Zamonaviy hayotni televizorsiz tasavvur qilib bo'lmaydi. Ko'pgina kvartiralarda siz ikkita yoki ba'zan uchta televizor qabul qiluvchisini topishingiz mumkin. Kabel televideniesi ayniqsa mashhur. Ammo bir nechta televizorni bitta antenna kabeliga ulashingiz kerak bo'lsa-chi? "Xitoy" er-xotin yoki hatto tee-dan foydalanish tabiiydir.

Masalan, bu kabi:

Men kabel televideniesi kanallarini qabul qilish uchun ikkita televizorga o'rnatgan bunday ikkita ajratgich edi. Biroq, qabul qilish sifati ko'p narsani talab qildi, agar birinchi metr diapazonidagi kanallar bardoshli bo'lsa, ikkinchi va UHF diapazonlarining kanallari kuchli signal zaiflashuvi bilan qabul qilindi. Splitterni demontaj qilgandan so'ng, men unda kichik ferritli ikki tomonlama halqani va bitta yadroli simning bir nechta burilishlarini topdim:

Qurilma antifazali o'rashga ega yuqori chastotali transformatordir. Va nazariy jihatdan, u RF signalini qabul qilish uchun kirish davrlarining o'zaro ta'sirini istisno qilishi kerak, lekin aslida u faqat galvanik aloqa mavjudligi sababli uni zaiflashtirdi.

Men transformatorni nominal qiymati bir necha pikofarad bo'lgan oddiy keramik idishlar (qizil bayroqlar) bilan almashtirishga qaror qildim va shu bilan bu galvanik aloqani yo'q qildim:

Mening ajablanishimning chegarasi yo'q edi, ikkala televizor ham faqat bitta ishlayotgandek ko'rsatildi, ya'ni. barcha guruhlarda o'zaro ta'sir va ajoyib qabul haqida zarracha ishora emas.

Imkoniyatlar splitter tanasiga mos keladi:

Men o'zimni tanbeh qilgan yagona narsa - nega bu fikr ilgari xayolimga kelmagan.

Ushbu maqolalar turkumi uch qismdan iborat:

Zanjirlarda shovqin.

Elektron qurilmaning normal ishlashi vaqtida zanjirda shovqin paydo bo'lishi mumkin.

Interferentsiya nafaqat qurilmaning normal ishlashiga xalaqit berishi, balki uning to'liq ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin.

Guruch. 1. Foydali signalga aralashish.

Osiloskop ekranidagi shovqinni sxemaning tekshirilayotgan qismiga ulab ko'rishingiz mumkin (1-rasm). Interferentsiyaning davomiyligi juda qisqa (bir necha nanosekundlar, "ignalar" deb ataladigan) yoki juda uzoq (bir necha soniya) bo'lishi mumkin. Interferentsiyaning shakli va polaritesi ham har xil.
Interferentsiyaning tarqalishi (o'tishi) faqat kontaktlarning zanglashiga olib boradigan simli ulanishlari orqali emas, balki ba'zan hatto simlar bilan bog'lanmagan zanjir qismlari o'rtasida ham sodir bo'ladi. Bundan tashqari, shovqin bir-birining ustiga chiqishi, bir-biriga qo'shilishi mumkin. Shunday qilib, bitta zaif shovqin qurilma pallasida nosozlikka olib kelmasligi mumkin, ammo bir vaqtning o'zida bir nechta zaif tasodifiy shovqinlarning to'planishi qurilmaning noto'g'ri ishlashiga olib keladi. Bu haqiqat shovqinlarni izlash va yo'q qilishni juda qiyinlashtiradi, chunki ular yanada tasodifiy xarakterga ega.

Interferentsiya manbalarini taxminan bo'lish mumkin:

• Interferentsiyaning tashqi manbai. Qurilma yaqinidagi kuchli elektromagnit yoki elektrostatik maydonlar manbai elektron qurilmada nosozliklarga olib kelishi mumkin. Misol uchun, chaqmoq urishi, yuqori oqimlarni o'rni almashtirish yoki elektr payvandlash.
• Interferentsiyaning ichki manbai. Masalan, qurilmadagi reaktivlik (elektr dvigatel yoki elektromagnit) bo'lgan yukni yoqqan / o'chirganingizda, kontaktlarning zanglashiga olib kelishi mumkin. Noto'g'ri dastur algoritmi ham ichki shovqin manbai bo'lishi mumkin.

Tashqi shovqinlardan himoya qilish uchun struktura yoki uning alohida qismlari metall yoki elektromagnit qalqonga joylashtiriladi va tashqi shovqinlarga nisbatan kamroq sezgir bo'lgan sxema eritmalari ham qo'llaniladi. Filtrlardan foydalanish, ish algoritmini optimallashtirish, butun sxema konstruktsiyasini o'zgartirish va uning qismlari bir-biriga nisbatan joylashishi ichki shovqindan yordam beradi.
Barcha aralashuvlarni befarq bostirmaslik, balki ularni ongli ravishda kontaktlarning zanglashiga olib keladigan joylariga yo'naltirish juda oqlangan deb hisoblanadi, ular zarar etkazmasdan. Ba'zi hollarda bu yo'l ancha oson, ixcham va arzonroq.

Sxemalarda aralashuvlar ehtimolini va ularni oldini olish usullarini baholash nazariy bilim va amaliy tajribani talab qiladigan oson ish emas. Ammo shunga qaramay, biz qat'iylik bilan aytishimiz mumkinki, aralashuv ehtimoli ortadi:

• kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim yoki kuchlanishning oshishi bilan,
• kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismlarining sezgirligi oshishi bilan,
• qo'llaniladigan qismlarning tezligini oshirish bilan.

Tez-tez nosozliklar tufayli tugallangan tuzilmani qayta tiklamaslik uchun, kontaktlarning zanglashiga olib kelishi mumkin bo'lgan manbalari va yo'llari bilan kontaktlarning zanglashiga olib kirish bosqichida allaqachon tanishgan ma'qul. Interferentsiyaning barcha ko'rinishlarining taxminan yarmi "yomon" quvvat manbai bilan bog'liq bo'lganligi sababli, uning qismlarini quvvatlantirish usulini tanlash orqali qurilmani loyihalashni boshlash yaxshidir.

Quvvat zanjirlarida shovqin.

2-rasmda elektr ta'minoti, boshqaruv sxemasi, haydovchi va aktuatordan iborat elektron qurilmaning tipik blok diagrammasi ko'rsatilgan.
Ushbu saytdagi seriyadagi eng oddiy robotlarning aksariyati ushbu sxema bo'yicha qurilgan.

Guruch. 2. Boshqaruv va quvvat qismlarini birgalikda elektr ta'minoti.

Bunday sxemalarda ikkita qismni shartli ravishda ajratish mumkin: nazorat va quvvat. Tekshirish qismi nisbatan kam oqim iste'mol qiladi va qandaydir boshqaruv yoki hisoblash sxemalarini o'z ichiga oladi. Quvvat qismi sezilarli darajada ko'proq oqim sarflaydi va quvvat bloki va terminal yukini o'z ichiga oladi.
Keling, diagrammaning har bir qismini batafsil ko'rib chiqaylik.

Guruch. 2 a.

Quvvatlantirish manbai(2-rasm a.) "Batareyalar" yoki tarmoq transformatorining quvvat manbai bo'lishi mumkin. Quvvat manbai voltaj regulyatorini va kichik filtrni ham o'z ichiga olishi mumkin.

Guruch. 2 b.

