Как сделать опторазвязку

Обновлено: 07.07.2024

думаю что поковыряв блоки питания (от телефонов и РС), можно найти и выбрать (в 99% стоит оптопара), а там смотреть даташит. Дешево и сердито, я там часто беру запчасти и хлама этого обычно дома гора.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Так и pc817 и аналогичные стоят копейки

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Попробовал развязать на 4N35 - но сигнал на выходе пинов 5-6, очень далек от прямоугольной формы (подавал меандр ). В чем может быть загвоздка? Вроде 4N35 - довольно быстрый оптрон

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

смотря какая частота

4N35 типовое значение времени переходных периодов 7мкс

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Нужно шустрее. не нашел в DS данного значения. Ткните носом, как оно (времени переходных ) называется по DS

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Прошу прощения, нашел. Есть ли более скоростные оптроны?

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

а смысл мне что то вам искать если даже частота неизвестна

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Искать я ничего не просил. Частота ШИМ должна быть не менее 0.1 мкс.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Посмотрите емкостные развязки. С ходу не нашел. Но, они точно есть. :-)

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

6n137. смотрю в его сторону

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Частота ШИМ должна быть не менее 0.1 мкс.

как это понимать?

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Минимальная длительность импульса, для аналоговой ШИМ не должна превышать 0.1 мкс, для моего случая

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Попробуте скоростные емкостные развязки, для примера, ISO485. Это не рекомендация - пример. С ходу нужное не найти.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

минимальная длительность импульса 0,1мкс что соответствует максимальной частоте 5мгц

а судя по драйверам которые хотите использовать вы собираете блок питания или вроде того

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Сейчас смотрю рабочий проект, частоста переключения ключей выше 10кГц, опторазвязка сделана на 6N137

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

100кГц, какие мгц? Нет, не блок питания, нечто вроде усилителя

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Я говорю о аналоговой ШИМ

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

так вы сами написали минимальная длительность импульса 0,1мкс. может вы про длительность фронтов писали

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Минимальная длительность - будет определятся частотой cигнала задания , в моем случае, частота задания сигнала сравнения не превышает 10кГц.

Т.е. мне необходимо обеспечить опторазвязку для минимальной длительности импульса, которая не будет превышать 0.1 мкс

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

похоже дешево не обойдется, прийдется копать в эту сторону.

Single-Channel: 6N137, HCPL-2601, HCPL-2611
Dual-Channel: HCPL-2630, HCPL-2631
High Speed-10 MBit/s Logic Gate Optocouplers

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Вообще говоря, ШИМ - вид ЦАП. Вы уверены, что остальные составляющие этой вашей системы обеспечат 0.1% точность. Ну, например, таймер ШИМ у вас сколько разрядов? И тп и тд.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

>>Ну, например, таймер ШИМ у вас сколько разрядов? И тп и тд.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

А как вы ШИМ 10 кГц получаете? Кусочек кода бы. Часом не 8 бит?

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Длительность импульсов беру из таблицы, сигнал задания любой. Переключение между высоким и низким уровнем, выставляю с помощью обычной задержки функцией delay()

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Т.е. 10 кГц у вас получается в цикле loop?

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Да, функция dеlay позволяет выставить задержку в менее чем 1 мс. Вообще говоря, в книге Соммера прогаммирование контрольных плат Андурино - описана функция micros() которая позволяет задавать задержку в 10-6сек. Поэтому 10кГц в целом не должно быть проблема.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

micros имеет разрешение 4 мкс. Посмотрите в Программировании. delay - 1 мс. А главное, как период получить в 100 мкс в loop. У вас там больше нет операторов?

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

ОК. Я так понимаю, что вы еще не пробовали. А относительно таймеров - микрос, значить, из воздуха берется.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

>>Я так понимаю, что вы еще не пробовали.

Осциллографом меряли частоту, мой старенький показал килогерцы

>>А относительно таймеров - микрос, значить, из воздуха берется.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

>>Я так понимаю, что вы еще не пробовали.

