect destul de mare pentru o mini-melodie metal.

Bună Oldfag! Browserul dvs. nu acceptă html5! Reîmprospăta!

Nu ai pus un transformator anod
Alimentat direct din rețea
Sub picior era o baterie
Și ai prins chitara cu mâna

Curentul străpunge corpul muritor
Carne de muritor zvârcolită
Nu poți deschide mâna
Ești singur și nimeni nu te poate ajuta

Sfâșierea și arderea
Electronii îți strâng inima
Se va bate sau se va diminua?
Siguranța, amintiți-vă, este mai presus de toate.

Apropo, pe lângă deznodământul din această mică melodie, mai sunt două sfaturi bune:

• Da, toate lucrările cu tensiune de rețea trebuie efectuate de cel puțin două persoane.
• Când lovește cu curent, mâna se micșorează, prin urmare, la început este mai bine să atingeți dispozitivele cu dosul mâinii drepte.

Concluzie

Desigur, tema deznodământului nu se termină aici. De exemplu, este foarte dificil să transmiteți semnale rapide printr-un schimbător. Dar despre asta - puțin mai târziu.

Izolarea galvanică. circuit optocupler

CE ESTE OPTOCUPLUL

Un optocupler, cunoscut și sub numele de optocupler, este o componentă electronică care transmite semnale electrice între două circuite electrice izolate folosind lumină infraroșie. Ca izolator, un optocupler poate împiedica trecerea tensiunii înalte prin circuit. Transmiterea semnalelor prin bariera luminoasă are loc cu ajutorul unui LED IR și un element fotosensibil, cum ar fi un fototranzistor, stă la baza structurii optocuplerului. Optocuplele sunt disponibile în diverse modeleși configurații interne. Una dintre cele mai comune este o diodă IR și un fototranzistor împreună într-un pachet cu 4 pini, prezentate în figură. Anumiți parametri nu trebuie depășiți în timpul funcționării. Aceste valori maxime sunt utilizate împreună cu graficele pentru a proiecta corect modul de funcționare. Pe partea de intrare, dioda emițătoare de infraroșu are un anumit curent și o tensiune maximă directă, depășirea cărora va provoca arderea elementului emițător. Dar chiar și un semnal prea mic nu îl va putea face să strălucească și nu va permite ca impulsul să fie transmis mai departe de-a lungul circuitului. Beneficiile optocuplelor posibilitatea asigurării izolației galvanice între intrare și ieșire; pentru optocuple, nu există restricții fundamentale fizice sau de proiectare privind obținerea unor tensiuni și rezistențe de decuplare arbitrar ridicate și capacități arbitrar mici; posibilitatea implementării controlului optic fără contact al obiectelor electronice și varietatea și flexibilitatea rezultată a soluțiilor de proiectare pentru circuitele de control; distribuție unidirecțională a informațiilor pe canalul optic, fără feedback de la receptor la emițător; lățime de bandă largă de frecvență a optocuplerului, fără limitare de la frecvențele joase; posibilitatea de a transmite atât un semnal de impuls, cât și o componentă constantă printr-un circuit optocupler; capacitatea de a controla semnalul de ieșire al optocuplerului prin influențarea materialului canalului optic și posibilitatea care rezultă de a crea o varietate de senzori, precum și o varietate de dispozitive pentru transmiterea informațiilor; posibilitatea de a crea dispozitive microelectronice funcționale cu fotodetectoare, ale căror caracteristici, atunci când sunt iluminate, se modifică conform unei legi complexe date; imunitatea canalelor optice de comunicație la efectele câmpurilor electromagnetice, ceea ce le face imune la interferențe și scurgeri de informații și, de asemenea, exclude interferența reciprocă; compatibilitate fizică şi constructiv-tehnologică cu alte dispozitive semiconductoare şi radio-electronice. Dezavantajele optocuplelor consum semnificativ de energie datorită necesității unei conversii duble a energiei (electricitate - lumină - electricitate) și eficiență scăzută a acestor tranziții; sensibilitate crescută a parametrilor și caracteristicilor la efectele temperaturii ridicate și ale radiațiilor penetrante; degradarea temporară a parametrilor optocuplerului; un nivel relativ ridicat de zgomot intrinsec, datorat, ca și cele două dezavantaje anterioare, particularităților fizicii LED-urilor; complexitatea implementării feedback-ului cauzată de izolarea electrică a circuitelor de intrare și ieșire; imperfecțiunea constructivă și tehnologică asociată cu utilizarea tehnologiei hibride neplanare, cu necesitatea de a combina într-un singur dispozitiv mai multe - cristale separate din semiconductori diferiți situate în planuri diferite. Aplicarea optocuplelor Ca elemente de izolare galvanică, optocuplele sunt utilizate: pentru conectarea blocurilor de echipamente, între care există o diferență de potențial semnificativă; pentru a proteja circuitele de intrare ale dispozitivelor de măsurare de interferențe și interferențe. Un alt domeniu major de aplicare pentru optocuple este controlul optic, fără contact al circuitelor de înaltă tensiune și de înaltă tensiune. Pornirea tiristoarelor puternice, triac-uri, controlul dispozitivelor de relee electromecanice. Blocuri de impuls nutriție. Crearea optocuplelor „lungi” (dispozitive cu ghid de lumină extins cu fibră optică flexibilă) a deschis o direcție complet nouă pentru utilizarea tehnologiei optocuplelor - comunicarea pe distanțe scurte. Diverse optocuple sunt, de asemenea, utilizate în circuitele de modulație de inginerie radio, controlul automat al câștigului și altele. Impactul asupra canalului optic este folosit aici pentru a aduce circuitul în modul optim de funcționare, pentru schimbarea modului fără contact. Capacitatea de a schimba proprietățile canalului optic sub diferite influențe externe asupra acestuia vă permite să creați o serie întreagă de senzori optocupler: aceștia sunt senzori pentru umiditate și contaminare cu gaz, un senzor pentru prezența unui anumit lichid în volum, senzori. pentru curățenia tratamentului de suprafață al unui obiect și viteza de mișcare a acestuia. Versatilitatea optocuplelor ca elemente de izolare galvanică și control fără contact, varietatea și unicitatea multor alte funcții sunt motivul pentru care domeniile de aplicare ale optocuplelor sunt tehnologia computerelor, automatizarea, comunicațiile și echipamentele radio, sisteme automatizate echipamente de control, măsurare, sisteme de control și reglare, electronice medicale, dispozitive pentru afișarea vizuală a informațiilor. Citiți mai multe despre diferitele tipuri de optocuple în acest document.