Boshqarish sxemasi- bu sxemaning bir qismi (2-rasm b.), bu erda har qanday ma'lumot algoritmning ishlashiga muvofiq qayta ishlanadi. Bu yerga tashqi manbalardan, masalan, har qanday sensorlardan kelgan signallar ham kelishi mumkin. Boshqarish sxemasining o'zi mikrokontrollerlar yoki boshqa mikrosxemalar yordamida yoki diskret elementlarda yig'ilishi mumkin.

Aloqa liniyalari ular shunchaki boshqaruv pallasini haydovchiga va aktuatorga ulashadi, ya'ni bular shunchaki bosilgan elektron plataning simlari yoki izlari.

Guruch. 2 c.

Ijrochi qurilma(2-rasm c.) Ko'pincha elektr signalini mexanik ishga aylantiruvchi mexanizm, masalan, elektr motor yoki elektromagnit. Ya'ni, aktuator elektr tokini boshqa turdagi energiyaga aylantiradi va odatda nisbatan katta oqim iste'mol qiladi.

Guruch. 2 g.

Boshqarish pallasida signal juda zaif bo'lgani uchun, shuning uchun haydovchi yoki kuchaytirgich(2-rasm d.) Ko'pgina sxemalarning ajralmas qismidir. Drayv, masalan, ijro etuvchi qurilmaning turiga qarab, faqat bitta tranzistorda yoki maxsus mikrosxemada bajarilishi mumkin.


Qoida tariqasida, kuchli shovqinning asosiy manbai aktuator hisoblanadi. Bu erda paydo bo'lgan shovqin haydovchidan o'tib, quvvat avtobusi bo'ylab yanada tarqaladi (2-rasmdagi shovqin to'q sariq o'q bilan sxematik tarzda ko'rsatilgan). Va nazorat qilish davri bir xil quvvat manbasidan quvvatlanganligi sababli, bu shovqin ham unga ta'sir qilish ehtimoli katta. Ya'ni, masalan, dvigatelda paydo bo'ladigan shovqin haydovchi orqali o'tadi va boshqaruv pallasida ishlamay qolishiga olib kelishi mumkin.
Oddiy sxemalarda quvvat manbai bilan parallel ravishda taxminan 1000 mkF bo'lgan katta kondansatör va 0,1 mkF keramikani qo'yish kifoya. Ular eng oddiy filtr vazifasini bajaradi. Taxminan 1 amper yoki undan ortiq iste'mol oqimlari bo'lgan davrlarda murakkab shaklning kuchli aralashuvidan himoya qilish uchun siz noqulay, murakkab filtrni o'rnatishingiz kerak bo'ladi, ammo bu har doim ham yordam bermaydi.
Ko'pgina sxemalarda shovqin ta'siridan xalos bo'lishning eng oddiy usuli - bu kontaktlarning zanglashiga olib keladigan boshqaruv va quvvat qismlari uchun alohida quvvat manbalaridan foydalanish, ya'ni alohida quvvat manbai.
Alohida elektr ta'minoti nafaqat shovqinlarga qarshi kurashish uchun foydalanilsa ham.

Alohida ovqat.

Shaklda. 3-rasmda ma'lum bir qurilmaning blok diagrammasi ko'rsatilgan. Ushbu sxema ikkita quvvat manbasidan foydalanadi. Devrenning quvvat qismi quvvatlanadi quvvat manbai 1, va nazorat qilish sxemasi - dan quvvat manbai 2... Ikkala quvvat manbai ham qutblardan biri bilan ulanadi, bu sim butun sxema uchun umumiydir va aloqa liniyasi orqali unga nisbatan signallar uzatiladi.

Guruch. 3. Boshqaruv va quvvat qismlari uchun alohida quvvat manbai.

Bir qarashda, bunday ikkita quvvat manbai sxemasi noqulay va murakkab ko'rinadi. Aslida, alohida elektr ta'minoti bilan bunday sxemalar, masalan, barcha uy jihozlarining 95% da qo'llaniladi. Alohida quvvat manbalari turli xil kuchlanish va oqimlarga ega bo'lgan turli xil transformator sariqlari mavjud. Bu ajratilgan quvvat davrlarining yana bir afzalligi: bir qurilmada turli xil kuchlanish kuchlanishiga ega bo'lgan bir nechta birliklardan foydalanish mumkin. Misol uchun, boshqaruvchi uchun 5 volt va vosita uchun 10-15 voltdan foydalaning.
Agar siz rasmdagi diagrammaga diqqat bilan qarasangiz. 3 dan ko'rinib turibdiki, quvvat bo'limidan shovqin elektr tarmog'i orqali nazorat qilish qismiga kirish imkoniyatiga ega emas. Natijada, uni bostirish yoki filtrlash zarurati butunlay yo'qoladi.

Guruch. 4. Stabilizator bilan alohida quvvat manbai.

Mobil tuzilmalarda, masalan, mobil robotlarda, o'lchamlari tufayli ikkita batareya paketini ishlatish har doim ham qulay emas. Shuning uchun, bitta batareya to'plami yordamida alohida quvvat manbai qurilishi mumkin. Bunday holda, boshqaruv pallasi asosiy quvvat manbaidan past quvvatli filtrli stabilizator orqali quvvatlanadi, 2-rasm. 4. Ushbu sxemada tanlangan turdagi stabilizatorda kuchlanishning pasayishini hisobga olishingiz kerak. Odatda nazorat qilish davri uchun zarur bo'lgan kuchlanishdan yuqori kuchlanishli batareya to'plami ishlatiladi. Bunday holda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan samaradorligi batareyalarning qisman zaryadsizlanishi bilan ham saqlanib qoladi.

Guruch. 5. Alohida quvvat manbai bilan L293.

Ko'pgina haydovchi mikrosxemalar darhol alohida elektr ta'minoti davrlarida foydalanish uchun maxsus mo'ljallangan. Masalan, taniqli haydovchi IC L293 ( Guruch. 5) chiqishga ega Vs- boshqaruv sxemasini (Mantiqiy ta'minot kuchlanishi) va chiqishni quvvatlantirish uchun Vs- quvvat drayverini chiqish bosqichlarini ta'minlash uchun (Ta'minot kuchlanishi yoki Chiqish manbai kuchlanishi).
Seriyadagi mikrokontroller yoki mantiqiy mikrosxemaga ega robotlarning barcha dizaynlarida siz L293-ni alohida quvvat pallasida yoqishingiz mumkin. Bunday holda, quvvat blokining ta'minot kuchlanishi (dvigatellar uchun kuchlanish) 4,5 dan 36 voltgacha bo'lishi mumkin va Vss ga kuchlanish mikrokontroller yoki mantiqiy mikrosxemani (odatda 5 volt) quvvatlantirish bilan bir xil bo'lishi mumkin. .

Agar boshqaruv qismining quvvat manbai (mikrokontroller yoki mantiqiy mikrosxema) stabilizator orqali amalga oshirilsa va quvvat blokining quvvat manbai to'g'ridan-to'g'ri akkumulyator batareyasidan olingan bo'lsa, bu energiya yo'qotishlarini sezilarli darajada tejash imkonini beradi. Chunki stabilizator butun tuzilmani emas, balki faqat boshqaruv pallasini quvvatlaydi. Bu - alohida oziqlantirishning yana bir afzalligi: energiya tejash.

