Katika makala hii nitazungumza juu ya jinsi ya kufanya kutengwa kwa galvanic rahisi kutoka kwa mtandao wa 220 V kutoka UPS ya zamani (au tuseme, mbili) halisi kwa magoti yako.

Natumaini sio siri kwa mtu yeyote kwa nini kutengwa kwa galvanic kutoka kwenye mtandao inahitajika. Watu wengi labda wanajua moja ya njia rahisi za kulipua nusu ya mzunguko na oscilloscope iliyowekwa msingi. Kwa hivyo, nilifikiria sana juu ya kutengana kwa usahihi baada ya kununua oscilloscope. Katika hali rahisi, kiboreshaji kinaonekana kama kibadilishaji na uwiano wa mabadiliko ya 1: 1. Kwa hivyo, mwanzoni wazo lilikuwa kuchukua TS-270 na kuirudisha nyuma. Lakini sikutaka kurejesha nyuma, na sikuwa na kibadilishaji cha ziada cha nguvu za kutosha. Lakini kwa namna fulani kazini nilikutana na UPS ya zamani. Kitu kama hiki:

Na kisha wazo lilikuja akilini kufanya denouement juu ya "reversals", i.e. wakati transfoma mbili zinazofanana zinawashwa kwa njia ya kioo:

Kwa kawaida, juu ya voltage katika pato la transfoma, mtiririko mdogo wa sasa na bora zaidi, lakini sikuwa na kuchagua na nilitumia kanuni ya "kama ilivyo". Iliamuliwa kutumia kesi ya UPS na transformer ambayo tayari imewekwa hapo. Ili kudhibiti uwepo wa voltage kwenye pato, Wachina walikuwa na:

Baada ya transfoma ya pili kupatikana na kuulinda, kilichobaki ni kuunganisha kila kitu.

Kama matokeo, tunayo mchoro wa mwisho kulingana na ambayo tunaunganisha transfoma:

Kipande hakijajumuishwa. Jarida letu lipo kwa michango kutoka kwa wasomaji. Toleo kamili la makala hii linapatikana tu

Na tunapata kitu kama hiki:

Mwanzoni nilitupa ubao wa asili, lakini, kama ilivyotokea, kesi hiyo ilikuwa ikipoteza ugumu wake na ilibidi niirudishe mahali pake, baada ya kuharibu sehemu zote:

Kisha nikaweka voltmeter:

Nilitumia vilima vya upili vya 18 V kuwasha taa ya nyuma ya swichi ya kawaida. Nilitumia fuse ya kawaida ya UPS inayoweza kutumika tena kama fuse ya ingizo, na kishikilia fuse cha kawaida kilipachikwa ili kulinda matokeo.

Na, voila! Suluhisho letu liko kazini.

Utangulizi

Kutenganisha mabati (kutengwa), kwa kawaida inajulikana kama kutenganisha, ni njia ambayo sehemu za kibinafsi za mfumo wa umeme zinaweza kuwa katika uwezo tofauti wa ardhi. Sababu mbili za kawaida za kuunda utengano ni kwa usalama kutokana na makosa katika bidhaa za kiwango cha viwanda, na ambapo mawasiliano ya waya inahitajika kati ya vifaa, ambayo kila moja ina usambazaji wake wa nguvu.

Njia za kuunganisha nguvu

Transfoma

Njia ya kawaida ya kuunganishwa ni matumizi ya transformer. Wakati wa kubuni mzunguko wa kuimarisha nguvu ambapo kuunganishwa kunahitajika, sehemu ya kutenganisha ya kubuni inahusishwa na haja ya kuongeza / kupunguza kiwango cha voltage na haizingatiwi kuwa sehemu tofauti ya mfumo. Katika tukio ambalo ni muhimu kutenganisha mfumo mzima wa umeme (kwa mfano, vifaa vingi vya kupima magari vinahitaji vifaa vya umeme kutengwa na mtandao wa AC), transformer 1: 1 inaweza kusanikishwa kwa mfululizo na mfumo ili kutoa muhimu. kujitenga.

Kielelezo 1 - Urval wa transfoma ya SMD

Capacitors

Njia isiyo ya kawaida ya kuunda kuunganishwa ni kutumia capacitors katika mfululizo. Kwa sababu ya uwezo wa ishara za AC kutiririka kupitia capacitors, njia hii inaweza kuwa njia bora ya kutenga sehemu za mfumo wa umeme kutoka kwa njia kuu za AC. Njia hii ni ya kuaminika zaidi kuliko njia ya transformer kwa sababu ikiwa kosa hutokea, transformer huvunja mzunguko na hupunguza capacitor. Mojawapo ya madhumuni ya kuunda kutengwa kwa galvanic kutoka kwa mtandao wa AC ni kuhakikisha kuwa katika tukio la hitilafu, mtumiaji yuko salama kutoka kwa chanzo cha sasa cha kufanya kazi bila kikomo.

Kielelezo 2 - Mfano wa kutumia capacitors kuunda kuunganishwa

Mbinu za Kutengwa kwa Ishara

Opto-isolators

Wakati ishara inahitajika kupita kati ya sehemu mbili za mzunguko kwa uwezo tofauti wa ardhi, suluhisho maarufu ni opto-isolator (optocoupler). Opto-isolator ni phototransistor ambayo inafungua ("inageuka") wakati LED ya ndani imewashwa. Mwangaza unaotolewa na LED ya ndani ni njia ya ishara na hivyo kutengwa kati ya uwezo wa ardhi hauvunjwa.

Kielelezo 3 - Mchoro wa opto-isolator ya kawaida

Sensor ya Ukumbi

Njia nyingine ya kusambaza habari kati ya mifumo ya umeme yenye uwezo tofauti wa ardhi ni matumizi ya sensor kulingana na athari ya Ukumbi. Sensor ya Ukumbi hutambua induction isiyo ya uvamizi na hauhitaji kuwasiliana moja kwa moja na ishara ya maslahi na haikiuki kizuizi cha kuhami. Matumizi ya kawaida ya kupitisha habari kwa kufata neno kupitia saketi kwa uwezo tofauti wa ardhini ni katika vitambuzi vya sasa.

Kielelezo 4 - Sensor ya sasa inayotumika kupima sasa kupitia kondakta

Hitimisho

Kutengwa kwa mabati (kutengwa) ni utengano wa mifumo ya umeme/mifumo midogo ambayo haiwezi kubeba mkondo wa moja kwa moja na inaweza kuwa na uwezo tofauti wa ardhi. Kutengwa kunaweza kugawanywa katika makundi makuu: nguvu na ishara. Kuna njia kadhaa za kufikia kuunganishwa, na kulingana na mahitaji ya mradi, baadhi ya mbinu zinaweza kuwa bora zaidi kuliko nyingine.

Uchunguzi kifani

Kielelezo 5 - Mchoro wa mradi wa PoE (Nguvu juu ya Ethernet) kulingana na kidhibiti cha TPS23753PW

Katika mchoro hapo juu, transfoma kadhaa na opto-isolator hutumiwa kuunda usambazaji wa umeme wa kubadili, ambao hutumiwa katika vifaa vya Ethernet PD (Powered Device). Kiunganishi J2 kina sumaku za ndani zinazotenga mfumo mzima kutoka kwa chanzo cha PoE. T1 na U2 hutenganisha usambazaji wa umeme (upande wa kushoto wa laini nyekundu) kutoka kwa pato la 3.3V lililodhibitiwa (upande wa kulia wa laini nyekundu).