Осциллографом меряли частоту, мой старенький показал килогерцы

>>А относительно таймеров - микрос, значить, из воздуха берется.

Пожалуйста, объясните мне что такое ШИМ для МК (на такое частоте)? Вот в БП есть ОС (обратная связь) и спецмикруха (шустрая), а здесь? АЦП? сколько тактов замет обработка? это вообще цикл или алгоритм? Как в карты играет ТС, прикупа не видел но уже выиграл. ТЗ нормальное нужно чтобы продолжать, а на вопрос топика мы ответили.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Вообще не понял, я ответил выше, как можно поднять ШИМ.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Что то я тему не понимаю

0.1мкс это 10-7 секунды, соотвествует длительности периода на частоту 10мгц

за это время выполнится всего один такт МК АРДУИНО

что за бред написан?

под частотой я так понимаю понимается частоты дискредитации аналогового сигнала?

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Только у ТС не широтно-импульсная модуляция, а генератор с заданной скважностью. В loop будет только четыре оператора - вкл1, задержка, вкл.0 и еще задержка. Хм, как я понял.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

вот о том речь, что никто ничего не поняли, а вопрос был про опто развязку и на него ответели.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Да ясен пень, только зачем, как говаривал Высоцки в песне про таможню.

Я уж не говорю, что современные скоростные развязки - емкостные.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

>>под частотой я так понимаю понимается частоты дискредитации аналогового сигнала?

Да, я и писал про минимальную длительность импульса

>>Только у ТС не широтно-импульсная модуляция, а генератор с заданной скважностью. В loop будет только четыре оператора - >>вкл1, задержка, вкл.0 и еще задержка. Хм, как я понял.

У меня ШИМ. шим в виде меандра и аналоговая шим - это два способа модуляции.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Последнее предложение - шедевр.

Вы бы хоть узнали - что такое меандр. Два способа.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Последнее предложение - шедевр.

Вы бы хоть узнали - что такое меандр. Два способа.

Вы же не разбераетесь в этом, советую изучить матчасть. Каким образом вы можете охарактеризовать ШИМ? Наверно, как минимум, ее скважностью. Теперь, откываем поисковик (книг по цифре, как я понимаю нет), плавно подводим мышку к полю поиска и, уже дрожащими руками, вводим поисковый запрос: скважность импульсов два + альтернативы.

Cмотрим результаты поисковой выдачи. понимаем тщетность бытия. Курим.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

А какие альтернативы? У меандра может изменяться скважность? Т.е. найден способ изменять скважность у меандра (ШИМ). Т.е. ШИМ в виде меандра. Бум знать. :-)

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Нет, вы опять не поняли. Меандр - это не велосипед с седлом которое вы регулируете, это термин, характеризующий прямоугольный, периодический сигнал длительность паузы и импульса которого равны.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Сорри но нас, кто не понял, двое. И Вы сами нас запутали "шим в виде меандра" пост 38. Похоже что Вам нужен ГУН (генератор упр. напряжением) или АРУ (авто. регулировка уровня). Вам нужно поменять RISC -> PLC с такими требованиями, иначе можите просто не успеть обработать. Сколько помню 8МГц проц успевает стабильно работать с гармоническими сигналами не выше 100кГц и то в оптимизированном коде. Вообще, с каждым постом, возникает все больше вопросов.

З.Ы. ТС, или полностью выкладывайте харрактеристику сигнала и требование к управлению или закрывайте тему.

Управление мощными нагрузками — достаточно популярная тема среди людей, так или иначе касающихся автоматизации дома, причём в общем-то независимо от платформы: будь то Arduino, Rapsberry Pi, Unwired One или иная платформа, включать-выключать ей какой-нибудь обогреватель, котёл или канальный вентилятор рано или поздно приходится.

Традиционная дилемма здесь — чем, собственно, коммутировать. Как убедились многие на своём печальном опыте, китайские реле не обладают должной надёжностью — при коммутации мощной индуктивной нагрузки контакты сильно искрят, и в один прекрасный момент могут попросту залипнуть. Приходится ставить два реле — второе для подстраховки на размыкание.