Agar siz 3-rasmdagi diagrammaga yana qarasangiz, umumiy simga (GND) qo'shimcha ravishda quvvat bo'limi ham aloqa liniyalari orqali boshqaruv pallasiga ulanganligini sezasiz. Ba'zi hollarda shovqin ham ushbu simlar orqali quvvat qismidan boshqaruv pallasining ichki qismiga o'tishi mumkin. Bundan tashqari, ushbu aloqa liniyalari ko'pincha elektromagnit ta'sirlarga juda sezgir ("pikaplar"). Siz ushbu zararli hodisalardan bir marta va butunlay qutulishingiz mumkin galvanik izolyatsiya.
Garchi galvanik izolyatsiya nafaqat shovqinlarga qarshi kurashish uchun ham qo'llanilsa ham.

Galvanik izolyatsiya.

Bir qarashda, bunday ta'rif aql bovar qilmaydigan ko'rinishi mumkin!
Signalni elektr aloqasisiz qanday uzatish mumkin?
Darhaqiqat, buni amalga oshirishning ikki yo'li ham bor.

Guruch. 6.

Optik signal uzatish yarimo'tkazgichlarning fotosensitivligi fenomeni asosida qurilgan. Buning uchun bir juft LED va fotosensitiv qurilma (fototransistor, fotodiod) ishlatiladi, 6-rasm.

Guruch. 7.

Bir juft yorug'lik chiqaradigan diod-fotodetektorlar bir-biriga qarama-qarshi joylashgan bitta korpusda izolyatsiya qilingan. Bunday tafsilot deyiladi optokupller(xorijiy ism optokopler), 7-rasm.
Agar oqim optokuplning LED orqali o'tkazilsa, o'rnatilgan fotodetektorning qarshiligi o'zgaradi. Bu kontaktsiz signal uzatilishi, chunki LED fotodetektordan butunlay ajratilgan.
Har bir signal liniyasi alohida optokuplni talab qiladi. Optik uzatiladigan signalning chastotasi noldan bir necha o'nlab yuzlab kilogertsgacha bo'lishi mumkin.

Guruch. sakkiz.

Induktiv signal uzatish transformatordagi elektromagnit induksiya hodisasiga asoslanadi. Transformatorning o'rashlaridan biridagi oqim o'zgarganda, boshqa o'rashdagi oqim o'zgaradi. Shunday qilib, signal birinchi o'rashdan ikkinchisiga uzatiladi (8-rasm). Sariqlar orasidagi bu bog'lanish ham deyiladi transformator, va galvanik izolyatsiya uchun transformator ba'zan deyiladi izolyatsiya transformatori.

Guruch. 9.

Strukturaviy ravishda transformatorlar odatda halqali ferrit yadrosida ishlab chiqariladi va o'rashlarda bir necha o'nlab burilishlar mavjud (9-rasm). Bunday transformatorning ko'rinadigan murakkabligiga qaramay, uni bir necha daqiqada mustaqil ravishda qilish mumkin. Galvanik izolyatsiya uchun tayyor kichik o'lchamli transformatorlar ham sotiladi.
Har bir signal liniyasi alohida bunday transformatorni talab qiladi. O'tkazilgan signalning chastotasi bir necha o'nlab gertsdan yuz minglab megahertsgacha bo'lishi mumkin.

O'tkazilayotgan signal turiga va kontaktlarning zanglashiga olib keladigan talablarga qarab siz transformator yoki optik galvanik izolyatsiyani tanlashingiz mumkin. Galvanik izolyatsiyaga ega bo'lgan sxemalarda ko'pincha kontaktlarning zanglashiga olib kelishi (birlashma, interfeys) uchun har ikki tomonga maxsus konvertorlar o'rnatiladi.

Keling, 10-rasmdagi boshqaruv va quvvat qismlari orasidagi galvanik izolyatsiyadan foydalangan holda blok-sxemani ko'rib chiqaylik.

Guruch. 10. Aloqa kanalining alohida elektr ta'minoti va galvanik izolyatsiyasi.

Ushbu diagrammadan ko'rinib turibdiki, quvvat bo'limining har qanday aralashuvi boshqaruv qismiga kirishga imkoni yo'q, chunki kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismlari o'rtasida elektr aloqasi yo'q.
Galvanik izolyatsiya holatida kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismlari o'rtasida elektr aloqasining yo'qligi yuqori kuchlanishli elektr ta'minoti bilan ishlaydigan aktuatorlarni xavfsiz boshqarish imkonini beradi. Misol uchun, bir necha volt bilan ishlaydigan boshqaruv panelining bir turi galvanik tarzda bir necha yuz voltlik tarmoqning fazali kuchlanishidan ajratilishi mumkin, bu esa xizmat ko'rsatuvchi xodimlar uchun xavfsizlikni oshiradi. Bu galvanik izolyatsiya davrlarining muhim afzalligi.

Galvanik izolyatsiyaga ega boshqaruv sxemalari deyarli har doim muhim qurilmalarda, shuningdek, impulsli quvvat manbalarida bo'lishi mumkin. Ayniqsa, aralashuvning eng kichik imkoniyati bo'lgan joylarda. Ammo havaskor qurilmalarda ham galvanik izolyatsiya dasturni topadi. Galvanik izolyatsiya bilan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan engil murakkablashuvi qurilmaning silliq ishlashiga to'liq ishonchni keltirib chiqaradi.

AC davrlarida yuklarni almashtirish uchun kuchli dala effektli tranzistorlar yordamida sxemalar so'nggi paytlarda tobora ko'proq foydalanilmoqda. Ushbu toifadagi qurilmalar ikki guruh bilan ifodalanadi. Birinchi guruhga izolyatsiyalangan eshikli bipolyar tranzistorlar - IGBT kiradi. G'arbiy qisqartma - IGBT.

Ikkinchi, eng ko'p, an'anaviy dala effektli (kanal) tranzistorlarni o'z ichiga oladi. Ushbu guruh, shuningdek, 220 voltli tarmoq uchun yuk kaliti yig'ilgan KP707 tranzistorlarini (1-jadvalga qarang) o'z ichiga oladi.

Birlamchi AC tarmog'i har jihatdan juda xavfli narsadir. Shuning uchun, to'g'ridan-to'g'ri tarmoq yukini boshqarishdan qochish uchun ko'plab sxema echimlari mavjud. Ilgari bu maqsadlar uchun izolyatsiya transformatorlari ishlatilgan, endi ular turli xil optokupllar bilan almashtiriladi.

Optik izolyatsiyalangan tranzistorli kalit

Allaqachon odatiy holga kelgan sxema 1-rasmda ko'rsatilgan.


Ushbu sxema nazorat qilish davrlarini va 220 voltlik birlamchi zanjirni galvanik izolyatsiya qilish imkonini beradi. Ajratish elementi sifatida optokupl TLP521 ishlatiladi. Siz boshqa import qilingan yoki mahalliy tranzistorli optokupllardan foydalanishingiz mumkin. Sxema oddiy va quyidagicha ishlaydi. Kirish terminallaridagi kuchlanish nolga teng bo'lsa, optokuplning LED yoritgichi yonmaydi, optokupl tranzistori yopiladi va kuchli kommutatsiya tranzistorlarining eshigini o'tkazmaydi. Shunday qilib, ularning eshiklarida Zener diyotining VD1 stabilizatsiya kuchlanishiga teng ochilish kuchlanishi mavjud. Bunday holda, tranzistorlar ochiq va ma'lum bir vaqtda kuchlanishning polaritesiga qarab o'z navbatida ishlaydi. Faraz qilaylik, 4-sxemaning chiqish pinida plyus, 3-terminalda esa minus bor. Keyin yuk oqimi 3-terminaldan 5-terminalga, yuk orqali terminal 6-ga, so'ngra VT2 tranzistorining ichki himoya diyoti orqali, ochiq tranzistor VT1 orqali 4-terminalga o'tadi. Besleme zo'riqishida polarite o'zgarganda, yuk oqimi tranzistor VT1 va ochiq tranzistor VT2 ning diyotidan o'tadi. R3, R3, C1 va VD1 sxema elementlari transformatorsiz quvvat manbaidan boshqa narsa emas. R1 rezistori besh voltli kirish voltaji uchun baholanadi va kerak bo'lganda o'zgartirilishi mumkin.