Msururu wa makala una sehemu tatu:

Kuingilia kati katika nyaya.

Wakati wa operesheni ya kawaida ya kifaa cha umeme, kuingiliwa kunaweza kutokea katika mzunguko.

Kuingilia kati hawezi tu kuingilia kati na uendeshaji wa kawaida wa kifaa, lakini pia kusababisha kushindwa kwake kamili.

Mchele. 1. Kuingilia kati kwa ishara muhimu.

Unaweza kuona kuingiliwa kwenye skrini ya oscilloscope kwa kuijumuisha katika sehemu ya mzunguko unaojifunza (Mchoro 1). Muda wa kuingiliwa unaweza kuwa mfupi sana (nanoseconds chache, kinachojulikana kama "sindano") au mrefu sana (sekunde kadhaa). Sura na polarity ya kuingiliwa pia inatofautiana.
Kueneza (kifungu) cha kuingiliwa hutokea si tu pamoja na uhusiano wa waya wa mzunguko, lakini wakati mwingine hata kati ya sehemu za mzunguko ambazo haziunganishwa na waya. Kwa kuongeza, kuingiliwa kunaweza kuingiliana na kuongeza kwa kila mmoja. Kwa hivyo, uingilivu mmoja dhaifu hauwezi kusababisha malfunction katika mzunguko wa kifaa, lakini mkusanyiko wa wakati huo huo wa kuingiliwa kwa random kadhaa dhaifu husababisha uendeshaji usio sahihi wa kifaa. Ukweli huu hufanya utafutaji na uondoaji wa kuingiliwa kuwa mgumu mara nyingi zaidi, kwani inachukua asili ya nasibu zaidi.

Vyanzo vya kuingilia kati vinaweza kugawanywa takriban:

Chanzo cha nje cha kuingilia kati. Chanzo chenye nguvu cha sumakuumeme au uga wa kielektroniki karibu na kifaa kinaweza kusababisha kifaa kufanya kazi vibaya. Kwa mfano, kutokwa kwa umeme, kubadili relay ya mikondo ya juu au kulehemu umeme.
Chanzo cha ndani cha kuingilia kati. Kwa mfano, unapowasha/kuzima mzigo tendaji (motor ya umeme au sumaku-umeme) kwenye kifaa, saketi iliyobaki inaweza kufanya kazi vibaya. Algorithm isiyo sahihi ya programu pia inaweza kuwa chanzo cha kuingiliwa kwa ndani.

Ili kulinda dhidi ya kuingiliwa kwa nje, muundo au sehemu zake za kibinafsi zimewekwa kwenye ngao ya chuma au umeme, na ufumbuzi wa mzunguko na unyeti mdogo kwa kuingiliwa nje hutumiwa pia. Matumizi ya filters, optimization ya algorithm ya uendeshaji, mabadiliko katika ujenzi wa mzunguko mzima na eneo la sehemu zake kuhusiana na kila mmoja kusaidia dhidi ya kuingiliwa ndani.
Kinachozingatiwa kifahari sana sio ukandamizaji wa kiholela wa kuingiliwa kwa kila aina, lakini mwelekeo wa makusudi wao kwa maeneo yale ya mzunguko ambapo watafifia bila kusababisha madhara. Katika hali nyingine, njia hii ni rahisi zaidi, ngumu zaidi na ya bei nafuu.

Kutathmini uwezekano wa kuingiliwa katika nyaya na njia za kuwazuia sio kazi rahisi, inayohitaji ujuzi wa kinadharia na uzoefu wa vitendo. Lakini hata hivyo, tunaweza kusema kwa uthabiti kwamba uwezekano wa kuingiliwa huongezeka:

na ongezeko la sasa au voltage katika mzunguko,
na kuongezeka kwa unyeti wa sehemu za mzunguko,
na ongezeko la utendaji wa sehemu zilizotumiwa.

Ili usifanye upya muundo uliomalizika kwa sababu ya kushindwa mara kwa mara, ni bora kufahamiana na vyanzo vinavyowezekana na njia za kuingiliwa katika hatua ya muundo wa mzunguko. Kwa kuwa karibu nusu ya maonyesho yote ya kuingiliwa yanahusishwa na usambazaji wa umeme "mbaya", ni bora kuanza kuunda kifaa kwa kuchagua njia ya kuimarisha sehemu zake.

Kuingilia kati katika nyaya za usambazaji wa nguvu.

Mchoro wa 2 unaonyesha mchoro wa kawaida wa kuzuia kifaa cha umeme, ambacho kina chanzo cha nguvu, mzunguko wa kudhibiti, dereva na actuator.
Roboti nyingi rahisi zaidi kutoka kwa safu kwenye wavuti hii zimejengwa kulingana na mpango huu.

Mchele. 2. Ugavi wa nguvu wa pamoja wa sehemu za udhibiti na nguvu.

Katika mizunguko kama hii tunaweza kutofautisha sehemu mbili: udhibiti na nguvu. Sehemu ya udhibiti hutumia sasa kidogo na ina mizunguko yoyote ya udhibiti au ya kompyuta. Sehemu ya nguvu hutumia kwa kiasi kikubwa zaidi ya sasa na inajumuisha amplifier na mzigo wa kusitisha.
Hebu tuangalie kila sehemu ya mzunguko kwa undani zaidi.

Mchele. 2 a.

Ugavi wa nguvu(Mchoro 2 a.) inaweza kuwa "betri" au umeme wa transfoma kuu. Ugavi wa umeme unaweza pia kujumuisha utulivu wa voltage na chujio kidogo.

Mchele. 2 b.

Kudhibiti mzunguko- hii ni sehemu ya mzunguko (Mchoro 2 b.), Ambapo taarifa yoyote inasindika kwa mujibu wa uendeshaji wa algorithm. Ishara kutoka kwa vyanzo vya nje, kwa mfano, kutoka kwa sensorer zingine, zinaweza pia kuja hapa. Mzunguko wa udhibiti yenyewe unaweza kukusanywa kwa kutumia microcontrollers au microcircuits nyingine, au kwa kutumia vipengele tofauti.

Mistari ya mawasiliano wanaunganisha tu mzunguko wa udhibiti kwenye kifaa cha mtendaji wa dereva, yaani, hizi ni wiring tu au nyimbo kwenye bodi ya mzunguko iliyochapishwa.

Mchele. Karne ya 2

Kitendaji(Mchoro 2 c.) mara nyingi ni utaratibu unaobadilisha ishara ya umeme kuwa kazi ya mitambo, kama vile motor ya umeme au sumaku-umeme. Hiyo ni, actuator inabadilisha mkondo wa umeme kuwa aina nyingine ya nishati na kawaida hutumia mkondo mkubwa.

Mchele. miaka 2

Kwa kuwa ishara kutoka kwa mzunguko wa udhibiti ni dhaifu sana, hivyo dereva au amplifier(Mchoro 2 d) ni sehemu muhimu ya mipango mingi. Dereva inaweza kufanywa, kwa mfano, kwa kutumia tu transistor au chip maalum, kulingana na aina ya actuator.