elwo.ru

Izolarea galvanică: principii și schemă

Izolarea galvanică este principiul izolației electrice a circuitului de curent luat în considerare în raport cu alte circuite care sunt prezente într-un dispozitiv și îmbunătățește performanța tehnică. Izolarea galvanică este utilizată pentru a rezolva următoarele sarcini:

1. Realizarea independenței lanțului de semnal. Este utilizat în timpul conectării diferitelor dispozitive și dispozitive, asigură independența circuitului de semnal electric față de curenții care apar în timpul conectării diferitelor tipuri de dispozitive. Cuplajul galvanic independent rezolvă problemele de compatibilitate electromagnetică, reduce influența interferențelor, îmbunătățește raportul semnal-zgomot în circuitele de semnal și mărește acuratețea reală a proceselor în desfășurare. Izolarea galvanică cu intrare și ieșire izolate contribuie la compatibilitatea dispozitivelor cu diverse dispozitive sub parametri complexi ai mediului electromagnetic. Multicanal instrumente de masura au schimburi de grup sau canale. Decuplarea poate fi aceeași pentru mai multe canale de măsurare sau poate fi canal cu canal pentru fiecare canal în mod autonom.
2. Îndeplinirea cerințelor actualului GOST 52319-2005 privind siguranța electrică. Standardul reglementează rezistența izolației în echipamentele electrice de control și măsurare. Izolarea galvanică este considerată ca una dintr-un set de măsuri pentru asigurarea siguranței electrice, ea trebuie să funcționeze în paralel cu alte metode de protecție (împământare, circuite limitatoare de tensiune și curent, fitinguri de siguranță etc.).