Butun sxema funktsional jihatdan to'liq blok shaklida amalga oshiriladi. O'chirish elementlari 2-rasmda ko'rsatilgan kichik U shaklidagi bosilgan elektron plataga o'rnatiladi.


Kengashning o'zi 56x43x6 mm o'lchamdagi alyuminiy plastinkaga o'rnatiladi, bu asosiy issiqlik moslamasi bo'lib, bitta vint bilan. VT1 va VT2 kuchli tranzistorlari unga issiqlik o'tkazuvchi pasta va slyuda izolyatsion qistirmalari orqali vintlar bilan biriktirilgan. Burchak teshiklari taxtada ham, plastinkada ham burg'ulanadi va agar kerak bo'lsa, jihozni boshqa kuchli issiqlik qabul qiluvchiga ulash uchun xizmat qiladi.

Galvanik izolyatsiya. Optokupler sxemasi

OPTOCOUPLER NIMA

Optokupler, shuningdek, optokupl sifatida ham tanilgan, infraqizil yorug'lik yordamida ikkita izolyatsiyalangan elektr zanjirlari o'rtasida elektr signallarini uzatuvchi elektron komponent. Izolyator sifatida optokupller kontaktlarning zanglashiga olib o'tishini oldini oladi. Signallarning yorug'lik to'sig'i orqali uzatilishi IR LED yordamida amalga oshiriladi va fototransistor kabi fotosensitiv element optokupl tuzilishining asosi hisoblanadi. Optokuplerlar turli modellarda va ichki konfiguratsiyalarda mavjud. Eng keng tarqalganlardan biri bu IR diyot va fototransistor 4-pinli paketda, rasmda ko'rsatilgan. Ish paytida ma'lum parametrlardan oshib ketmaslik kerak. Ushbu maksimal qiymatlar ish rejimini to'g'ri loyihalash uchun grafiklar bilan birgalikda ishlatiladi. Kirish tomonida infraqizil diodning ma'lum bir maksimal to'g'ridan-to'g'ri oqimi va kuchlanishi mavjud bo'lib, undan oshib ketishi emissiya elementining yonib ketishiga olib keladi. Ammo juda kichik signal uni porlay olmaydi va impulsni kontaktlarning zanglashiga olib borishiga yo'l qo'ymaydi. Optokuplatorlarning afzalliklari kirish va chiqish o'rtasidagi galvanik izolyatsiyani ta'minlash qobiliyati; optokupller uchun o'zboshimchalik bilan yuqori kuchlanish va ajratish qarshiligi va o'zboshimchalik bilan kichik o'tkazuvchanlik sig'imiga erishish uchun fundamental jismoniy yoki dizayn cheklovlari mavjud emas; elektron ob'ektlarni kontaktsiz optik boshqarishni amalga oshirish imkoniyati va natijada boshqaruv sxemalari uchun dizayn echimlarining xilma-xilligi va moslashuvchanligi; optik kanal orqali axborotning bir tomonlama tarqalishi, qabul qiluvchidan emitentga qayta aloqa yo'qligi; optokuplning keng chastotali tarmoqli kengligi, past chastotalardan cheklov yo'q; optokupl pallasida ham impuls signalini, ham doimiy komponentni uzatish qobiliyati; optik kanalning materialiga ta'sir qilish orqali optokuplning chiqish signalini boshqarish qobiliyati va buning natijasida turli xil sensorlar, shuningdek, ma'lumotlarni uzatish uchun turli xil qurilmalarni yaratish imkoniyati; fotodetektorli funktsional mikroelektron qurilmalarni yaratish imkoniyati, ularning xarakteristikalari yoritilganda, oldindan belgilangan murakkab qonunga muvofiq o'zgaradi; optik aloqa kanallarining elektromagnit maydonlar ta'siriga daxlsizligi, bu ularni interferentsiyaga va axborotning chiqib ketishiga qarshi immunitetga ega qiladi, shuningdek, o'zaro shovqinlarni istisno qiladi; boshqa yarimo'tkazgich va elektron qurilmalar bilan jismoniy va dizayn-texnologik muvofiqligi. Optokupllarning kamchiliklari energiyani ikki marta konvertatsiya qilish zarurati (elektr - yorug'lik - elektr) va bu o'tishlarning past samaradorligi tufayli sezilarli quvvat sarfi; harorat va penetratsion nurlanish ta'siriga parametrlar va xususiyatlarning sezgirligini oshirish; optokupl parametrlarining vaqtinchalik buzilishi; oldingi ikkita kamchiliklar kabi, LEDlar fizikasining o'ziga xos xususiyatlariga bog'liq bo'lgan nisbatan yuqori darajadagi ichki shovqin; kirish va chiqish davrlarining elektr uzilishi natijasida yuzaga keladigan qayta aloqalarni amalga oshirishning murakkabligi; gibrid tekisliksiz texnologiyadan foydalanish bilan bog'liq konstruktiv va texnologik nomukammallik, bir qurilmada bir nechta - turli xil tekisliklarda joylashgan turli yarimo'tkazgichlardan alohida kristallarni birlashtirish zarurati bilan. Optokupllardan foydalanish Galvanik izolyatsiyaning elementlari sifatida optokupller ishlatiladi: uskunalar birliklarini ulash uchun, ular orasida sezilarli potentsial farq mavjud; o'lchov asboblarining kirish sxemalarini shovqin va pikapdan himoya qilish. Optokupllarni qo'llashning yana bir muhim sohasi yuqori oqim va yuqori kuchlanish davrlarini optik, kontaktsiz boshqarishdir. Kuchli tiristorlar, triaklarni ishga tushirish, elektromexanik o'rni qurilmalarini boshqarish. Quvvat manbalarini almashtirish. "Uzoq" optokupllarning yaratilishi (kengaytirilgan egiluvchan optik tolali yorug'lik yo'riqnomasiga ega qurilmalar) optik texnologiyada mahsulotlardan foydalanish uchun mutlaqo yangi yo'nalish - qisqa masofalardagi aloqani ochdi. Har xil optokupller, shuningdek, radio modulyatsiya sxemalarida, avtomatik daromadni boshqarishda va boshqalarda qo'llaniladi. Optik kanal orqali ta'sir qilish bu erda sxemani optimal ish rejimiga keltirish, rejimni kontaktsiz qayta qurish uchun ishlatiladi. Turli xil tashqi ta'sirlar ostida optik kanalning xususiyatlarini o'zgartirish qobiliyati optokupl sensorlarining butun seriyasini yaratishga imkon beradi: namlik va gaz datchiklari, hajmdagi ma'lum bir suyuqlik borligi uchun sensorlar, suyuqlik uchun sensorlar. ob'ekt sirtining tozaligi va uning harakat tezligi. Galvanik izolyatsiya va kontaktsiz boshqaruv elementlari sifatida optokupllarning ko'p qirraliligi, boshqa ko'plab funktsiyalarning xilma-xilligi va o'ziga xosligi optokuplning hisoblash, avtomatlashtirish, aloqa va radio uskunalari, avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimlari, o'lchash texnologiyasi, nazorat qilish va tartibga solish tizimlarida qo'llanilishiga sababdir. , tibbiy elektronika, ma'lumotlarni vizual ko'rsatish uchun asboblar. Ushbu hujjatda optokupllarning har xil turlari haqida ko'proq o'qing.