Kama sheria, chanzo kikuu cha kuingiliwa kwa nguvu ni actuator. Uingilivu unaoonekana hapa, baada ya kupita kwa dereva, huenea zaidi kando ya basi ya nguvu (Kuingilia kati katika Mchoro 2 kunaonyeshwa schematically na mshale wa machungwa). Na kwa kuwa mzunguko wa udhibiti unatumiwa kutoka kwa chanzo sawa cha nguvu, kuna uwezekano mkubwa kwamba uingiliaji huu utaathiri pia. Hiyo ni, kwa mfano, kuingilia kati ambayo inaonekana katika motor itapita kwa dereva na inaweza kusababisha kushindwa katika mzunguko wa kudhibiti.
Katika nyaya rahisi, inatosha kuweka capacitor kubwa ya karibu 1000 μF na kauri 0.1 μF capacitor sambamba na chanzo cha nguvu. Watafanya kama kichujio rahisi. Katika mizunguko yenye mikondo ya matumizi ya karibu 1 ampere au zaidi, ili kulinda dhidi ya kuingiliwa kwa nguvu kwa maumbo tata, itabidi usakinishe chujio kikubwa, ngumu, lakini hii haisaidii kila wakati.
Katika mizunguko mingi, njia rahisi zaidi ya kuondoa athari za kuingiliwa ni kutumia vifaa tofauti vya nguvu kwa sehemu za udhibiti na nguvu za mzunguko, ambayo ni, matumizi ya kinachojulikana. usambazaji wa umeme tofauti.
Ingawa usambazaji wa umeme tofauti hutumiwa sio tu kupambana na kuingiliwa.

Milo tofauti.

Katika Mtini. Mchoro wa 3 unaonyesha mchoro wa kuzuia wa kifaa fulani. Mzunguko huu hutumia vifaa viwili vya nguvu. Sehemu ya nguvu ya mzunguko inaendeshwa kutoka usambazaji wa umeme 1, na mzunguko wa udhibiti unatoka usambazaji wa umeme 2. Vyanzo vyote viwili vya nguvu vimeunganishwa na moja ya nguzo; waya hii ni ya kawaida kwa mzunguko mzima na ishara hupitishwa kuhusiana nayo kwenye mstari wa mawasiliano.

Mchele. 3. Tenganisha usambazaji wa nguvu kwa sehemu za udhibiti na nguvu.

Kwa mtazamo wa kwanza, mzunguko kama huo na vifaa viwili vya nguvu huonekana kuwa ngumu na ngumu. Kwa kweli, nyaya hizo za usambazaji wa nguvu tofauti hutumiwa, kwa mfano, katika 95% ya vifaa vyote vya kaya. Tofauti vifaa vya nguvu kuna tofauti tu windings ya transfoma na voltages tofauti na mikondo. Hii ni faida nyingine ya nyaya tofauti za usambazaji wa umeme: vitengo kadhaa vilivyo na voltages tofauti za usambazaji vinaweza kutumika katika kifaa kimoja. Kwa mfano, tumia volts 5 kwa mtawala, na 10-15 volts kwa motor.
Ikiwa utaangalia kwa karibu mchoro kwenye Mtini. 3, inaweza kuonekana kuwa kuingiliwa kutoka kwa sehemu ya nguvu haina fursa ya kuingia kwenye sehemu ya udhibiti kupitia mstari wa nguvu. Kwa hivyo, hitaji la kukandamiza au kuchuja hupotea kabisa.

Mchele. 4. Tofauti ugavi wa umeme na utulivu.

Katika miundo ya simu, kwa mfano, robots za simu, kutokana na ukubwa wao, si rahisi kila wakati kutumia pakiti mbili za betri. Kwa hiyo, ugavi wa umeme tofauti unaweza kujengwa kwa kutumia pakiti moja ya betri. Mzunguko wa udhibiti utawezeshwa kutoka kwa chanzo kikuu cha nguvu kwa njia ya utulivu na chujio cha chini cha nguvu, Mtini. 4. Katika mzunguko huu, unahitaji kuzingatia kushuka kwa voltage kwenye utulivu wa aina iliyochaguliwa. Kawaida pakiti ya betri yenye voltage ya juu kuliko voltage inayohitajika kwa mzunguko wa kudhibiti hutumiwa. Katika kesi hii, utendaji wa mzunguko huhifadhiwa hata wakati betri zinatolewa kwa sehemu.

Mchele. 5. L293 na usambazaji wa umeme tofauti.

Chipu nyingi za dereva zimeundwa mahsusi kwa matumizi katika mizunguko yenye usambazaji wa umeme tofauti. Kwa mfano, chip inayojulikana ya dereva ya L293 ( Mchele. 5) ina hitimisho Vss- kwa kuwezesha mzunguko wa kudhibiti (Logic Supply Voltage) na pato Vs- kuwezesha hatua za mwisho za dereva wa nguvu (Ugavi wa Voltage au Voltage ya Ugavi wa Pato).
Katika miundo yote ya roboti iliyo na kidhibiti kidogo au chipu ya mantiki kutoka kwa mfululizo, L293 inaweza kuwashwa kwa kutumia saketi tofauti ya usambazaji wa nishati. Katika kesi hii, voltage ya usambazaji wa nguvu (voltage kwa motors) inaweza kuwa katika safu kutoka 4.5 hadi 36 volts, na voltage kwenye Vss inaweza kutolewa sawa na nguvu ya microcontroller au chip mantiki (kawaida volts 5).

Ikiwa ugavi wa nguvu kwa sehemu ya udhibiti (microcontroller au chip mantiki) hutokea kwa njia ya utulivu, na ugavi wa nguvu kwa sehemu ya nguvu huchukuliwa moja kwa moja kutoka kwa pakiti ya betri, basi hii inaweza kuokoa kwa kiasi kikubwa hasara za nishati. Kwa kuwa utulivu utawasha mzunguko wa udhibiti tu, na sio muundo mzima. Hii - Faida nyingine ya usambazaji wa umeme tofauti: kuokoa nishati.

Ikiwa unatazama tena mchoro kwenye Mchoro wa 3, utaona kwamba pamoja na waya wa kawaida (GND), sehemu ya nguvu pia inaunganishwa na mzunguko wa udhibiti na mistari ya mawasiliano. Katika baadhi ya matukio, waya hizi zinaweza pia kubeba kuingiliwa kutoka kwa sehemu ya nguvu kwenye mzunguko wa kudhibiti. Kwa kuongeza, mistari hii ya mawasiliano mara nyingi huathirika sana na ushawishi wa umeme ("kelele"). Unaweza kuondokana na matukio haya mabaya mara moja na kwa wote kwa kutumia kinachojulikana kutengwa kwa galvanic.
Ingawa kutengwa kwa galvanic pia hutumiwa sio tu kupambana na kuingiliwa.

Kutengwa kwa galvanic.

Kwa mtazamo wa kwanza, ufafanuzi huu unaweza kuonekana wa ajabu!
Je, ishara inaweza kupitishwa bila mawasiliano ya umeme?
Kwa kweli, kuna hata njia mbili zinazoruhusu hii.

Mchele. 6.

Njia ya maambukizi ya ishara ya macho kulingana na uzushi wa photosensitivity ya semiconductors. Kwa hili, jozi ya LED na kifaa cha picha (phototransistor, photodiode) hutumiwa, Mchoro 6.

Mchele. 7.

Jozi ya LED-photodetector iko katika kutengwa katika nyumba moja kinyume na kila mmoja. Hii ndio maelezo haya yanaitwa. optocoupler(jina la kigeni optocopler), Kielelezo 7.
Ikiwa sasa inapitishwa kupitia LED ya optocoupler, upinzani wa photodetector iliyojengwa itabadilika. Hii ndio jinsi maambukizi ya ishara isiyo na mawasiliano hutokea, kwani LED imetengwa kabisa kutoka kwa photodetector.
Kila mstari wa maambukizi ya ishara unahitaji optocoupler tofauti. Mzunguko wa ishara inayopitishwa kwa macho inaweza kuanzia sifuri hadi makumi kadhaa hadi mamia ya kilohertz.

