Perché i relè sono così frequentemente pilotati da fotoaccoppiatori?

Dall'avvento delle numerose schede di sviluppo del microcontrollore, come Arduino, sono stati venduti numerosi moduli relè per pilotare carichi CA di rete.

Molti di questi sembrano utilizzare un fotoaccoppiatore, un transistor del driver e un relè per guidare il carico (esempio su Amazon )

Perché sono implementati in questo modo?

Alcuni dei miei pensieri:

• I relè offrono un isolamento buono o migliore rispetto alla maggior parte dei fotoaccoppiatori
• È ancora presente un transistor del driver, quindi non è un salvataggio dei componenti
• Esiste ancora una protezione induttiva da contraccolpo, quindi non è un salvataggio dei componenti
• Gli accoppiatori ottici non sono economici come i transistor, quindi un costo aggiuntivo rispetto al solo transistor del driver
• Non è necessario soddisfare alcun requisito normativo in quanto si tratta di prodotti fai-da-te
• Non ho mai visto piccoli relè di rete azionati da accoppiatori ottici in apparecchiature commerciali
• Alcune di queste schede non sembrano progettate in modo brillante (indipendentemente dal gioco o dalla dispersione), quindi anche se il fotoaccoppiatore deve semplicemente fornire due strati di isolamento, la scheda non riesce.

Innanzitutto, un link forse più permanente a questo prodotto è qui . E lo schema è qui . (Modifica 29/07/2015: Ironia della sorte i miei due collegamenti ora sono interrotti e il collegamento Amazon di OP è ancora utile)

Due ragioni per cui ha senso usare gli optoisolatori qui:

• Il dispositivo di controllo potrebbe essere molto lontano in modo che non condivida un riferimento di terra comune con la scheda relè (tranne quando collegato tramite un cavo lungo). L'uso dell'optoisolatore significa che il segnale di controllo viene utilizzato esclusivamente come segnale differenziale tra Vcc e il segnale di controllo, entrambi provenienti dal circuito del controller; le differenze di potenziale a terra non influiranno sull'operazione.

• La tensione della bobina del relè non è necessariamente la stessa del Vcc del controller. Potrebbe anche essere generato da una fornitura off-line (non isolata). L'optoisolatore fornisce quindi l'isolamento tra l' JD-VCCalimentazione potenzialmente non isolata e i circuiti del controller.

Probabilmente un numero o ragioni, ma il più importante è che impedirà alla tensione transitoria di danneggiare il transistor di pilotaggio. E a seconda dell'applicazione, contribuirà a impedire che il rumore CA interferisca nel resto del circuito.

Sollevi alcuni punti positivi, tuttavia gli accoppiatori ottici sono comunemente usati per isolare componenti da fonti esterne potenzialmente pericolose. Sono economici e semplici da implementare. E possono potenzialmente offrire più protezione di un diodo. E ovviamente, come hai sottolineato:

Alcune di queste schede non sembrano progettate in modo brillante (indipendentemente dal gioco o dalla dispersione), quindi anche se il fotoaccoppiatore deve semplicemente fornire due strati di isolamento, la scheda non riesce.

Ho il sospetto che gran parte della ragione abbia a che fare con l'idea che se ci sono due barriere di isolamento, continuerà a esserci una barriera di isolamento anche se una è accidentalmente o intenzionalmente superata. Quando si lavora con i circuiti, specialmente se uno è un klutz, a volte si possono brevemente mettere in cortocircuito cose che in realtà non dovrebbero essere messe in corto circuito (ad es. Perché una clip di messa a terra dell'oscilloscopio decide di disfarsi e agitarsi su tutta la linea). L'aggiunta di un ulteriore livello di isolamento riduce la probabilità che un tale incidente provochi danni significativi a qualsiasi cosa. La maggior parte dei prodotti di serie non si troveranno mai sul banco di lavoro di nessuno, tanto meno su un banco di lavoro appartenente a un klutz, ma molti prodotti fatti in casa trascorreranno molto tempo su tali banchi da lavoro. Inoltre, le tavole da birra fatte in casa sono spesso realizzate senza maschera per saldatura,