elwo.ru

Galvanik izolyatsiya: tamoyillari va sxemasi

Galvanik izolyatsiya - bitta qurilmada mavjud bo'lgan va texnik ko'rsatkichlarni yaxshilaydigan boshqa davrlarga nisbatan ko'rib chiqilayotgan oqim davrining elektr izolyatsiyasi printsipi. Galvanik izolyatsiya quyidagi vazifalarni hal qilish uchun ishlatiladi:

1. Signal zanjiri mustaqilligiga erishing. U turli xil qurilmalar va qurilmalarni ulashda qo'llaniladi, har xil turdagi qurilmalarni ulashda paydo bo'ladigan oqimlarga nisbatan elektr signali sxemasining mustaqilligini ta'minlaydi. Mustaqil galvanik birikma elektromagnit moslashuv muammolarini hal qiladi, shovqin ta'sirini kamaytiradi, signal zanjirlarida signal-shovqin nisbatini yaxshilaydi va davom etayotgan jarayonlarning haqiqiy o'lchov aniqligini oshiradi. Izolyatsiya qilingan kirish va chiqish bilan galvanik izolyatsiyalash elektromagnit muhitning qiyin parametrlarida turli xil qurilmalar bilan qurilmalarning mos kelishiga yordam beradi. Ko'p kanalli o'lchash asboblari guruh yoki kanal izolyatsiyasiga ega. Izolyatsiya bir nechta o'lchash kanallari uchun bitta bo'lishi mumkin yoki har bir kanal uchun mustaqil ravishda kanal bo'lishi mumkin.
2. Elektr xavfsizligi bo'yicha joriy GOST 52319-2005 talablariga muvofiqligi. Standart elektr nazorat qilish va o'lchash uskunalarida izolyatsiyalashning qarshiligini tartibga soladi. Galvanik izolyatsiya elektr xavfsizligini ta'minlash bo'yicha chora-tadbirlar majmuasidan biri sifatida qaraladi, boshqa himoya usullari (topraklama, kuchlanish va oqim cheklash davrlari, xavfsizlik armaturalari va boshqalar) bilan parallel ravishda ishlashi kerak.

Ajratish turli usullar va texnik vositalar bilan ta'minlanishi mumkin: galvanik vannalar, induktiv transformatorlar, raqamli izolyatorlar, elektromexanik o'rni.

Galvanik izolyatsiyali eritma diagrammalari

Sanoat muhitida ishlash bilan bog'liq kiruvchi signallarni raqamli qayta ishlash uchun murakkab tizimlarni qurishda galvanik izolyatsiya quyidagi muammolarni hal qilishi kerak:

1. Kompyuter davrlarini tanqidiy oqim va kuchlanishlardan himoya qiling. Agar ish sharoitlari sanoat elektromagnit to'lqinlarining ta'sirini o'z ichiga olgan bo'lsa, topraklama bilan bog'liq qiyinchiliklar va boshqalar bo'lsa, bu muhim ahamiyatga ega. Bunday holatlar inson ta'sirining katta omiliga ega bo'lgan transportda ham uchraydi. Xatolar qimmatbaho uskunaning to'liq ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin.
2. Foydalanuvchilarni elektr toki urishidan saqlang. Ko'pincha, muammo tibbiy asboblar bilan bog'liq.
3. Turli shovqinlarning zararli ta'sirini kamaytirish. Aniq o'lchovlarni amalga oshiradigan laboratoriyalarda, metrologik stantsiyalarda aniq tizimlarni qurishda muhim omil.

Hozirgi vaqtda transformator va optoelektronik dekupllar keng qo'llaniladi.

Optokuplning ishlash printsipi

Optokupler sxemasi

Yorug'lik chiqaradigan diyot oldinga yo'naltirilgan va faqat fototransistordan nurlanishni oladi. Ushbu usulga ko'ra, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan galvanik ulanishi amalga oshiriladi, ular bir tomondan LED bilan, ikkinchi tomondan esa fototransistor bilan ulanadi. Optoelektronik qurilmalarning afzalliklari keng diapazonda aloqalarni uzatish qobiliyatini, yuqori chastotalarda toza signallarni uzatish qobiliyatini va kichik chiziqli o'lchamlarni o'z ichiga oladi.

Elektr impulslarini ko'paytiruvchilar

Kerakli darajadagi elektr izolyatsiyasini ta'minlang, transmitter-emitentlar, aloqa liniyalari va qabul qiluvchilardan iborat.

Impulsni ko'paytiruvchilar

Aloqa liniyasi signal izolyatsiyasining kerakli darajasini ta'minlashi kerak, qabul qiluvchi qurilmalarda impulslar tiristorlarni ishga tushirish uchun zarur bo'lgan qiymatlarga ko'tariladi.

Ajratish uchun elektr transformatorlaridan foydalanish ketma-ket multikompleks kanallar asosida qurilgan o'rnatilgan tizimlarning ishonchliligini oshiradi, ulardan biri ishdan chiqqan taqdirda.

Ko'p kompleksli kanallar parametrlari

Kanal xabarlari axborot, buyruq yoki javob signallaridan iborat bo'lib, manzillardan biri bepul va tizim vazifalarini bajarish uchun ishlatiladi. Transformatorlardan foydalanish ketma-ket multikompleks kanallar asosida yig'ilgan tizimlar ishlashining ishonchliligini oshiradi va bir nechta qabul qiluvchilarning ishdan chiqishida qurilmaning ishlashini ta'minlaydi. Signal darajasida ko'p bosqichli uzatish boshqaruvidan foydalanish tufayli yuqori shovqin immuniteti ko'rsatkichlari ta'minlanadi. Umumiy ish rejimida bir nechta iste'molchilarga xabarlarni yuborishga ruxsat beriladi, bu tizimni dastlabki ishga tushirishni osonlashtiradi.

Eng oddiy elektr qurilma elektromagnit o'rni. Ammo ushbu qurilmaga asoslangan galvanik izolyatsiya yuqori inertiyaga ega, nisbatan katta o'lchamlarga ega va faqat oz sonli iste'molchilarni katta miqdorda iste'mol qilinadigan energiya bilan ta'minlashi mumkin. Bunday kamchiliklar o'rni keng qo'llanilishiga to'sqinlik qiladi.

Surish-pull galvanik izolyatsiyasi to'liq yukda ishlatiladigan elektr energiyasi miqdorini sezilarli darajada kamaytirishi va shu bilan qurilmalarning iqtisodiy ko'rsatkichlarini yaxshilashi mumkin.

Surish-tortish orqali ajratish

Galvanik izolyatorlardan foydalanish tufayli yuqori xavfsizlik, ishonchlilik va barqaror ishlashga ega zamonaviy avtomatik boshqaruv, diagnostika va monitoring sxemalarini yaratish mumkin.

plast-product.ru

Galvanik izolyatsiya. Optokupler bo'lmasa kim?