Mchele. 8.

Mbinu ya uhamishaji wa ishara kwa kufata neno inategemea uzushi wa introduktionsutbildning sumakuumeme katika transformer. Wakati mabadiliko ya sasa katika moja ya windings ya transformer, sasa katika mabadiliko yake mengine vilima. Kwa hivyo, ishara hupitishwa kutoka kwa upepo wa kwanza hadi wa pili (Mchoro 8). Uunganisho huu kati ya vilima pia huitwa transfoma, na transformer kwa kutengwa kwa galvanic wakati mwingine huitwa kutengwa transformer.

Mchele. 9.

Kwa kimuundo, transfoma kawaida hufanywa kwenye msingi wa ferrite ya pete, na vilima vina makumi kadhaa ya zamu ya waya (Mchoro 9). Licha ya ugumu unaoonekana wa transformer hiyo, unaweza kuifanya mwenyewe kwa dakika chache. Transfoma za ukubwa mdogo zilizopangwa tayari kwa kutengwa kwa galvanic pia zinauzwa.
Kila mstari wa maambukizi ya ishara unahitaji kibadilishaji tofauti kama hicho. Mzunguko wa mawimbi yanayopitishwa unaweza kuanzia makumi kadhaa ya hertz hadi mamia ya maelfu ya megahertz.

Kulingana na aina ya ishara inayopitishwa na mahitaji ya mzunguko, unaweza kuchagua kutengwa kwa transformer au galvanic ya macho. Katika mizunguko yenye kutengwa kwa galvanic, waongofu maalum mara nyingi huwekwa kwa pande zote mbili ili kuratibu (kuunganisha, interface) na mzunguko wote.

Wacha sasa tuzingatie mchoro wa kuzuia kwa kutumia kutengwa kwa galvanic kati ya sehemu za udhibiti na nguvu kwenye Mchoro 10.

Mchele. 10. Ugavi wa umeme tofauti na kutengwa kwa galvanic ya njia ya mawasiliano.

Kutoka kwenye mchoro huu inaweza kuonekana kuwa kuingilia kati yoyote kutoka kwa sehemu ya nguvu hakuna njia ya kupenya ndani ya sehemu ya udhibiti, kwa kuwa hakuna mawasiliano ya umeme kati ya sehemu za mzunguko.
Kutokuwepo kwa mawasiliano ya umeme kati ya sehemu za mzunguko katika kesi ya kutengwa kwa galvanic inakuwezesha kudhibiti salama watendaji wenye nguvu ya juu ya voltage. Kwa mfano, jopo la kudhibiti linalotumiwa na volts chache linaweza kutengwa kwa mabati kutoka kwa voltage ya mtandao wa awamu ya volts mia kadhaa, ambayo huongeza usalama kwa wafanyakazi wa uendeshaji. Hii ni faida muhimu ya nyaya za kutengwa kwa galvanic.

Mizunguko ya kudhibiti na kutengwa kwa galvanic inaweza karibu kila wakati kupatikana katika vifaa muhimu, na pia katika vifaa vya nguvu vya pulsed. Hasa pale ambapo kuna nafasi hata kidogo ya kuingiliwa. Lakini hata katika vifaa vya amateur, kutengwa kwa galvanic hutumiwa. Kwa kuwa shida kidogo ya mzunguko kwa kutengwa kwa galvanic huleta ujasiri kamili katika uendeshaji usioingiliwa wa kifaa.

Kutengwa kwa galvanic. Mzunguko wa Optocoupler

OPTOCOUPLER NI NINI

Optocoupler, pia inajulikana kama optocoupler, ni sehemu ya kielektroniki ambayo hupitisha mawimbi ya umeme kati ya saketi mbili za umeme zilizotengwa kwa kutumia mwanga wa infrared. Kama insulator, optocoupler inaweza kuzuia voltage ya juu kutoka kwa mzunguko. Uwasilishaji wa ishara kupitia kizuizi cha mwanga hutokea kwa kutumia IR LED na kipengele cha picha, kwa mfano phototransistor, ambayo ni msingi wa muundo wa optocoupler. Optocouplers zinapatikana katika aina mbalimbali za mifano na usanidi wa ndani. Moja ya kawaida ni diode ya IR na phototransistor pamoja katika mfuko wa pini 4, iliyoonyeshwa kwenye takwimu.

Vigezo fulani haipaswi kuzidi wakati wa operesheni. Maadili haya ya juu hutumiwa kwa kushirikiana na grafu ili kubuni kwa usahihi hali ya uendeshaji.

Kwa upande wa pembejeo, diode ya infrared inayotoa ina kiwango cha juu cha mbele cha sasa na voltage, ambayo inazidi ambayo itasababisha kipengele cha kutolea moshi kuwaka. Lakini hata ishara ambayo ni ndogo sana haitaweza kuifanya iwe mwanga, na haitaruhusu msukumo kupitishwa zaidi kando ya mzunguko.

Faida za optocouplers

uwezo wa kutoa kutengwa kwa galvanic kati ya pembejeo na pato;
kwa optocouplers hakuna vikwazo vya kimsingi vya kimwili au vya kubuni katika kufikia voltages za juu kiholela na upinzani wa kuunganishwa na uwezo mdogo wa upitishaji wa kiholela;
uwezekano wa kutekeleza udhibiti wa macho usio na mawasiliano wa vitu vya elektroniki na utofauti unaosababisha na kubadilika kwa suluhisho za muundo kwa nyaya za kudhibiti;
uenezi wa unidirectional wa habari kando ya chaneli ya macho, kutokuwepo kwa maoni kutoka kwa mpokeaji hadi kwa mtoaji;
upana wa bandwidth ya optocoupler, hakuna kizuizi kutoka kwa masafa ya chini;
uwezekano wa kupeleka ishara zote za pigo na sehemu ya mara kwa mara kupitia mzunguko wa optocoupler;
uwezo wa kudhibiti ishara ya pato la optocoupler kwa kushawishi nyenzo za kituo cha macho na uwezekano wa kuunda aina mbalimbali za sensorer, pamoja na vifaa mbalimbali vya kusambaza habari;
uwezekano wa kuunda vifaa vya microelectronic vinavyofanya kazi na photodetectors, sifa ambazo, wakati wa kuangazwa, hubadilika kulingana na sheria ngumu iliyotolewa;
kinga ya njia za mawasiliano ya macho kwa athari za mashamba ya umeme, ambayo huwafanya kulindwa kutokana na kuingiliwa na uvujaji wa habari, na pia huondoa kuingiliwa kwa pande zote;
utangamano wa kimwili, wa kubuni na wa kiteknolojia na semicondukta nyingine na vifaa vya kielektroniki vya redio.