Se poate asigura decuplare diverse metode si mijloace tehnice: bai galvanice, transformatoare inductive, izolatoare digitale, relee electromecanice.

Scheme de soluții pentru izolarea galvanică

În timpul construcției sistemelor complexe de procesare digitală a semnalelor de intrare legate de funcționarea în condiții industriale, izolarea galvanică trebuie să rezolve următoarele sarcini:

1. Protejați circuitele computerelor de curenți și tensiuni critice. Acest lucru este important dacă condițiile de funcționare implică expunerea la unde electromagnetice industriale, există dificultăți de împământare etc. Astfel de situații apar și la vehiculele care au un factor de influență uman mare. Erorile pot cauza defectarea completă a echipamentelor scumpe.
2. Protejați utilizatorii de șoc electric. Cea mai frecventă problemă este relevantă pentru dispozitivele medicale.
3. Minimizați efectele dăunătoare ale diferitelor interferențe. Un factor important în performanța laboratoarelor măsurători precise, la construirea sistemelor de precizie, la statiile metrologice.

În prezent utilizare largă au transformator si izolare optoelectronica.

Principiul de funcționare al optocuplerului

Circuit optocupler

Dioda emițătoare de lumină este polarizată direct și primește lumina doar de la fototranzistor. Conform acestei metode, se realizează conexiunea galvanică a circuitelor, care sunt conectate pe o parte cu LED-ul și pe cealaltă parte cu fototranzistorul. Avantajele dispozitivelor optoelectronice includ capacitatea de a transmite comunicații pe o gamă largă, capacitatea de a transmite semnale curate la frecvențe înalte și dimensiuni liniare mici.

Multiplicatori de impulsuri electrice

Ele asigură nivelul necesar de izolare electrică, constau din emițătoare-emițătoare, linii de comunicație și dispozitive de recepție.

Multiplicatori de impulsuri

Linia de comunicație trebuie să asigure nivelul necesar de izolare a semnalului; în dispozitivele de recepție, impulsurile sunt amplificate la valorile necesare pornirii tiristoarelor.

Utilizarea transformatoarelor electrice pentru decuplare crește fiabilitatea sistemele instalate construit pe baza de canale seriale multicomplex în cazul defectării unuia dintre ele.

Parametrii canalelor multiplex

Mesajele de canal constau în semnale de informare, comandă sau răspuns, una dintre adrese este liberă și este folosită pentru a efectua sarcini de sistem. Utilizarea transformatoarelor mărește fiabilitatea funcționării sistemelor asamblate pe baza de canale seriale multicomplex și asigură funcționarea dispozitivului în cazul defecțiunii mai multor receptoare. Datorită utilizării controlului transmisiei în mai multe etape la nivelul semnalului, sunt furnizați indicatori de imunitate ridicată la zgomot. In modul general de operare este permisa trimiterea de mesaje catre mai multi consumatori, ceea ce faciliteaza initializarea initiala a sistemului.

Cel mai simplu dispozitiv electric este un releu electromagnetic. Dar izolarea galvanică bazată pe acest dispozitiv are o inerție mare, dimensiuni relativ mari și poate asigura doar un număr mic de consumatori la în număr mare energie consumată. Astfel de deficiențe împiedică aplicarea largă a releelor.

Izolarea galvanică push-pull poate reduce semnificativ cantitatea de energie electrică utilizată în modul de încărcare completă, îmbunătățind astfel performanța economică a dispozitivelor.

Decuplare push-pull

Datorită utilizării izolației galvanice, este posibilă crearea unor scheme moderne de control automat, diagnosticare și control cu ​​siguranță, fiabilitate și stabilitate înaltă a funcționării.

plastic-product.ru

Izolarea galvanică. Cine, dacă nu un optocupler?

Există așa ceva în electronică precum izolarea galvanică. Definiția sa clasică este transferul de energie sau semnal între circuite electrice fără contact electric. Dacă sunteți începător, atunci această formulare va părea foarte generală și chiar criptică. Dacă aveți experiență în inginerie sau doar vă amintiți bine de fizică, atunci cel mai probabil v-ați gândit deja la transformatoare și optocuple.