Вместо реле можно поставить симистор или твердотельное реле (по сути, тот же тиристор или полевик со схемой управления логическим сигналом и опторазвязкой в одном корпусе), но у них другой минус — они греются. Соответственно, нужен радиатор, что увеличивает габариты конструкции.

Я же хочу рассказать про простую и довольно очевидную, но при этом редко встречающуюся схему, умеющую вот такое:

Гальваническая развязка входа и нагрузки
Коммутация индуктивных нагрузок без выбросов тока и напряжения
Отсутствие значимого тепловыделения даже на максимальной мощности

Но сначала — чуть-чуть иллюстраций. Во всех случаях использовались реле TTI серий TRJ и TRIL, а в качестве нагрузки — пылесос мощностью 650 Вт.

Классическая схема — подключаем пылесос через обычное реле. Потом подключаем к пылесосу осциллограф (Осторожно! Либо осциллограф, либо пылесос — а лучше оба — должны быть гальванически развязаны от земли! Пальцами и яйцами в солонку не лазить! С 220 В не шутят!) и смотрим.

Пришлось почти на максимум сетевого напряжения (пытаться привязать электромагнитное реле к переходу через ноль — задача гиблая: оно слишком медленное). В обе стороны бабахнуло коротким выбросом с почти вертикальными фронтами, во все стороны полетели помехи. Ожидаемо.

Резкое пропадание напряжения на индуктивной нагрузке не сулит ничего хорошего — ввысь полетел выброс. Кроме того, видите вот эти помехи на синусоиде за миллисекунды до собственно отключения? Это искрение начавших размыкаться контактов реле, из-за которого они однажды и прикипят.

Лучше, но не сильно. Выброс сбавил в высоте, но в целом сохранился.

Та же картина. Мусор остался, более того, осталось искрение контактов реле, хоть и сильно уменьшившееся.

Вывод: со снаббером лучше, чем без снаббера, но глобально проблемы он не решает. Тем не менее, если вы желаете коммутировать индуктивные нагрузки обычным реле — ставьте снаббер. Номиналы надо подбирать по конкретной нагрузке, но 1-Вт резистор на 100-120 Ом и конденсатор на 0,1 мкФ выглядят разумным вариантом для данного случая.

А теперь сделаем ход конём — объединим симистор, симисторный драйвер с детектированием нуля и реле в одну схему.

Конденсатор C1 заряжается через цепочку из R1 и R2, на что уходит примерно t=RC ~ 100 мс. Это несколько периодов сетевого напряжения, то есть, за это время симистор успеет включиться гарантированно. Далее открывается Q1 — и включается реле K1 (а также светодиод D2, светящий приятным изумрудным светом). Контакты реле шунтируют симистор, поэтому далее — до самого выключения — он в работе участия не принимает. И не греется.

Более того, если вспомнить умных людей из Agilent и посмотреть, как меняется потребляемый мотором ток, получится вот такая картинка:

Стартовый ток превышает рабочий более чем в четыре раза. За первые пять периодов — то время, на которое симистор опережает реле в нашей схеме — ток падает примерно вдвое, что также существенно смягчает требования к реле и продлевает его жизнь.

Да, схема сложнее и дороже, чем обычное реле или обычный симистор. Но часто она того стоит.

Оптоэлектронные гальванические развязки (ГР), конструкция которых схематично показаны на рисунке 1, – не единственный тип ГР. Однако помимо способов передачи сигнала через изоляционный барьер, из ряда ГР, произведенных по другим технологиям, их выделяет еще и толщина диэлектрического изоляционного барьера. У оптоэлектронных ГР Broadcom эта толщина варьируется в пределах 80–1000 мкм, тогда как у ГР других технологий аналогичный параметр обычно не превышает 17–20 мкм.

Таким образом, оптоэлектронные ГР значительно лучше защищены от электростатических разрядов и всплесков перенапряжения. Они выдерживали и сохраняли работоспособность при испытаниях на электростатический разряд напряжением 20 кВ, что превышает возможности ГР других технологий. Кроме того, оптоэлектронные ГР Broadcom гораздо лучше переносили повторяющиеся пиковые значение напряжения VIORM, прикладываемого к изоляционному барьеру.