Hasara za optocouplers

matumizi makubwa ya nguvu kutokana na haja ya uongofu wa nishati mbili (umeme - mwanga - umeme) na ufanisi mdogo wa mabadiliko haya;
kuongezeka kwa unyeti wa vigezo na sifa kwa athari za joto la juu na mionzi ya kupenya;
uharibifu wa muda wa vigezo vya optocoupler;
kiwango cha juu cha kelele ya kibinafsi, kwa sababu, kama shida mbili zilizopita, kwa upekee wa fizikia ya LEDs;
utata wa utekelezaji wa maoni unaosababishwa na kutengwa kwa umeme wa nyaya za pembejeo na pato;
kubuni na kutokamilika kwa teknolojia inayohusishwa na matumizi ya teknolojia ya mseto isiyo ya mpango, na haja ya kuchanganya fuwele kadhaa za kibinafsi kutoka kwa semiconductors tofauti ziko katika ndege tofauti katika kifaa kimoja.

Utumiaji wa optocouplers

Kama vipengele vya kutengwa kwa galvanic, optocouplers hutumiwa: kuunganisha vitengo vya vifaa kati ya ambayo kuna tofauti kubwa ya uwezo; ili kulinda nyaya za pembejeo za vifaa vya kupimia kutoka kwa kuingiliwa na kuingiliwa.
Eneo lingine muhimu la maombi ya optocouplers ni udhibiti wa macho, usio wa mawasiliano wa nyaya za sasa na za juu-voltage. Uzinduzi wa thyristors yenye nguvu, triacs, udhibiti wa vifaa vya relay electromechanical. Kubadilisha vifaa vya nguvu.
Uundaji wa optocouplers "ndefu" (vifaa vilivyo na mwongozo wa mwanga wa fiber-optic uliopanuliwa) ulifungua mwelekeo mpya kabisa wa matumizi ya bidhaa za optocoupler - mawasiliano kwa umbali mfupi.
Optocouplers mbalimbali pia hutumiwa katika mizunguko ya uhandisi wa redio kwa ajili ya modulation, udhibiti wa kupata moja kwa moja na wengine. Athari kupitia chaneli ya macho hutumiwa hapa kuleta mzunguko kwa hali bora ya kufanya kazi, kwa urekebishaji wa hali ya kutowasiliana.
Uwezo wa kubadilisha mali ya chaneli ya macho chini ya mvuto anuwai wa nje juu yake hufanya iwezekanavyo kuunda safu nzima ya sensorer za optocoupler: hizi ni sensorer za unyevu na uchafuzi wa gesi, sensorer za uwepo wa kioevu fulani kwa kiasi, sensorer. kwa usafi wa matibabu ya uso wa kitu, na kasi ya harakati zake.

Utangamano wa optocouplers kama vipengele vya kutengwa kwa galvanic na udhibiti usio na mawasiliano, utofauti na upekee wa kazi nyingine nyingi ni sababu ambayo wigo wa maombi ya optocoupler imekuwa teknolojia ya kompyuta, automatisering, mawasiliano na vifaa vya redio, mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki, vifaa vya kupimia, udhibiti. na mifumo ya udhibiti, vifaa vya elektroniki vya matibabu, vifaa vya maonyesho ya habari. Soma zaidi kuhusu aina tofauti za optocouplers katika hati hii.

elwo.ru

Kutengwa kwa galvanic: kanuni na mchoro

Kutengwa kwa galvanic ni kanuni ya insulation ya umeme ya mzunguko wa sasa unaohusika kuhusiana na nyaya nyingine zilizopo kwenye kifaa kimoja na inaboresha utendaji wa kiufundi. Insulation ya galvanic hutumiwa kutatua matatizo yafuatayo:

Kufikia uhuru wa mnyororo wa ishara. Inatumika wakati wa kuunganisha vyombo na vifaa mbalimbali, kuhakikisha uhuru wa mzunguko wa ishara ya umeme kwa heshima na mikondo inayotokea wakati wa kuunganishwa kwa aina tofauti za vifaa. Uunganisho wa mabati huru hutatua matatizo ya upatanifu wa sumakuumeme, hupunguza ushawishi wa kuingiliwa, kuboresha uwiano wa mawimbi hadi kelele katika saketi za mawimbi, na huongeza usahihi halisi wa kupima michakato inayoendelea. Kutengwa kwa galvanic na pembejeo na pato pekee huchangia utangamano wa vifaa na vifaa mbalimbali chini ya vigezo tata vya mazingira ya umeme. Vyombo vya kupimia vya njia nyingi vina utengaji wa kikundi au chaneli. Kutengwa kunaweza kuwa moja kwa njia kadhaa za kipimo au chaneli kwa kila chaneli kivyake.
Kuzingatia mahitaji ya GOST 52319-2005 ya sasa juu ya usalama wa umeme. Kiwango kinasimamia upinzani wa insulation katika udhibiti wa umeme na vifaa vya kipimo. Kutengwa kwa galvanic inachukuliwa kuwa moja ya hatua za kuhakikisha usalama wa umeme; lazima ifanye kazi sambamba na njia zingine za ulinzi (kutuliza, mizunguko ya kikomo ya voltage na ya sasa, vali za usalama, n.k.).

Kutengwa kunaweza kutolewa kwa njia mbalimbali na njia za kiufundi: bathi za galvanic, transfoma za inductive, isolators za digital, relays electromechanical.

Michoro ya ufumbuzi wa kutengwa kwa galvanic

Wakati wa ujenzi wa mifumo ngumu ya usindikaji wa dijiti wa ishara zinazoingia zinazohusiana na operesheni katika hali ya viwanda, kutengwa kwa galvanic lazima kutatua shida zifuatazo:

Kinga mizunguko ya kompyuta dhidi ya kufichuliwa na mikondo muhimu na voltages. Hii ni muhimu ikiwa hali ya uendeshaji inahusisha yatokanayo na mawimbi ya sumakuumeme ya viwanda, kuna matatizo na kutuliza, nk. Hali hiyo pia hutokea katika usafiri, ambayo ina sababu kubwa ya ushawishi wa binadamu. Makosa yanaweza kusababisha kushindwa kabisa kwa vifaa vya gharama kubwa.
Kinga watumiaji dhidi ya mshtuko wa umeme. Tatizo mara nyingi ni muhimu kwa vifaa vya matibabu.
Kupunguza madhara ya uingiliaji mbalimbali. Sababu muhimu katika maabara kufanya vipimo sahihi, wakati wa kujenga mifumo ya usahihi, na katika vituo vya metrological.

Hivi sasa, kutengwa kwa transformer na optoelectronic hutumiwa sana.

Kanuni ya uendeshaji wa optocoupler

Mzunguko wa Optocoupler

Diode inayotoa mwanga ina upendeleo wa mbele na inapokea mwanga tu kutoka kwa phototransistor. Njia hii hutoa uhusiano wa galvanic kati ya nyaya ambazo zimeunganishwa upande mmoja hadi LED na kwa upande mwingine kwa phototransistor. Faida za vifaa vya optoelectronic ni pamoja na uwezo wa kusambaza mawasiliano kwa anuwai, uwezo wa kusambaza mawimbi safi kwa masafa ya juu, na vipimo vidogo vya mstari.

Vizidishi vya msukumo wa umeme

Wanatoa kiwango kinachohitajika cha insulation ya umeme na inajumuisha transmitter-emitters, mistari ya mawasiliano na vifaa vya kupokea.

Vizidishi vya mapigo

Laini ya mawasiliano lazima itoe kiwango kinachohitajika cha kutengwa kwa ishara; katika vifaa vya kupokea, mapigo yanakuzwa kwa maadili muhimu ili kuanzisha thyristors kufanya kazi.

Matumizi ya transfoma ya umeme kwa kutengwa huongeza uaminifu wa mifumo iliyowekwa iliyojengwa kwa misingi ya njia za serial multicomplex katika tukio la kushindwa kwa mmoja wao.

Vigezo vya njia nyingi ngumu

Ujumbe wa idhaa unajumuisha taarifa, amri au ishara za majibu; mojawapo ya anwani ni ya bure na hutumika kutekeleza majukumu ya mfumo. Matumizi ya transfoma huongeza uaminifu wa utendaji wa mifumo iliyokusanyika kwa misingi ya njia za serial multicomplex na kuhakikisha uendeshaji wa kifaa wakati wapokeaji kadhaa wanashindwa. Kutokana na matumizi ya udhibiti wa maambukizi ya hatua mbalimbali katika kiwango cha ishara, viwango vya juu vya kinga ya kelele vinahakikishwa. Katika hali ya jumla ya uendeshaji, inawezekana kutuma ujumbe kwa watumiaji kadhaa, ambayo inawezesha uanzishaji wa awali wa mfumo.

Kifaa rahisi zaidi cha umeme ni relay ya umeme. Lakini kutengwa kwa galvanic kulingana na kifaa hiki ina inertia ya juu, ni kiasi kikubwa kwa ukubwa na inaweza kutoa idadi ndogo tu ya watumiaji kwa kiasi kikubwa cha nishati zinazotumiwa. Hasara hizo huzuia matumizi makubwa ya relays.

Kutengwa kwa galvanic ya aina ya kushinikiza-kuvuta inakuwezesha kupunguza kiasi kikubwa cha nishati ya umeme inayotumiwa katika hali kamili ya mzigo, na hivyo kuboresha utendaji wa kiuchumi wa vifaa.

Kujitenga kwa kushinikiza-kuvuta

Kupitia matumizi ya kutengwa kwa galvanic, inawezekana kuunda udhibiti wa kisasa wa moja kwa moja, nyaya za uchunguzi na ufuatiliaji na usalama wa juu, kuegemea na utulivu wa uendeshaji.

plast-bidhaa.ru

Kutengwa kwa galvanic. Ikiwa sio optocoupler, nani?

Kuna kitu kama hicho katika umeme kama kutengwa kwa galvanic. Ufafanuzi wake wa classic ni uhamisho wa nishati au ishara kati ya nyaya za umeme bila mawasiliano ya umeme. Ikiwa wewe ni mwanzilishi, basi uundaji huu utaonekana kuwa wa jumla sana na hata wa ajabu. Ikiwa una uzoefu wa uhandisi au unakumbuka tu fizikia vizuri, basi uwezekano mkubwa tayari umefikiri juu ya transfoma na optocouplers.

Kifungu kilicho chini ya kata kinajitolea kwa njia mbalimbali za kutengwa kwa galvanic ya ishara za digital. Tutakuambia kwa nini inahitajika kabisa na jinsi wazalishaji wanavyotekeleza kizuizi cha insulation "ndani" microcircuits za kisasa.

Kama ilivyotajwa tayari, tutazungumza juu ya kutenganisha ishara za dijiti. Zaidi katika maandishi, kwa kutengwa kwa galvanic tutaelewa uhamisho wa ishara ya habari kati ya nyaya mbili za kujitegemea za umeme.

Kwa nini inahitajika?

Kuna kazi tatu kuu ambazo zinatatuliwa kwa kutenganisha ishara ya dijiti.

Jambo la kwanza linalokuja katika akili ni ulinzi dhidi ya voltages ya juu. Hakika, kuhakikisha kutengwa kwa galvanic ni hitaji la usalama kwa vifaa vingi vya umeme. Hebu microcontroller, ambayo kwa kawaida ina voltage ndogo ya usambazaji, kuweka ishara za udhibiti kwa transistor ya nguvu au kifaa kingine cha juu cha voltage. Hii ni zaidi ya kazi ya kawaida. Ikiwa hakuna insulation kati ya dereva, ambayo huongeza ishara ya udhibiti katika nguvu na voltage, na kifaa cha kudhibiti, basi microcontroller hatari tu kuungua nje. Kwa kuongeza, vifaa vya pembejeo-pato kawaida huunganishwa na nyaya za udhibiti, ambayo ina maana kwamba mtu anayebonyeza kitufe cha "kuwasha" anaweza kufunga mzunguko kwa urahisi na kupokea mshtuko wa volts mia kadhaa. Kwa hiyo, kutengwa kwa galvanic ya ishara hutumikia kulinda. watu na vifaa.
Sio chini ya maarufu ni matumizi ya microcircuits na kizuizi cha insulation kwa nyaya za umeme za interface na voltages tofauti za usambazaji. Kila kitu ni rahisi hapa: hakuna "uunganisho wa umeme" kati ya mizunguko, kwa hivyo ishara, viwango vya mantiki vya ishara ya habari kwenye pembejeo na pato la microcircuit, itafanana na usambazaji wa nguvu kwenye "pembejeo" na "pato. ” mizunguko, kwa mtiririko huo.
Kutengwa kwa galvanic pia hutumiwa kuboresha kinga ya kelele ya mifumo. Moja ya vyanzo kuu vya kuingiliwa kwa vifaa vya umeme ni kinachojulikana waya wa kawaida , mara nyingi kifaa cha makazi. Wakati wa kusambaza habari bila kutengwa kwa galvanic, waya wa kawaida hutoa uwezekano wa kawaida wa mtoaji na mpokeaji muhimu kwa kupeleka ishara ya habari. Kwa kuwa waya wa kawaida kawaida hutumika kama moja ya nguzo za nguvu, kuunganisha vifaa anuwai vya elektroniki kwake, haswa vile vya nguvu, husababisha kelele ya muda mfupi ya msukumo. Wao huondolewa kwa kuchukua nafasi ya "uunganisho wa umeme" na uunganisho kwa njia ya kizuizi cha kuhami.

Inavyofanya kazi

Kijadi, kutengwa kwa galvanic kunategemea vipengele viwili - transfoma na optocouplers. Ikiwa tunaacha maelezo, ya kwanza hutumiwa kwa ishara za analog, na ya pili hutumiwa kwa ishara za digital. Tunazingatia kesi ya pili tu, kwa hiyo ni mantiki kumkumbusha msomaji ambaye optocoupler ni Kusambaza ishara bila kuwasiliana na umeme, jozi ya emitter ya mwanga (mara nyingi LED) na photodetector hutumiwa. Ishara ya umeme kwenye pembejeo inabadilishwa kuwa "mapigo ya mwanga", hupitia safu ya kupitisha mwanga, inapokelewa na photodetector na inabadilishwa tena kuwa ishara ya umeme.

Kutengwa kwa Optocoupler kumepata umaarufu mkubwa na imekuwa teknolojia pekee ya kutenga mawimbi ya dijiti kwa miongo kadhaa. Hata hivyo, pamoja na maendeleo ya sekta ya semiconductor, pamoja na ushirikiano wa kila kitu, microcircuits ilionekana ambayo kutekeleza kizuizi cha insulation kwa kutumia teknolojia nyingine, zaidi ya kisasa. Isolators Digital ni microcircuits ambayo hutoa njia moja au zaidi ya pekee, ambayo kila mmoja huzidi optocoupler kwa suala la kasi na usahihi wa maambukizi ya ishara, kiwango cha kupinga kuingiliwa na, mara nyingi, gharama kwa kila channel.

