Optoisolatoren werden häufig zum Isolieren von Signalen empfohlen, die Lasten mit höherer Spannung steuern. Das typische Beispiel ist ein Niederspannungs-Mikrocontroller, der einen Motor oder ein Solenoid steuert, das mit einer höheren Spannung betrieben wird. In diesem hypothetischen Szenario sind die Stromversorgung für den Mikrocontroller und die Stromversorgung für die Hochspannungslast vollständig getrennt. In vielen realen Fällen wird der Mikrocontroller jedoch tatsächlich von derselben Stromversorgung gespeist, nur über einen Spannungsregelkreis. Das ist also meine Frage:
Nehmen wir an, es gibt eine einzelne 10-V-Stromversorgung. Ein Teilschaltkreis regelt die 10 V auf 5 V herunter, die einen Mikrocontroller mit Strom versorgen. Der Mikrocontroller sendet ein Signal, das ein Solenoid steuert, das direkt von der 10-V-Versorgung betrieben wird. Hat der Einbau eines Optoisolators zwischen Mikrocontroller und Magnetregelkreis Sinn oder ist es sinnlos, weil die beiden Netzteile sowieso angeschlossen sind?
Kurz gesagt - nein, der Einsatz von Opto-Isolatoren ist unter diesen Bedingungen überhaupt sinnlos.
Es ist übrigens ein häufiger Fehler der Anfänger.
Einmal habe ich ein noch "fortschrittlicheres" Design gesehen - Opto-Isolator, dann Leistungs-MOSFET, der ein Relais ansteuert, das die Last schaltet, und all dies wird von einer einzigen Stromquelle gespeist.
Ihre Bedenken sind nicht unbegründet**. Das Fehlen einer ohmschen Trennung von Stromversorgung und Erdungsschienen macht den Zweck des Optokopplers zunichte. Masseschleifen bleiben ununterbrochen. EMI kann sich über Strom- und Masseschienen ausbreiten.
Oft gibt es einen isolierten DC-DC-Wandler, der eine ohmsche Trennung der Stromversorgung und der Erde bereitstellt. Hier ist nur ein Beispiel für ein solches Netzteil aus den Dutzenden verfügbaren Modellen. Sie können auch selbst rollen.
** Wortspiel beabsichtigt
Wenn die Motor- / Solenoidversorgung und das Mikro nicht galvanisch getrennt sind, ist es schwierig zu sehen, wie ein Fall für die Verwendung eines Optokopplers in den Antriebskreisen von Mikro zu Motor / Solenoid gemacht werden kann.
Hängt davon ab, was Sie verwenden, um die 10 V auf 5 V herunterzuregeln. Wenn Sie einen Spannungsregler verwenden, wird Ihnen die Isolierung nicht viel bringen. Wenn Sie einen isolierten DC/DC-Wandler von 10 V bis 5 V verwenden (nicht alle Wandler sind isoliert), gibt Ihnen dieses Gerät isolierte 5 V in Bezug auf eine isolierte Masse. Wenn Sie darauf achten, Ihre Masse nicht anzuschließen oder Ihre Stromversorgung über irgendwelche Geräte anzuschließen, funktioniert die Optoisolation
Opto-Isolatoren sind in Fällen nützlich, in denen ein erheblicher Potentialunterschied zwischen der Steuerspannung des Prozessors und dem, was er steuert, besteht. Wenn beispielsweise ein Prozessor verwendet wird, um den Pluspol einer 1000-Volt-Elektronikblitzversorgung zu schalten, ist ein Optokoppler möglicherweise vorzuziehen, selbst wenn die negative Schiene die Masse des Prozessors teilt, anstatt zu versuchen, das Signal über andere Mittel zu koppeln.
Optokoppler können auch in Fällen nützlich sein, in denen die steuernde Schaltung und die zu steuernde Schaltung sich nominell eine Masseschiene teilen, aber manchmal eine Potentialdifferenz zwischen Punkten auf dieser Schiene bestehen kann. Beispielsweise kann ein System im Leerlauf eine angenehm ruhige Masseschiene haben, während des Betriebs jedoch eine extrem laute. Wenn Sie möglicherweise einige analoge Messungen im Leerlauf durchführen müssen, aber eine zuverlässige Steuerung benötigen, selbst wenn die Dinge laut sind, können Sie eine gemeinsame Masse für die analogen Messungen verwenden, aber Optos für die Steuersignale verwenden. Beachten Sie, dass man darauf achten muss, dass das Rauschen auf der kontrollierten Seite der Dinge den Prozessorbetrieb nicht stört, aber es gibt eine Vielzahl von Mitteln, mit denen dies erreicht werden kann.
Ein weiterer Punkt ist, dass selbst wenn ein Teil des Gesamtsystems eine gemeinsame Masse benötigt, es manchmal hilfreich sein kann, Dinge so zu gestalten, dass man diese Masseverbindung unterbrechen kann, während Teile, die sie nicht benötigen, behoben werden. Das geht aber oft nur, wenn Dinge über Optos verbunden sind.
Hat der Einbau eines Optoisolators zwischen Mikrocontroller und Magnetregelkreis Sinn oder ist es sinnlos, weil die beiden Netzteile sowieso angeschlossen sind?
Es dient meistens keinem notwendigen Zweck, aber gelegentlich könnte es sein. Wenn die beiden weit voneinander entfernt sind, kann es selbst bei derselben Stromversorgung zu Signalproblemen kommen. Wenn der Solenoidtreiber nicht gut ausgelegt ist, können Überspannungsschäden mit einem Optoisolator verhindert werden. Wenn Sie es mit einem zwielichtigen Netzteil zu tun haben, das Rauschen auf den Stromleitungen verursacht, kann ein Optoisolator hilfreich sein.
Wenn Sie jedoch das gesamte Gerät entwerfen und keine Verbindung zu den lausigen Solenoiden, Treibern oder Netzteilen anderer Leute herstellen müssen, können Sie jede Komponente spezifizieren und testen und wissen, dass sie alle physisch nahe bei einem einzigen Erdungspunkt liegen. Dann ist ein Optoisolator übertrieben.
Tut
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