В компании провели сравнительные испытания электрической прочности изоляции ГР Broadcom и электромагнитной ГР другого производителя. Между закороченными входами и выходами ГР прикладывалось высокое напряжение. Его величина для электромагнитной ГР составила 2,5 кВ, а для ГР Broadcom – 3,5 кВ. Электромагнитные ГР вышли из строя через 10,5 ч, а ГР Broadcom сохранили работоспособность и после 168 ч испытаний.

Еще одним преимуществом оптоэлектронных ГР является их электромагнитная совместимость. Они практически невосприимчивы к электромагнитным помехам (ЭМП) и заметно меньше их излучают. Таким образом, оптоэлектронные ГР Broadcom отлично подходят для эксплуатации в зашумленной ЭМП среде с частыми всплесками перенапряжений, возникающими при работе электрооборудования средней и большой мощности.

Наилучшими областями их применения является промышленная и автомобильная электроника, а также авиакосмическая промышленность. Именно для этих приложений в основном и производятся ГР Broadcom. По сферам применения Broadcom и, соответственно, конструктивному исполнению производитель разделяет оптоэлектронные развязки следующим образом.

ГР для автомобильной электроники с расширенным диапазоном рабочей температуры: –40…125°С;
ГР в пластмассовых корпусах для промышленных приложений;
ГР в герметичных корпусах для жестких условий эксплуатации в военной и авиакосмической промышленностях.

По своему функциональному назначению оптоэлектронные ГР охватывают практически все возможные области применения. Рассмотрим только линейные оптоэлектронные ГР, к которым относятся изолированные усилители и линейные оптопары .

Рисунок 2. Структурная схема изолированного усилителя

Структурная схема изолированного усилителя показана на рисунке 2. Его входной сигнал модулируется сигма-дельта модулятором, который преобразует входное напряжение в высокоскоростную последовательность битов.

Далее битовый поток кодируется и передается через изоляционный барьер. На вторичной стороне происходит декодирование сигнала и преобразование его в аналоговый фильтр. Фильтр на выходе усилителя сглаживает помехи, возникающие в тракте преобразования. Компания Broadcom производит довольно много модификаций изолированных усилителей, и попытка представить их основные параметры привела бы к появлению громоздкой, плохо читаемой таблицы. Поэтому мы только перечислим значения основных параметров усилителей в общем виде, не указывая их конкретный типы:

электрическая прочность изоляции: 3 750; 5000; 7500 В (СКЗ);
допустимые повторяющиеся пиковые значение напряжения изоляционного барьера V_IORM: 891; 1414; 2252 В;
напряжение питания: 3–5,5; 4,5–5,5; 3,3 В;
входы: дифференциальный 0–200 мВ; дифференциальный 0–2 В;
выходы: дифференциальный, несимметричный;
ошибка коэффициента усиления при 25°C: ±0,5; ±1; ±3; ±5%;
нелинейность: 0,0037; 0,04; 0,05; 0,06%;
полоса пропускания: 30; 100; 200 кГц;
максимально допустимое синфазное напряжение: 1000 В;
максимально допустимое изменение синфазного напряжения: 15000 В/мкс;
диапазон рабочей температуры: –40…85; –40…105; –40…110°С;
корпуса: SO8; SSO8; SO16; DIP8.

Рисунок 3. Линейные аналоговые оптопары HCNR 200 и HCNR 201

Изолированные усилители с таким параметрами отлично подходят для применения в низковольтных (до 1000 В) силовых преобразователях, электроприводах, в промышленном оборудовании. Максимально допустимое синфазное напряжение 1000 В позволяет использовать изолированные усилители в 600-В инверторах. Если в системе имеются мощные токоприемники, порождающие при коммутации переходные процессы с выбросами перенапряжения, следует выбирать изолированные усилители с максимальным значением напряжения V_IORM = 2252 В.