Kizuizi cha kutengwa kwa watenganishaji wa dijiti hutengenezwa kwa kutumia teknolojia mbalimbali. Kampuni inayojulikana ya Vifaa vya Analogi hutumia kibadilishaji cha mapigo kama kizuizi katika vitenganishi vya kidijitali vya ADUM. Ndani ya nyumba ya microcircuit kuna fuwele mbili na transformer ya pulse, iliyofanywa tofauti kwenye filamu ya polyamide. Kioo cha transmita hutoa mipigo miwili mifupi kwenye ukingo wa ishara ya habari, na mpigo mmoja katika kupungua kwa ishara ya habari. Transformer ya mapigo inaruhusu, kwa kuchelewa kidogo, kupokea mipigo kwenye kioo cha transmita ambayo ubadilishaji kinyume unafanywa.

Teknolojia iliyoelezwa inatumiwa kwa mafanikio katika utekelezaji wa kutengwa kwa galvanic; kwa njia nyingi ni bora kuliko optocouplers, lakini ina idadi ya hasara zinazohusiana na unyeti wa transformer kuingiliwa na hatari ya kuvuruga wakati wa kufanya kazi na mapigo mafupi ya pembejeo.

Kiwango cha juu zaidi cha kinga ya kelele hutolewa katika microcircuits ambapo kizuizi cha kujitenga kinatekelezwa kwenye capacitors. Matumizi ya capacitors huondoa kuunganisha DC kati ya mpokeaji na mtoaji, ambayo katika nyaya za ishara ni sawa na kutengwa kwa galvanic.

Ikiwa sentensi ya mwisho ilikuchochea ... Ikiwa ulihisi hamu kubwa ya kupiga kelele kwamba hakuwezi kuwa na kutengwa kwa galvanic kwenye capacitors, basi ninapendekeza kutembelea nyuzi kama hii. Mara hasira yako ikipungua, kumbuka kuwa mabishano haya yote yalianza 2006. Kama tunavyojua, hatutarudi huko, kama mnamo 2007. Na insulators yenye kizuizi cha capacitive yamezalishwa kwa muda mrefu, kutumika na kufanya kazi kikamilifu.

Faida za kuunganishwa kwa capacitive ni ufanisi mkubwa wa nishati, vipimo vidogo na upinzani kwa mashamba ya nje ya magnetic. Hii inafanya uwezekano wa kuunda insulators za gharama nafuu na viashiria vya juu vya kuaminika. Zinazalishwa na kampuni mbili - Texas Instruments na Silicon Labs. Kampuni hizi hutumia teknolojia tofauti kuunda chaneli, lakini katika hali zote mbili dioksidi ya silicon hutumiwa kama dielectric. Nyenzo hii ina nguvu ya juu ya umeme na imetumika katika uzalishaji wa microcircuits kwa miongo kadhaa. Matokeo yake, SiO2 inaunganishwa kwa urahisi kwenye kioo, na safu ya dielectric yenye unene wa micrometer kadhaa inatosha kutoa voltage ya insulation ya kilovolti kadhaa. Kwenye moja (kwenye Vyombo vya Texas) au kwa fuwele zote mbili (katika Silicon Labs), ambazo ziko. katika makazi ya isolator ya dijiti, pedi za capacitor ziko. Chipu zimeunganishwa kupitia pedi hizi, kwa hivyo mawimbi ya habari hupita kutoka kwa kipokeaji hadi kwa kisambazaji kupitia kizuizi cha kutengwa. Ingawa Texas Instruments na Silicon Labs hutumia teknolojia zinazofanana sana kuunganisha kizuizi cha capacitive kwenye chip, hutumia kanuni tofauti kabisa za kusambaza. ishara ya habari.

Kila chaneli iliyotengwa ya Vyombo vya Texas ni sakiti changamano kiasi.

Wacha tuangalie "nusu yake ya chini". Ishara ya habari hutolewa kwa mizunguko ya RC, ambayo mapigo mafupi huchukuliwa kando ya ukingo wa mbele na ukingo wa kuanguka wa ishara ya pembejeo, na ishara hujengwa upya kutoka kwa mipigo hii. Njia hii ya kupitisha kizuizi cha capacitive haifai kwa mabadiliko ya polepole (ya mzunguko wa chini) ishara. Mtengenezaji hutatua tatizo hili kwa kunakili chaneli - "nusu ya chini" ya mzunguko ni chaneli ya masafa ya juu na imekusudiwa kwa mawimbi kutoka 100 Kbps. Ishara chini ya 100 Kbps zinachakatwa katika "nusu ya juu" ya mzunguko. Ishara ya pembejeo inakabiliwa na urekebishaji wa awali wa PWM na mzunguko wa saa ya juu, ishara ya moduli inalishwa kwa kizuizi cha kutengwa, ishara inarejeshwa kwa kutumia mapigo kutoka kwa nyaya za RC na hatimaye hupunguzwa. Mzunguko wa kufanya maamuzi kwenye pato la kituo kilichotengwa "huamua" ambayo "nusu" ishara inapaswa kutumwa kwa pato la microcircuit.

Kama unavyoweza kuona kwenye mchoro wa chaneli ya kitenga ya Ala za Texas, chaneli za masafa ya chini na masafa ya juu hutumia uhamishaji wa mawimbi tofauti. Nikukumbushe msomaji kiini chake.

Usambazaji tofauti ni njia rahisi na nzuri ya kulinda dhidi ya kuingiliwa kwa hali ya kawaida. Ishara ya pembejeo kwenye upande wa transmitter "imegawanywa" katika ishara mbili V + na V-, kinyume na kila mmoja, ambazo zinaathiriwa sawa na kuingiliwa kwa hali ya kawaida ya asili tofauti. Mpokeaji hupunguza ishara na, kwa sababu hiyo, kuingiliwa kwa Vsp kunaondolewa.

Usambazaji tofauti pia hutumiwa katika vitenganishi vya dijiti kutoka kwa Maabara ya Silicon. Microcircuits hizi zina muundo rahisi na wa kuaminika zaidi. Ili kupitisha kizuizi cha capacitive, ishara ya pembejeo inakabiliwa na urekebishaji wa juu-frequency OOK (On-Off Keyring). Kwa maneno mengine, "moja" ya ishara ya habari imefungwa kwa kuwepo kwa ishara ya juu-frequency, na "zero" kwa kutokuwepo kwa ishara ya juu-frequency. Ishara iliyobadilishwa hupita bila kuvuruga kupitia jozi ya capacitors na inarejeshwa kwa upande wa transmita.

Kutoka kwa nyaya nyingine katika kifaa kimoja inaitwa kutengwa kwa galvanic au kutengwa. Kwa msaada wa insulation hiyo, ishara au nishati huhamishwa kutoka mzunguko wa umeme hadi mwingine, bila kuwasiliana moja kwa moja kati ya nyaya.

Kutengwa kwa galvanic hufanya iwezekanavyo kuhakikisha uhuru wa mzunguko wa ishara, kwa kuwa mzunguko wa sasa wa kujitegemea wa mzunguko wa ishara huundwa kutoka kwa nyaya nyingine, katika mzunguko wa maoni na wakati wa vipimo. Kwa utangamano wa sumakuumeme, kutengwa kwa mabati ni suluhisho mojawapo, kwani usahihi wa vipimo huongezeka na ulinzi dhidi ya kuingiliwa huongezeka.

Kanuni ya uendeshaji

Ili kuelewa kanuni ya uendeshaji wa kutengwa kwa galvanic, hebu fikiria jinsi inatekelezwa katika kubuni.