Articolul de sub tăietură este dedicat căi diferite izolare galvanică semnale digitale. Vă vom spune de ce este nevoie și cum producătorii implementează o barieră izolatoare „în interiorul” microcircuitelor moderne.

Discursul, așa cum sa menționat deja, se va concentra pe izolarea semnalelor digitale. Mai departe în text, prin izolare galvanică înțelegem transmiterea unui semnal de informare între două circuite electrice independente.

De ce este nevoie

Există trei sarcini principale care sunt rezolvate prin decuplarea unui semnal digital.

Primul lucru care îmi vine în minte este protecția de înaltă tensiune. Într-adevăr, asigurarea izolației galvanice este o cerință de siguranță pentru majoritatea aparatelor electrice. Lăsați microcontrolerul, care are în mod natural o tensiune de alimentare scăzută, să seteze semnalele de control pentru un tranzistor de putere sau alt dispozitiv de înaltă tensiune. Aceasta este mai mult decât o sarcină comună. Dacă nu există o izolare între driver, ceea ce crește semnalul de control în ceea ce privește puterea și tensiunea, și dispozitivul de control, atunci microcontrolerul riscă să se ardă pur și simplu. În plus, dispozitivele de intrare-ieșire sunt de obicei asociate cu circuite de control, ceea ce înseamnă că o persoană care apasă butonul „pornire” poate închide cu ușurință circuitul și poate primi un șoc de câteva sute de volți. Deci, izolarea galvanică a semnalului servește la proteja oamenii si echipamentele.
Nu mai puțin populară este utilizarea microcircuitelor cu o barieră izolatoare pentru a interfața circuitele electrice cu tensiuni de alimentare diferite. Totul este simplu aici: nu există „conexiune electrică” între circuite, astfel încât semnalul, nivelurile logice ale semnalului de informare la intrarea și ieșirea microcircuitului, vor corespunde sursei de alimentare la „intrare” și „ieșire”. ” circuite, respectiv.
Izolarea galvanică este, de asemenea, utilizată pentru a crește imunitatea la zgomot a sistemelor. Una dintre principalele surse de interferență în echipamentele radio-electronice este așa-numitul fir comun, adesea corpul dispozitivului. La transmiterea informațiilor fără izolație galvanică, firul comun asigură potențialul total al emițătorului și receptorului necesar pentru transmiterea semnalului de informație. Deoarece firul comun servește de obicei ca unul dintre polii de putere, conectarea diferitelor dispozitive electronice la acesta, în special cele de putere, duce la zgomot de impuls. Acestea sunt eliminate prin înlocuirea „conexiunii electrice” cu o conexiune printr-o barieră izolatoare.

Cum functioneaza

În mod tradițional, izolarea galvanică este construită pe două elemente - transformatoare și optocuple. Dacă omiteți detaliile, atunci primele sunt folosite pentru semnale analogice, iar al doilea - pentru digital. Luăm în considerare doar al doilea caz, așa că are sens să reamintim cititorului despre cine este un optocupler Pentru a transmite un semnal fără contact electric, se folosește o pereche de un emițător de lumină (cel mai adesea un LED) și un fotodetector. Semnalul electric de la intrare este convertit în „impulsuri de lumină”, trece prin stratul de transmitere a luminii, este recepționat de fotodetector și este convertit înapoi într-un semnal electric.

Izolarea optocuplerului a câștigat o popularitate uriașă și timp de câteva decenii a fost singura tehnologie pentru decuplarea semnalelor digitale. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea industriei semiconductoarelor, odată cu integrarea a tot și a tot, au apărut microcircuite care implementează o barieră izolatoare în detrimentul altora, mai mult tehnologii moderne. Izolatoarele digitale sunt microcircuite care asigură unul sau mai multe canale izolate, fiecare dintre ele „depășind” un optocupler în ceea ce privește viteza și acuratețea transmisiei semnalului, în ceea ce privește imunitatea la zgomot și, cel mai adesea, în ceea ce privește costul pe canal.