Elektronikada galvanik izolyatsiya kabi narsa mavjud. Uning klassik ta'rifi - elektr kontaktsiz elektr davrlari o'rtasida energiya yoki signal uzatish. Agar siz yangi boshlovchi bo'lsangiz, unda bu so'z juda umumiy va hatto sirli ko'rinadi. Agar sizda muhandislik tajribangiz bo'lsa yoki shunchaki fizikani yaxshi eslab qolsangiz, ehtimol siz transformatorlar va optokupller haqida o'ylagansiz.

Kesim ostidagi maqola raqamli signallarni galvanik izolyatsiya qilishning turli usullariga bag'ishlangan. Sizga nima uchun bu umuman kerakligini va ishlab chiqaruvchilar zamonaviy mikrosxemalarning "ichida" izolyatsiya to'sig'ini qanday amalga oshirishini aytib beramiz.

Nutq, yuqorida aytib o'tilganidek, raqamli signallarni izolyatsiya qilishga qaratilgan. Keyinchalik matnda galvanik izolyatsiya ostida biz ikkita mustaqil elektr zanjiri o'rtasida axborot signalini uzatishni nazarda tutamiz.

Nima uchun kerak

Raqamli signalni ajratish orqali hal qilinishi mumkin bo'lgan uchta asosiy vazifa mavjud.

Aqlga keladigan birinchi narsa - yuqori kuchlanishdan himoya qilish. Haqiqatan ham, galvanik izolyatsiyani ta'minlash ko'pchilik elektr jihozlari uchun xavfsizlik talabidir. Tabiiyki, kichik kuchlanish kuchlanishiga ega bo'lgan mikrokontroller quvvat tranzistori yoki boshqa yuqori kuchlanishli qurilma uchun boshqaruv signallarini o'rnatsin. Bu umumiy vazifadan ko'ra ko'proq. Quvvat va kuchlanish nuqtai nazaridan boshqaruv signalini oshiradigan haydovchi va boshqaruv moslamasi o'rtasida izolyatsiya bo'lmasa, mikrokontroller shunchaki yonib ketish xavfini tug'diradi. Bundan tashqari, kiritish-chiqarish qurilmalari odatda boshqaruv sxemalariga ulanadi, ya'ni "yoqish" tugmachasini bosgan odam zanjirni osongina yopadi va bir necha yuz voltlik zarbani oladi.Demak, signalning galvanik izolyatsiyasi quyidagilarga xizmat qiladi. odamlar va texnologiyalarni himoya qilish.
Har xil kuchlanishli elektr zanjirlarini ulash uchun izolyatsiya to'sig'i bo'lgan mikrosxemalardan foydalanish mashhurroq emas. Bu erda hamma narsa oddiy: zanjirlar o'rtasida "elektr aloqasi" yo'q, shuning uchun signal, mikrosxemaning kirish va chiqishidagi ma'lumot signalining mantiqiy darajalari "kirish" va "chiqish" dagi quvvat manbaiga mos keladi. navbati bilan sxemalar.
Tizimlarning immunitetini yaxshilash uchun galvanik izolyatsiya ham qo'llaniladi. Radioelektron qurilmalardagi shovqinlarning asosiy manbalaridan biri bu umumiy sim deb ataladigan sim, ko'pincha bu qurilmaning tanasi. Galvanik izolyatsiyasiz ma'lumotni uzatishda umumiy sim axborot signalini uzatish uchun zarur bo'lgan uzatuvchi va qabul qiluvchining umumiy potentsialini ta'minlaydi. Umumiy sim odatda quvvat qutblaridan biri bo'lib xizmat qilganligi sababli, unga turli xil elektron qurilmalarni, ayniqsa quvvatni ulash qisqa muddatli impuls shovqiniga olib keladi. Ular "elektr aloqasi" ni izolyatsiya to'siqli aloqa bilan almashtirish orqali yo'q qilinadi.

Bu qanday ishlaydi

An'anaga ko'ra, galvanik izolyatsiya ikkita elementga asoslangan - transformatorlar va optokupller. Agar biz tafsilotlarni o'tkazib yuborsak, unda birinchisi analog signallar uchun, ikkinchisi esa raqamli signallar uchun ishlatiladi. Biz faqat ikkinchi holatni ko'rib chiqmoqdamiz, shuning uchun o'quvchiga optokupler kimligini eslatib qo'yish mantiqan to'g'ri keladi Signalni elektr kontaktsiz uzatish uchun bir juft yorug'lik emitteri (ko'pincha LED) va fotodetektor ishlatiladi. Kirishdagi elektr signali "yorug'lik impulslariga" aylanadi, yorug'lik o'tkazuvchi qatlamdan o'tadi, fotodetektor tomonidan qabul qilinadi va yana elektr signaliga aylanadi.

Optokupler juda mashhur va bir necha o'n yillar davomida yagona raqamli signalni ajratish texnologiyasi bo'lib kelgan. Biroq, yarimo'tkazgich sanoatining rivojlanishi bilan, hamma narsa va har bir kishining integratsiyasi bilan, boshqa zamonaviy texnologiyalar hisobiga izolyatsiya to'sig'ini amalga oshiradigan mikrosxemalar paydo bo'ldi. Raqamli izolyatorlar - bu bir yoki bir nechta izolyatsiyalangan kanallarni ta'minlovchi mikrosxemalar bo'lib, ularning har biri signal uzatish tezligi va aniqligi, shovqinlarga qarshi immunitet va ko'pincha har bir kanalning narxi bo'yicha optokuplni "quvib o'tadi".

Raqamli izolyatorlarning izolyatsiya to'sig'i turli texnologiyalar yordamida ishlab chiqariladi. Taniqli Analog Devices kompaniyasi ADUM raqamli izolyatorlarida to'siq sifatida impuls transformatoridan foydalanadi. Mikrosxema qutisi ichida ikkita kristall va pollimid plyonkasida alohida tayyorlangan impuls transformatori mavjud. Transmitter kristali axborot signalining old tomonida ikkita qisqa impulsni va axborot signalining yemirilishida bitta impuls hosil qiladi. Impuls transformatori kichik kechikish bilan transmitter kristalida impulslarni olish imkonini beradi, bu orqali teskari konvertatsiya amalga oshiriladi.

Ta'riflangan texnologiya galvanik izolyatsiyani amalga oshirishda muvaffaqiyatli qo'llaniladi, ko'p jihatdan u optokupllardan ustundir, ammo u transformatorning shovqinlarga sezgirligi va qisqa kirish impulslari bilan ishlaganda buzilish xavfi bilan bog'liq bir qator kamchiliklarga ega.

Mikrosxemalarda shovqinga qarshi immunitetning ancha yuqori darajasi ta'minlanadi, bu erda kondansatkichlarda izolyatsiya to'sig'i o'rnatiladi. Kondensatorlardan foydalanish signal zanjirlarida galvanik izolyatsiyaga teng bo'lgan uzatuvchi va qabul qiluvchi o'rtasidagi doimiy tok ulanishini yo'q qiladi.

Agar oxirgi jumla sizni hayajonlantirgan bo'lsa .. Agar siz kondensatorlarda galvanik izolyatsiya bo'lishi mumkin emasligi haqida qichqirish istagini his qilgan bo'lsangiz, men shunga o'xshash mavzularni ziyorat qilishni maslahat beraman. Sizning g'azabingiz so'nganida, bu bahs-munozaralarning barchasi 2006 yildan boshlanganiga e'tibor bering. Ma'lumki, biz u erga 2007 yildagidek qaytmaymiz. Va sig'imli to'siqli izolyatorlar uzoq vaqt davomida ishlab chiqarilgan, ishlatilgan va mukammal ishlaydi.