Upepo wa msingi umetengwa kwa umeme kutoka kwa upepo wa pili. Hakuna mawasiliano kati yao, na hakuna sasa inayotokea, isipokuwa, bila shaka, uhesabu hali ya dharura na kuvunjika kwa insulation au mzunguko mfupi wa kugeuka. Walakini, tofauti inayowezekana katika coils inaweza kuwa muhimu.

Aina

Insulation hiyo ya nyaya za umeme inahakikishwa na mbinu mbalimbali kwa kutumia kila aina ya vipengele vya elektroniki na sehemu. Kwa mfano, capacitors na optocouplers wana uwezo wa kupeleka ishara za umeme bila kuwasiliana moja kwa moja. Sehemu za mzunguko huingiliana kwa njia ya flux mwanga, magnetic au umemetuamo shamba. Hebu fikiria aina kuu za insulation ya galvanic.

Kutenganisha kwa kufata neno

Ili kujenga kutengwa kwa transformer (inductive), ni muhimu kutumia kipengele cha induction magnetic kinachoitwa. Inaweza kuwa na au bila msingi.

Wakati wa kuunganisha aina ya transformer, transfoma yenye uwiano wa mabadiliko sawa na umoja hutumiwa. Coil ya msingi ya transformer imeunganishwa na chanzo cha ishara, coil ya sekondari imeunganishwa na mpokeaji. Ili kupunguza mizunguko kwa kutumia mpango huu, vifaa vya moduli ya sumaku kulingana na transfoma vinaweza kutumika.

Katika kesi hiyo, voltage ya pato, ambayo inapatikana kwenye upepo wa pili wa transformer, itategemea moja kwa moja kwenye voltage kwenye pembejeo ya kifaa. Kuna idadi ya hasara kubwa na njia hii ya kuunganishwa kwa kufata neno:

Vipimo muhimu vya jumla ambavyo haviruhusu utengenezaji wa kifaa cha kompakt.
Urekebishaji wa mara kwa mara wa kutengwa kwa galvanic hupunguza mzunguko wa maambukizi.
Ubora wa ishara ya pato huathiriwa na kuingiliwa kwa ishara ya carrier wa pembejeo.
Uendeshaji wa kutengwa kwa transformer inawezekana tu kwa voltage mbadala.

Kutengwa kwa optoelectronic

Uendelezaji wa teknolojia za elektroniki na habari kwa sasa huongeza uwezekano wa kubuni kubadilishana kwa kutumia nodi za optoelectronic. Msingi wa vitengo vile vya kuunganisha ni optocouplers (optocouplers), ambayo hufanywa kwa misingi ya, na vipengele vingine vya mwanga-nyeti.

Katika sehemu ya macho ya mzunguko, ambayo inaunganisha mpokeaji na chanzo cha data, fotoni hufanya kama wabebaji wa ishara. Upande wowote wa photons hufanya iwezekanavyo kufanya upunguzaji wa umeme wa mzunguko wa pato na pembejeo, pamoja na kufanana na nyaya na upinzani tofauti katika pato na pembejeo.

Katika kutengwa kwa optoelectronic, mpokeaji hana ushawishi wa chanzo cha ishara, kwa hiyo inawezekana kurekebisha ishara juu ya aina mbalimbali za mzunguko. Faida muhimu ya jozi za macho ni kuunganishwa kwao, ambayo inaruhusu matumizi yao katika microelectronics.

Jozi ya macho inajumuisha emitter ya mwanga, kati ambayo hufanya flux ya mwanga, na kipokea mwanga ambacho huibadilisha kuwa ishara ya sasa ya umeme. Upinzani wa pato na pembejeo ya optocoupler ni ya juu sana, na inaweza kufikia Ohms milioni kadhaa.

Kanuni ya operesheni ya optocoupler ni rahisi sana. Fluji ya mwanga hutoka na kuelekezwa, ambayo huitambua na kufanya kazi zaidi kwa mujibu wa ishara hii ya mwanga.

Kwa undani zaidi, operesheni ya optocoupler ni kama ifuatavyo. Ishara ya pembejeo inatumwa kwa LED, ambayo hutoa mwanga kupitia mwongozo wa mwanga. Ifuatayo, flux ya mwanga hugunduliwa na phototransistor, kwa pato ambalo tone au pigo la sasa la umeme linaundwa. Matokeo yake, kutengwa kwa galvanic ya nyaya hufanywa, ambayo huunganishwa kwa upande mmoja na LED, na kwa upande mwingine kwa phototransistor.

Diode optocouupler

Katika jozi hii, chanzo cha mwanga ni LED. Jozi hiyo inaweza kutumika badala ya ufunguo na kufanya kazi na ishara na mzunguko wa makumi kadhaa ya MHz.

Wakati ni muhimu kusambaza ishara, chanzo hutoa nguvu kwa LED, na kusababisha utoaji wa mwanga unaopiga . Inapofunuliwa na mwanga, photodiode inafungua na inaruhusu mkondo kupita ndani yake.

Mpokeaji huona kuonekana kwa sasa kama ishara ya kufanya kazi. Hasara ya optocouplers ya diode ni kutokuwa na uwezo wa kudhibiti mikondo ya juu bila vipengele vya msaidizi. Hasara nyingine ni ufanisi wao mdogo.

Transistor optocoupler

Jozi hizo za macho zimeongezeka kwa unyeti, tofauti na diode, na kwa hiyo ni zaidi ya kiuchumi. Lakini kasi yao ya majibu na masafa ya juu zaidi ya muunganisho ni ya chini. Jozi za macho za transistor zina upinzani mdogo wakati wazi na upinzani wa juu wakati wa kufungwa.

Mikondo ya udhibiti kwa jozi ya transistor ni ya juu kuliko sasa ya pato la jozi ya diode. Transistor optocouplers inaweza kutumika kwa njia tofauti:

Hakuna pato la msingi.
Na pato la msingi.

Bila uongozi wa msingi, sasa mtoza atakuwa kuhusiana moja kwa moja na sasa ya LED, lakini transistor itakuwa na muda mrefu wa majibu tangu mzunguko wa msingi daima umefunguliwa.

Katika kesi ya pato la msingi, inawezekana kuongeza kasi ya majibu kwa kuunganisha upinzani wa msaidizi kati ya emitter na msingi wa transistor. Kisha athari hutokea ambayo transistor haiingii kwenye uendeshaji mpaka sasa diode kufikia thamani inayohitajika ili kuacha voltage kwenye kupinga.

Kutengwa kwa galvanic kuna faida kadhaa:

Aina mbalimbali za voltages za kuunganishwa (hadi 0.5 kV). Hii ina jukumu kubwa katika muundo wa mifumo ya uingizaji wa habari.
Kutengwa kwa galvanic kunaweza kufanya kazi kwa masafa ya juu, kufikia makumi kadhaa ya MHz.
Vipengele vya mzunguko wa kubadilishana vile vina vipimo vidogo vya jumla.

Kwa kutokuwepo kwa insulation ya galvanic, kiwango cha juu cha sasa kinachopita kati ya nyaya kinaweza kupunguzwa tu na upinzani mdogo wa umeme. Matokeo yake, hii inasababisha kuibuka kwa mikondo ya kusawazisha ambayo husababisha madhara kwa vipengele vya mzunguko wa umeme na kwa mfanyakazi ambaye hugusa kwa ajali vifaa vya umeme visivyolindwa.

Kutengwa kwa galvanic ya mtandao. AC transistor kubadili