Bariera de izolare a izolatoarelor digitale este fabricată folosind diverse tehnologii. Cunoscuta companie Analog Devices folosește un transformator de impulsuri ca barieră în izolatoarele digitale ADUM. În interiorul carcasei microcircuitului sunt două cristale și, realizate separat pe o peliculă de polimidă, un transformator de impulsuri. Transmițătorul cu cristale generează două impulsuri scurte de-a lungul faței semnalului de informații și un impuls de-a lungul declinului semnalului de informații. Transformatorul de impulsuri permite, cu o ușoară întârziere, să primească impulsuri pe cristalul transmițător, care sunt apoi convertite înapoi.

Tehnologia descrisă este utilizată cu succes în implementarea izolației galvanice, în multe privințe superioară optocuplelor, cu toate acestea, are o serie de dezavantaje asociate cu sensibilitatea transformatorului la interferențe și riscul de distorsiune atunci când se lucrează cu impulsuri scurte de intrare.

Un nivel mult mai ridicat de rezistență la interferență este asigurat în microcircuite, unde bariera de izolare este implementată pe capacități. Utilizarea condensatoarelor face posibilă excluderea comunicării curent continuuîntre receptor și transmițător, care în circuitele de semnal este echivalent cu izolarea galvanică.

Dacă ultima propoziție te-a entuziasmat .. Dacă simți o dorință arzătoare de a țipa că nu poate exista izolație galvanică pe condensatoare, atunci recomand să vizitezi fire ca acesta. Când mânia îți scade, reține că toată această controversă datează din 2006. Acolo, ca în 2007, noi, după cum știți, nu ne vom mai întoarce. Iar izolatoarele cu barieră capacitivă sunt fabricate de mult timp, folosite și funcționează perfect.

Avantajele decuplării capacitive sunt eficiența energetică ridicată, dimensiunile reduse și rezistența la câmpurile magnetice externe. Acest lucru vă permite să creați izolatori integrati cu costuri reduse, cu fiabilitate ridicată. Sunt produse de două companii - Texas Instruments și Silicon Labs. Aceste companii folosesc tehnologii diferite pentru crearea unui canal, cu toate acestea, în ambele cazuri, dioxidul de siliciu este folosit ca dielectric. Acest material are o rezistență electrică ridicată și este folosit de câteva decenii la fabricarea microcircuitelor. Drept urmare, SiO2 este ușor de integrat în cristal, iar un strat dielectric de câțiva micrometri grosime este suficient pentru a asigura o tensiune de izolare de câțiva kilovolți.Pe unul (pentru Texas Instruments) sau ambele (pentru Silicon Labs) sunt amplasate plăcuțe de condensator. Cristalele sunt conectate prin aceste plăcuțe, astfel încât semnalul de informație să treacă de la receptor la transmițător prin bariera de izolare. principii diferite transmiterea semnalului informativ.

Fiecare canal izolat la Texas Instruments este un circuit relativ complex.

Luați în considerare „jumătatea inferioară”. Semnalul de informare este transmis lanțurilor RC, din care sunt preluate impulsuri scurte de-a lungul muchiilor de creștere și de descreștere ale semnalului de intrare, iar semnalul este restabilit folosind aceste impulsuri. Acest mod de trecere a barierei capacitive nu este potrivit pentru semnale cu schimbare lentă (frecvență joasă). Producătorul rezolvă această problemă prin duplicarea canalelor - „jumătatea inferioară” a circuitului este un canal de înaltă frecvență și este destinat semnalelor de la 100 Kbps. Semnalele sub 100 kbps sunt procesate în „jumătatea superioară” a circuitului. Semnalul de intrare este supus unei modulații preliminare PWM cu o frecvență mare de ceas, semnalul modulat este alimentat bariera de izolare, semnalul este restabilit prin impulsuri din lanțurile RC și ulterior demodulat. Circuitul decizional de la ieșirea canalului izolat „decide” din ce „jumătate” semnalul trebuie trimis la ieșirea microcircuitului.

După cum puteți vedea în diagrama canalului izolator Texas Instruments, atât canalele de joasă frecvență, cât și cele de înaltă frecvență folosesc semnalizare diferențială. Permiteți-mi să reamintesc cititorului esența sa.

Transmisia diferenţială este simplă şi mod eficient protecție împotriva interferențelor în modul comun. Semnalul de intrare de pe partea transmițătorului este „împărțit” în două semnale V+ și V- inverse unul față de celălalt, care sunt în mod egal afectate de interferența în modul comun de natură diferită. Receptorul scade semnalele si ca urmare zgomotul Vsp este eliminat.

Transmisia diferențială este folosită și în izolatoarele digitale de la Silicon Labs. Aceste microcircuite au o structură mai simplă și mai fiabilă. Pentru a trece prin bariera capacitivă, semnalul de intrare este supus unei modulații OOK (On-Off Keyring) de înaltă frecvență. Cu alte cuvinte, „unul” din semnalul de informare este codificat prin prezența unui semnal de înaltă frecvență, iar „zero” - prin absența unui semnal de înaltă frecvență. Semnalul modulat trece fără distorsiuni printr-o pereche de capacități și este restabilit pe partea transmițătorului.

De la alte circuite dintr-un dispozitiv se numește izolare galvanică sau izolare. Cu ajutorul unei astfel de izolații, un semnal sau energie este transferată de la un circuit electric la altul, fără contact direct între circuite.

Izolarea galvanică face posibilă asigurarea independenței circuitului de semnal, deoarece un circuit de curent independent al circuitului de semnal este format din alte circuite, în circuite părere iar în măsurători. Pentru compatibilitatea electromagnetică, izolarea galvanică este cea mai bună soluție, deoarece crește acuratețea măsurătorilor, mărește protecția împotriva interferențelor.

Principiul de funcționare

Pentru a înțelege principiul de funcționare a izolației galvanice, luați în considerare modul în care aceasta este implementată în proiectare.

Înfășurarea primară este izolată electric de înfășurarea secundară. Nu există contact între ele și nu apare nici un curent, cu excepția cazului în care, desigur, numărăm modul de urgență cu o defecțiune a izolației sau un circuit de rotație. Cu toate acestea, diferența de potențial în bobine poate fi semnificativă.

feluri

O astfel de izolare a circuitelor electrice este asigurată prin diferite metode folosind diferite elemente și piese electronice. De exemplu, condensatoarele și optocuptoarele sunt capabile să transmită semnale electrice fără contact direct. Secțiuni ale circuitului interacționează prin fluxul luminos, câmpul magnetic sau electrostatic. Luați în considerare principalele tipuri de izolare galvanică.

Decuplare inductivă

Pentru a construi un transformator (inductiv) decuplare, este necesar să folosiți un element de inducție magnetică, care se numește. Poate fi cu sau fără miez.

La decuplarea tipului de transformator se folosesc transformatoare cu un raport de transformare egal cu unu. Bobina primară a transformatorului este conectată la sursa de semnal, cea secundară - la receptor. Pentru circuitele de decuplare conform acestei scheme se pot folosi dispozitive de modulație magnetică bazate pe transformatoare.

În acest caz, tensiunea de ieșire, care este disponibilă pe înfășurarea secundară a transformatorului, va depinde direct de tensiunea de la intrarea dispozitivului. Cu această metodă de decuplare inductivă, există o serie de dezavantaje serioase:

• Semnificativ dimensiuni, care nu permit fabricarea unui dispozitiv compact.
• Modularea în frecvență a izolației galvanice limitează frecvența de transmisie.
• Calitatea semnalului de ieșire este afectată de interferența de la semnalul de intrare purtător.
• Acțiunea de izolare a transformatorului este posibilă numai cu tensiune alternativă.

Decuplare optoelectronica

Dezvoltarea electronică și tehnologia Informatieiîn prezent îmbunătățește proiectarea decuplării folosind ansambluri optoelectronice. Baza unor astfel de noduri de decuplare este optocuplele (optocuplere), care sunt realizate pe baza și alte componente sensibile la lumină.

În partea optică a circuitului care conectează receptorul și sursa de date, purtătorul de semnal sunt fotonii. Neutralitatea fotonilor face posibilă decuplarea electrică a circuitelor de ieșire și de intrare, precum și de potrivire a circuitelor cu diferite rezistențe de ieșire și de intrare.

În izolarea optoelectronică, receptorul nu afectează sursa semnalului, astfel încât este posibilă modularea semnalelor pe o gamă largă de frecvențe. Un avantaj important al perechilor optice este compactitatea lor, ceea ce permite utilizarea lor în microelectronică.

O pereche optică este formată dintr-un emițător de lumină, un mediu care conduce fluxul de lumină și un receptor de lumină care îl transformă într-un semnal de curent electric. Rezistența la ieșire și la intrare în optocupler este foarte mare și poate ajunge la câteva milioane de ohmi.

Principiul de funcționare al optocuplerului este destul de simplu. Un flux luminos iese din și este direcționat, care îl percepe și efectuează lucrări ulterioare în conformitate cu acest semnal luminos.

Mai detaliat, funcționarea optocuplerului este următoarea. Semnalul de intrare ajunge la LED, care emite lumină prin ghidajul de lumină. În plus, fluxul luminos este perceput de un fototranzistor, la ieșirea căruia se creează o picătură sau un impuls de curent electric. Ca urmare, se realizează izolarea galvanică a circuitelor, care sunt conectate pe o parte cu LED-ul, iar pe de altă parte - cu fototranzistorul.

Optocupler cu diodă

În această pereche, sursa de lumină este LED-ul. O astfel de pereche poate fi folosită în locul unei chei și poate funcționa cu semnale cu o frecvență de câteva zeci de MHz.

Atunci când un semnal trebuie transmis, sursa furnizează energie LED-ului, în urma căreia este emisă lumină care lovește . Sub acțiunea luminii, fotodioda se deschide și trece curent prin ea însăși.

Receptorul percepe aspectul curentului ca un semnal de lucru. Dezavantajul optocuplelor cu diode este incapacitatea de a controla curenți mari fără elemente auxiliare. De asemenea, eficiența lor scăzută poate fi atribuită dezavantajelor.

Optocuplator tranzistor

Astfel de perechi optice au o sensibilitate crescută, spre deosebire de cele cu diode, ceea ce înseamnă că sunt mai economice. Dar viteza lor de reacție și cea mai mare frecvență de conectare sunt mai mici. Perechile optice de tranzistori au rezistență scăzută în stare deschisă și rezistență ridicată în stare închisă.

Curenții de antrenare pentru perechea de tranzistori sunt mai mari decât curentul de ieșire al perechii de diode. Optocuptoarele cu tranzistori pot fi utilizate în mai multe moduri:

• Fără ieșire de bază.
• Odată cu retragerea bazei.

Fără un cablu de bază, curentul colectorului va depinde direct de curentul LED-ului, dar tranzistorul va avea un timp de răspuns lung, deoarece circuitul de bază este întotdeauna deschis.

În cazul ieșirii de bază, este posibilă creșterea vitezei de reacție prin conectarea unei rezistențe auxiliare între emițător și baza tranzistorului. Apoi, există un efect în care tranzistorul nu intră într-o stare de conducție până când curentul diodei atinge valoarea necesară pentru căderea de tensiune pe rezistență.

Această izolare galvanică are mai multe avantaje:

• Gamă largă de tensiuni de decuplare (până la 0,5 kV). Acest lucru joacă un rol important în proiectarea sistemelor de introducere a informațiilor.
• Izolarea galvanică poate funcționa la o frecvență înaltă, ajungând la câteva zeci de MHz.
• Componentele circuitului unei astfel de decuplari au dimensiuni generale mici.

În absența izolației galvanice, cel mai mare curent care trece între circuite poate fi limitat doar de mici rezistențe electrice. Ca urmare, aceasta duce la curenți de egalizare, care provoacă deteriorarea elementelor circuitului electric și a lucrătorului, care atinge accidental echipamentul electric neprotejat.