Устойчивость к изменению синфазного напряжения до 15000 В/мкс означает, что допускается изменение синфазного напряжения 600 В в течение 40 нс, что обеспечивает солидный запас при работе усилителей в качестве токочувствительного усилителя с токовым шунтом или измерителя напряжения.

Однако следует учесть, что в преобразователях и инверторах при коммутации силовых ключей могут возникать высокочастотные переходные процессы частотой в десятки мегагерц. Поскольку частота этих помех превышает частоту модуляции сигналов в усилителе, они могут вызвать искажение сигнала. Чтобы избежать искажений, следует установить фильтрующие емкости параллельно шунту или резистору, если речь идет об измерении напряжения. Мы не будем приводить в нашем кратком обзоре типовые схемы включения усилителей – они даются в документации производителя.

Линейные аналоговые оптопары HCNR 200 и HCNR 201 (см. рис. 3) в ряде случаев могут служить экономичной альтернативой изолированным усилителям. К тому же, у них больше полоса пропускания. Как видно из рисунка 3, в оптопаре используются два фотодиода, один из которых (PD1) расположен на первичной стороне, а другой, выходной фотодиод PD2, – на вторичной стороне.

Рисунок 4. Упрощенная схема включения аналоговой оптопары

Таким образом, с помощью фотодиода PD1 и внешней схемы можно организовать обратную связь, что позволяет значительно улучшить линейность характеристики. На рисунке 4 показана упрощенная схема включения аналоговой оптопары. Обратная связь операционного усилителя А1 не показана – она зависит от назначения схемы. Для простоты положим, что усилитель А1 обладает идеальными характеристиками – входные токи отсутствуют, коэффициент усиления бесконечен, следовательно, напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах равны. При соблюдении этих условий ток через фотодиод PD1 определится следующим выражением:

Из (1) следует, что ток через фотодиод PD1 пропорционален входному напряжению, что обеспечивает довольно высокую линейность передаточной характеристики. Например, дрейф светового потока из-за изменения температуры светодиода вызовет изменение выходного напряжения усилителя А1, что приведет к соответствующему изменению тока светодиода так, чтобы выполнялось соотношение (1).

Распределение светового потока между фотодиодами зависит от конструкции оптопары и описывается коэффициентом К.

Выходной сигнал схемы на рисунке 4 можно выразить соотношением:

С учетом соотношений (2) и (3) окончательно получаем выражение для выходного сигнала.

V_OUT = K x VIN x (R2/R1)

В заключение приведем основные параметры линейных оптопар. В скобках указаны значения для HCNR 201:

Немецкая фирма Weidmüller Interface - мировой лидер по качеству и номенклатуре комплектующих элементов для автоматизации промышленных объектов и инсталляции зданий.

Немецкая фирма Weidmüller Interface — мировой лидер по качеству и номенклатуре комплектующих элементов для автоматизации промышленных объектов и инсталляции зданий. Она хорошо известна как производитель клемм, коннекторов и электромонтажного инструмента высочайшего класса. Кроме того, одним из основных направлений деятельности фирмы является производство недорогих интерфейсных релейных модулей и опторазвязок для сопряжения периферийных и управляющих устройств при решении задач промышленной автоматизации.

Введение

Современную промышленную автоматику в наши дни сложно представить без релейных модулей и опторазвязок, выполняющих целый набор разнообразных функций. При этом, будь то технология производства электрооборудования или машин, автоматическое управление распределением энергии, промышленная автоматика или обработка материалов, основной целью релейных модулей (опторазвязок) является обеспечение обмена сигналами между периферийными и управляющими устройствами. Такой обмен необходим для надежного функционирования системы в целом и должен быть независимым и однозначным. Электромеханические реле (опторазвязки) способны обеспечить такой обмен, только если их рабочие характеристики соответствуют параметрам системы. К примеру, использовать обычные реле для сопряжения датчиков, находящихся в промышленной зоне, с программируемым логическим контроллером нельзя, так как катушки таких реле являются индуктивной нагрузкой, а возникающие при коммутации такой нагрузки токи могут выводить из строя выходные транзисторы контроллера.