Kapasitiv ajratishning afzalliklari yuqori energiya samaradorligi, kichik o'lchamlar va tashqi magnit maydonlarga qarshilik. Bu yuqori ishonchlilik stavkalari bilan arzon integratsiya izolyatorlarni yaratishga imkon beradi. Ular ikkita kompaniya, Texas Instruments va Silicon Labs tomonidan ishlab chiqariladi. Ushbu firmalar kanalni yaratish uchun turli texnologiyalardan foydalanadilar, ammo ikkala holatda ham silikon dioksid dielektrik sifatida ishlatiladi. Ushbu material yuqori dielektrik quvvatga ega va bir necha o'n yillar davomida mikrosxemalarni ishlab chiqarishda ishlatilgan. Natijada, SiO2 kristalga osonlik bilan birlashtiriladi va bir necha kilovoltlik izolyatsiya kuchlanishini ta'minlash uchun bir necha mikrometr qalinlikdagi dielektrik qatlam kifoya qiladi.Birida (Texas Instruments) yoki har ikkala (Silicon Labs) kristalida, ular raqamli qurilmada joylashgan. izolyator korpusi.kondensator prokladkalari joylashgan. Kristallar bu prokladkalar orqali ulanadi, shuning uchun axborot signali qabul qiluvchidan uzatuvchiga izolyatsiya to‘sig‘i orqali o‘tadi.Texas Instruments va Silicon Labs chipga sig‘imli to‘siqni integratsiyalash uchun juda o‘xshash texnologiyalardan foydalansalar-da, ular uzatishda mutlaqo boshqa printsiplardan foydalanadilar. axborot signali.

Texas Instruments-dagi har bir izolyatsiya qilingan kanal nisbatan murakkab sxema.

Keling, uning "pastki yarmini" ko'rib chiqaylik. Axborot signali RC-sxemalarga beriladi, ulardan kirish signalining old va orqa qismlari bo'ylab qisqa impulslar olinadi va signal bu impulslar bilan tiklanadi. Kapasitiv to'siqdan o'tishning bunday usuli sekin o'zgaruvchan (past chastotali) signallarga mos kelmaydi. Ishlab chiqaruvchi bu muammoni kanallarni ko'paytirish orqali hal qiladi - kontaktlarning zanglashiga olib keladigan "pastki yarmi" yuqori chastotali kanal bo'lib, 100 Kbit / s gacha bo'lgan signallar uchun mo'ljallangan. 100 Kbit / s dan past chastotali signallar sxemaning "yuqori yarmida" qayta ishlanadi. Kirish signali yuqori takt chastotasi bilan dastlabki PWM modulyatsiyasidan o'tadi, modulyatsiyalangan signal izolyatsiya to'sig'iga qo'llaniladi, signal RC davrlaridan impulslar yordamida qayta tiklanadi va keyinchalik demodulyatsiya qilinadi. Izolyatsiya qilingan kanalning chiqishidagi qaror sxemasi mikrosxemaning chiqishiga qaysi "yarim" signalni qo'llash kerakligini "qaror qiladi".

Texas Instruments izolyatorining kanal diagrammasidan ko'rinib turibdiki, past chastotali va yuqori chastotali kanallar differentsial signal uzatilishidan foydalanadilar. O'quvchiga uning mohiyatini eslatib o'taman.

Differensial uzatish umumiy tartibdagi shovqinlardan himoyalanishning oddiy va samarali usuli hisoblanadi. Transmitterning yon tomonidagi kirish signali ikkita V + va V- bir-biriga teskari signallarga "bo'linadi" va ular turli xil tabiatdagi umumiy rejim shovqinlari bilan bir xil tarzda ta'sir qiladi. Qabul qilgich signallarni olib tashlaydi va buning natijasida Vsp shovqini yo'q qilinadi.

Differensial uzatish Silicon Labs raqamli izolyatorlarida ham qo'llaniladi. Ushbu mikrosxemalar oddiyroq va ishonchli tuzilishga ega. Kapasitiv to'siqdan o'tish uchun kirish signali yuqori chastotali OOK (On-Off Keyring) modulyatsiyasiga duchor bo'ladi. Boshqacha qilib aytganda, axborot signalining "bittasi" yuqori chastotali signalning mavjudligi bilan va "nol" - yuqori chastotali signalning yo'qligi bilan kodlanadi. Modulyatsiyalangan signal buzilishsiz bir juft kondansatör orqali o'tadi va uzatuvchi tomondan tiklanadi.

Ushbu maqola birinchi navbatda analog signalning optik izolyatsiyasiga qaratiladi. Byudjet varianti ko'rib chiqiladi. Bundan tashqari, sxema dizayni tezligiga e'tibor qaratiladi.

Analog signallarni ajratish usullari

Kichik umumiy ko'rinish. Analog signalni galvanik izolyatsiya qilishning uchta asosiy usuli mavjud: transformator, optik va kondansatör. Birinchi ikkitasi eng katta foydalanishni topdi. Bugungi kunda "Izolyatsiya kuchaytirgichlari" yoki "Izolyatsiya qilingan kuchaytirgichlar" deb nomlangan qurilmalarning butun sinfi mavjud. Bunday qurilmalar signalni konvertatsiya qilish orqali uzatadi (sxemada modulyator va signal demodulyatori mavjud).

1-rasm. Izolyatsiya qiluvchi kuchaytirgichlarning umumiy sxemasi.

Analog kuchlanish signalini uzatish uchun qurilmalar (ADUM3190, ACPL-C87) va to'g'ridan-to'g'ri oqimga ulanish uchun maxsus qurilmalar (SI8920, ACPL-C79, AMC1200) mavjud. Ushbu maqolada biz qimmat qurilmalarni ko'rib chiqmaymiz, lekin ulardan ba'zilarini sanab o'tamiz: iso100, iso124, ad202..ad215 va boshqalar.

Shuningdek, qurilmalarning yana bir klassi mavjud - chiziqli qayta aloqaga ega optik kuchaytirgichlarni ajratish (Linear Optocoupler); bu qurilmalarga il300, loc110, hcnr201 kiradi. Ushbu qurilmalarning ishlash printsipini ularning odatiy ulanish sxemasiga qarab tushunish oson.

2-rasm. Optik kuchaytirgichlarni ajratish uchun odatiy sxema.

Ajratish kuchaytirgichlari haqida qo'shimcha ma'lumot olish uchun siz o'qishingiz mumkin: AJ Peyton, W. Walsh "Analog Electronics on Op-Amps" (2-bob), AN614 hujjati "A oddiy muqobil analog izolyatsiya kuchaytirgichlari" kremniy laboratoriyalarida ham foydali bo'ladi. yaxshi taqqoslash jadvalidir. Ikkala manba ham Internetda mavjud.

Optik signal izolyatsiyasi uchun maxsus mikrosxemalar

Endi nuqtaga! Birinchidan, uchta ixtisoslashgan mikrosxemani solishtiramiz: il300, loc110, hcnr201. Xuddi shu tarzda ulanadi:

3-rasm. Il300 uchun sinov sxemasi, hcnr201 va loc110.

Farqi faqat mos ravishda il300, hcnr201 R1, R3 = 30k, R2 = 100R va loc110 10k va 200R uchun reytinglarda (maksimal tezlikka erishish uchun turli xil reytinglarni tanladim, lekin ayni paytda ruxsat etilgan chegaralardan tashqariga chiqmayman. , masalan, chiqaradigan diyotning oqimi uchun ). Quyida o'zlari uchun gapiradigan oscillogramlar (bundan keyin: ko'k - kirish signali, sariq - chiqish).