Oltre a fornire protezione contro i ponti accidentali, se ci sono due barriere di isolamento complete, può essere possibile (se uno è attento) colmare una mentre si esegue la diagnostica che coinvolge l'altra mantenendo una barriera di isolamento tra le due parti principali del sistema. Ad esempio, se si desidera determinare il tempo che intercorre tra il processore che imposta un'uscita e una potenza di ricezione del solenoide, si potrebbe iniziare confermando che la terra della bobina del relè e la terra del lato di contatto sono state isolate, collegando la terra del relè e la CPU messa a terra e misurazione del tempo tra l'uscita della CPU e la bobina del relè. Si potrebbe quindi isolare la massa della bobina del relè e la massa della CPU e - dopo aver verificato due volte che fossero realmente isolate, colmare la massa della bobina del relè e la terra del lato di contatto e misurare i tempi tra la bobina e le cose che controllano. L'esecuzione di tali misurazioni in un sistema con un solo isolamento richiederebbe probabilmente di avere un ambito con due sonde che erano isolate l'una dall'altra. Tali impianti esistono, ma sono generalmente costosi.

I relè in realtà forniscono un isolamento CA piuttosto scarso a una fonte di disturbi MOLTO rumorosa: un arco di commutazione dei contatti meccanici in quanto commuta un carico che è inevitabilmente più o meno induttivo, e spesso alla tensione di rete, con dv / dt che può essere di centinaia di volt per microsecondo.

I piccoli relè economici in genere sono particolarmente dannosi e renderli migliori tende a rendere il relè più costoso, più grande e meno efficiente.

I circuiti con più ingressi e uscite sono particolarmente inclini.

Se utilizzato correttamente, un opto può aiutare a prevenire i disturbi causati dall'accoppiamento bobina-contatto sui circuiti.

Non mancano esempi in questo forum di sofferenza da questa fonte (relè più ripristini casuali quando i carichi vengono commutati, per esempio), e molti esempi di buoni dispositivi industriali robusti e design industriali in cui optos sono usati insieme a relè.

Un ottimo motivo è disporre di alimentatori separati per la logica e le parti dell'interfaccia di alimentazione. La sezione logica ha un design normale alimentato a 5 V o 3,3 V e galvanicamente isolata dalla sezione di alimentazione, dove l'alimentazione più comune è 24 V, quindi è necessario un accoppiatore ottico.

È vero che può essere evitato usando un relè con bobina nominale per 5 V, ma molti relè non sono disponibili con queste bobine e sarebbe necessario avere una potenza molto più elevata sul lato 5 V, con un convertitore CC / CC più grande .

È più comune utilizzare l'alimentazione non regolamentata sul campo, 12 V o 24 V, automobilistica o industriale (i relè non richiedono una tensione molto precisa) e un piccolo convertitore CC / CC isolato galvanicamente per derivare 5 V / 3,3 V solo per la sezione logica , quindi sono necessari gli accoppiatori isolati.

Sospetto che questo sia solo un caso di hobbisti che stanno cercando di avviare un'attività di vendita di circuiti stampati. Possono complicare la loro scheda semplicemente per renderla più complicata, perché la complicazione giustifica l'esistenza dell'elettronica e sembra aggiungere valore.

Sono sicuro che se contatti il ​​venditore, avranno una storia convincente che il loro circuito è come deve essere fatto, e lo hanno già pronto, la cosa più semplice è semplicemente acquistare la loro scheda.

Tutto il necessario per controllare un carico CA con una piccola tensione e corrente può essere trovato in un singolo componente: un relè a stato solido come questo .

Qualsiasi scheda che può pilotare 20 mA in un LED può utilizzarlo, il che significa che non è necessaria una scheda speciale.

Il motivo più importante è che la bobina nel relè è un carico piuttosto complesso nel circuito. Come sappiamo, è necessario un diodo per proteggere il circuito dalla corrente inversa indotta dalla bobina quando si spegne il relè. Qualche volta questo metodo non è sufficiente per un alimentatore mal configurato, come la maggior parte dei moduli fai-da-te. I controllori spesso ricevono un impulso o addirittura vengono licenziati dal relè. Penso che se l'alimentazione è abbastanza robusta, l'isolatore ottico non è necessario.

quando usi un relè la maggior parte delle volte vorrai separare il GNU digitale e VDD dal relè GND e VCC, quindi otterrai linee GND e VDD molto pulite .....

se un relè restituisce EMS, prelievo di tensione elevato e rapido e - NO - diodo flyback e protezione TV. il transistor all'interno dell'accoppiatore ottico distruggerà dal lato del relè, quindi il resean principale è la separazione totale di gnd, linee elettriche.

se il relè viene utilizzato per CA, può emettere EMC ai circuiti da, GND, VCC, quindi l'accoppiatore risolverà la maggior parte di questo