С целью решения задач такого рода в 80-е годы прошлого столетия было изобретено новое поколение устройств — так называемые интерфейсные релейные модули и опторазвязки. Характеристики этих релейных модулей (опторазвязок) подбирались специально с учетом особенностей систем промышленной автоматики.

В наши дни интерфейсные релейные модули (опторазвязки), совместимые с современным промышленным оборудованием, должны быть надежными и иметь в числе прочих следующие возможности: сопряжение сигналов различного уровня, качественная развязка входных и выходных цепей, усиление слабых сигналов, максимальная защищенность от помех и гибкое конфигурирование.

Говоря о достоинствах современных релейных модулей (опторазвязок), нельзя не упомянуть компактность, энергосбережение, высокий срок службы, улучшенную стойкость контактов, независимость от вида тока коммутации, возможность коммутировать токи и напряжения в самом широком диапазоне, высокое кратковременное сопротивление перенагрузкам в случае коротких замыканий или бросков напряжения и, наконец, практически полное отсутствие паразитного электромагнитного излучения.

Интерфейсные релейные модули (опторазвязки) компании Weidmüller, обладая всеми вышеназванными достоинствами и возможностями, делают еще один шаг вперед. Их неоспоримым преимуществом является одна из наиболее передовых в мире технологий изготовления корпуса с точки зрения свойств материала, теплоотвода, простоты и наглядности монтажа и обслуживания. Корпуса Weidmüller, имея толщину всего 6 мм, экономят место в шкафу управления, а возможность их установки на DIN-рейку ускоряет проектирование и монтаж и тем самым снижает издержки. Будучи совместимыми с компонентами других производителей по механическим и электрическим параметрам, они полностью соответствуют всем европейским стандартам, легко заменяются или добавляются в систему в ходе эксплуатации, а также быстро и однозначно маркируются шильдиками, ошрифтованными при помощи печатающих систем Weidmüller.

Релейные модули и опторазвязки Weidmüller, как правило, используются для сопряжения периферийных устройств с системами управления и сигнализации, то есть везде, где необходимо привести в соответствие силовые сигналы с управляющими. Наиболее часто они используются в целях сопряжения измерительных устройств и исполнительных механизмов с программируемым логическим контроллером (рис. 1, 2). Релейные схемы также незаменимы, к примеру, при автоуправлении направлением вращения электродвигателя (рис. 3).

Основными потребителями релейных модулей Weidmüller являются компании нефте- и газоперерабатывающей, химической и железнодорожной промышленности. Необходимость в этих устройствах также очевидна, когда речь идет о судостроении, машиностроении и транспортных коммуникациях.

Особенности релейных модулей и опторазвязок

Релейные модули Weidmüller различаются по своим параметрам в зависимости от конкретного применения и подбираются исходя из технических характеристик, приведенных в табл. 1.

Электромеханические реле традиционно делятся на две основные категории: однопозиционные и двухпозиционные. Различие заключается в том, что контакты однопозиционных реле постоянного или переменного тока при снятии тока возбуждения возвращаются в исходное состояние, а контакты двухпозиционных реле остаются в том же положении, в котором были до снятия тока.

В зависимости от функций, выполняемых реле в конкретной системе, традиционно используются следующие основные типы контактов: нормально открытый, нормально закрытый и перекидной.

Разнообразие условий применения в различных областях промышленности делает необходимым адаптировать реле к различным режимам, в которых оно должно работать. С этой точки зрения большое значение при выборе реле имеет материал, из которого изготовлены его контакты. Универсальный материал контакта в принципе невозможен, поскольку нагрузки на контакт могут сильно отличаться, а контакт при этом должен работать надежно и служить долго. Для контактного материала определяющими являются следующие основные критерии: контактное сопротивление, эрозионная стойкость и тенденция к свариванию. Степень соответствия тому или иному критерию обуславливает место применения различных материалов. С целью коммутации малых нагрузок в большинстве применений используются контакты из AgNi с позолотой толщиной около 2 мкм; для коммутации больших мощностей наиболее подходят контакты из AgSnO2 или AgCdO. Более полная информация по подбору материала контактов приведена в табл. 2