4-rasm. il300 vaqtinchalik jarayonning oscillogrammasi.

5-rasm. Vaqtinchalik jarayonning oscillogrammasi hcnr201.

6-rasm. Vaqtinchalik osillogrammajoy110.

Endi ACPL-C87B mikrosxemasini ko'rib chiqamiz (kirish signali diapazoni 0..2V). Rostini aytsam, men u bilan uzoq vaqt o'ynadim. Menda ikkita mikrosxema bor edi, birinchisida kutilmagan natijaga erishganimdan so'ng, ikkinchisini juda ehtiyotkorlik bilan ishladim, ayniqsa lehimlashda. Men hamma narsani hujjatlarda ko'rsatilgan sxema bo'yicha to'pladim:

7-rasm. uchun odatiy sxemaACPL— CHujjatlardan 87.

Natija bir xil. Men keramik kondansatkichlarni to'g'ridan-to'g'ri quvvat oyoqlari yonida lehimladim, op-ampni o'zgartirdim (tabiiy ravishda uni boshqa sxemalarda sinab ko'rdim), kontaktlarning zanglashiga olib keldim va hokazo. Haqiqiy ushlash nima: chiqish signalida sezilarli tebranishlar mavjud.

8-rasm. Vaqtinchalik osillogrammaACPL— C87.

Ishlab chiqaruvchi chiqish signalining shovqin darajasini va'da qilganiga qaramay, 0,013 mVrms va "B" varianti uchun aniqlik ± 0,5% ni tashkil qiladi. Nima bo'ldi? Hujjatlarda xato bo'lishi mumkin, chunki 0,013 mVrms ga ishonish qiyin. Tushunarsiz. Ammo keling, Vout Noise qarshisidagi Test shartlari / Eslatmalar ustunini va hujjatlarning 12-rasmini ko'rib chiqaylik:

9-rasm. Shovqin darajasining kirish signalining kattaligiga va chiqish filtrining chastotasiga bog'liqligi.

Bu erda rasm biroz aniqroq bo'ladi. Ko'rinishidan, ishlab chiqaruvchi bizga bu shovqinlarni past chastotali filtr orqali bo'g'ishimiz mumkinligini aytadi. Xo'sh, maslahat uchun rahmat (ironik). Nega ular hammasini shunday ayyorlik bilan ochib berishdi. Katta ehtimol bilan nima uchun aniq. Quyida RC filtrsiz va chiqish filtri bilan grafiklar keltirilgan (R = 1k, C = 10nF (t = 10µS))

10-rasm. Vaqtinchalik osillogrammaACPL— C87 chiqish filtrisiz va filtri bilan.

Signalni ajratish uchun umumiy maqsadli optokupller

Endi qiziqarli qismga o'tamiz. Quyida Internetda topilgan diagrammalar mavjud.

11-rasm. Ikkita optokupllarda analog signalni optik izolyatsiya qilishning odatiy sxemasi.

12-rasm. Ikkita optokupllarda analog signalni optik izolyatsiya qilishning odatiy sxemasi.

13-rasm. Ikkita optokupllarda analog signalni optik izolyatsiya qilishning odatiy sxemasi.

Ushbu yechim ham afzalliklarga, ham kamchiliklarga ega. Afzallik - yuqori izolyatsiya kuchlanishi, kamchiliklari shundaki, ikkita mikrosxemalar parametrlarda sezilarli darajada farq qilishi mumkin, shuning uchun aytmoqchi, bir xil partiyadan mikrosxemalardan foydalanish tavsiya etiladi.

Men ushbu sxemani 6n136 chipiga joylashtirdim:

14-rasm. 6 da ajratuvchi vaqtinchalik oscillogrammaN136.

Bu ishladi, lekin sekin. Men boshqa mikrosxemalarda (masalan, sfh615) to'plashga harakat qildim, lekin asta-sekin. Men tezroq bo'lishim kerak edi. Bunga qo'shimcha ravishda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan o'z-o'zidan tebranishlar tufayli ko'pincha ishlamaydi (bunday hollarda, ular ACS beqaror deb aytishadi))) Bu kondansatör C2 anjir qiymatini oshirishga yordam beradi. o'n olti.

Bir do'st mahalliy optokuplni maslahat berdi AOD130A... Yuzdagi natija:

15-rasm. AOD130A da ajratuvchi vaqtinchalik jarayonning oscillogrammasi.

Va bu diagramma:

16-rasm: AOD130A uchun izolyatsiya diagrammasi.

Chiqish signali kirishdan kamroq yoki ko'p bo'lishiga qarab, bitta potansiyometr kerak (RV1 yoki RV2). Aslida, R3 = 4.7k bilan ketma-ket faqat bitta RV = 2k qo'yish yoki hatto R3 holda faqat RV2 = 10k qoldirish mumkin edi. Printsip aniq: 5k atrofida sozlash imkoniyatiga ega bo'lish.

Signal transformatorini ajratuvchi mikrosxema

Keling, transformator versiyasiga o'tamiz. ADUM3190 mikrosxemasi 200 va 400 kHz uchun ikkita versiyada (menda 400 uchun ADUM3190TRQZ bor), ADUM4190 yuqori izolyatsiya kuchlanishi uchun mikrosxema ham mavjud. E'tibor bering, ish eng kichiki - QSOP16. Chiqish kuchlanishi Eaout 0,4 dan 2,4 V gacha. Mening mikrosxemamda chiqish ofset kuchlanishi taxminan 100 mV ni tashkil qiladi (18-rasmdagi oscillogrammada ko'rsatilgan). Umuman olganda, u yaxshi ishlaydi, lekin shaxsan men chiqish kuchlanish diapazonidan to'liq qoniqmayman. Hujjatlardan sxema bo'yicha yig'iladi:

17-rasm. Hujjatlardan ADUM3190 sxemasi.

Ba'zi oscillogramlar:

18-rasm. ADUM3190 vaqtinchalik jarayonining oscillogrammasi.

Natijalar

Xulosa qiling. Menimcha, eng yaxshi variant - bu mahalliy ADO130A-ga asoslangan sxema (ular ularni qaerdan olishgan ?!). Va nihoyat, kichik taqqoslash jadvali:

Chip	tr + kechikish (osilma bo'yicha), ms	tf + kechikish (osilma bo'yicha), ms	Diap. kuchlanish, V	Kuchlanishi izolyatsiya, V	Shovqin (Tebranish) MVp-p.	Narxi ** dona, p (05.2018)
IL300	10	15	0-3*	4400	20	150
HCNR201	15	15	0-3*	1414	25	150
LOC110	4	6	0-3*	3750	15	150
ACPL-C87B	15	15	0-2	1230	nd	500
6N136	10	8	0-3*	2500	15	50
AOD130A	2	3	0.01-3*	1500	10	90
ADUM3190T	2	2	0.4-2.4	2500	20	210

* - taxminan (tezlikni optimallashtirish bilan yig'ilgan sxema bo'yicha)

** - minimal o'rtacha narx.
Yaroslav Vlasov

P.S. "Proton" OAJ tomonidan ishlab chiqarilgan AOD130A (qora qutida o'yilgan logotipi bilan) yaxshi. Qadimgilar (jigarrang holatda 90-yillar) mos kelmaydi.