Материал контакта	Характерные свойства	Характерные применения	Характерные для этих применений диапазоны технических характеристик
Золото Au	Очень устойчив к любым промышленным средам, в том числе коррозийным; низкое и постоянное контактное сопротивление даже при коммутации мощностей, минимально допустимых для включения или отключения контактов реле при использовании совместно с никелем (AuNi 0,15) или серебром (AuAg).	Измерительные или переключающие цепи на малые токи, управляющие сигналы.	мкА … 0,2 А

Нагрузки, коммутируемые на практике контактами реле, имеют не только резистивную, но также индуктивную и емкостную составляющие. Если доля индуктивной или емкостной составляющих нагрузки достаточно велика в сравнении с резистивной составляющей, это может становиться причиной искрения, что сильно ухудшает электрические свойства контактов реле. При этом наиболее распространенной на практике нагрузкой является нагрузка с большой индуктивной составляющей. Такая нагрузка характерна, например, для контакторов, электромагнитных вентилей и электродвигателей. Именно об этом случае стоит рассказать подробней.

Благодаря энергии, накопленной в катушке, при размыкании цепи в ней возникает перенапряжение амплитудой в несколько тысяч вольт. Это перенапряжение приводит к появлению на управляющем контакте реле электрической дуги, которая вызывает испарение и смещение материала, тем самым повреждая контакт. Как результат, снижается срок службы контакта. При неблагоприятных условиях реле может выйти из строя при первой же коммутации нагрузки постоянного тока и стать причиной статической дуги.

Чтобы предотвратить появление дуги, следует использовать схемы защиты, соответствующие конкретным применениям. Правильно подобранная схема защиты позволит реле проработать столько же, сколько бы оно проработало при чисто резистивном характере нагрузки, а именно около 105 циклов коммутации.

Существуют следующие возможные пути обеспечения эффективной защиты контактов реле: установка защитной цепочки в параллель с контактом, установка защитной цепочки в параллель с нагрузкой и комбинация первого и второго. Эти три способа, если они корректно просчитаны, могут сильно различаться по своей эффективности. Наиболее распространенные варианты защитных цепочек, позволяющих снизить износ контактов реле от искрения и предотвратить появление электрической дуги, представлены на рис. 4. Преимущества и недостатки каждой схемы защиты сведены в табл. 3.

Схема защиты	Преимущества	Недостатки
С диодом	универсальна для любых коммутируемых мощностей, практически полностью устраняет бросок напряжения при коммутации, компактна в размерах и имеет низкую стоимость	большое время отпускания реле
С диодом и стабилитроном	стабилитрон в большой степени ограничивает бросок напряжения, малое время отпускания реле	не пригодна для коммутации больших мощностей
С RC-цепочкой	низкое перенапряжение, малое время отпускания реле	высокая токовая нагрузка на контакты при замыкании контактов; для коммутации больших мощностей схема защиты более сложная и соответственно дороже стоит
С варистором	малое время отпускания реле, низкая стоимость	ограниченный диапазон коммутируемых мощностей

Наряду с релейными модулями решать задачи изоляции электрических цепей внутри шкафа управления от внешних управляющих линий позволяют опторазвязки. Опторазвязка состоит из передатчика и приемника. Функцию передатчика выполняет светодиод, функцию приемника — фотодиод или фототранзистор. При прохождении через светодиод тока, большего, чем ток срабатывания, светодиод начинает излучать. Свет, попадая на чувствительный фотодиод/фототранзистор, вызывает ток в выходной цепи опторазвязки. Естественно, делая выбор при проектировании, возникают резонные вопросы: чем же реле отличаются от опторазвязок, и каковы плюсы и минусы обоих вариантов? Основные преимущества и недостатки реле и опторазвязок сведены в качестве ответа на этот вопрос в табл. 4.

Читайте также: