ทำไมรีเลย์จึงขับเคลื่อนด้วยออปโตคัปเปลอร์?

ตั้งแต่การกำเนิดของบอร์ดพัฒนาไมโครคอนโทรลเลอร์จำนวนมากเช่น Arduino มีโมดูลรีเลย์จำนวนหนึ่งที่ขายให้กับโหลดไฟฟ้ากระแสสลับ

สิ่งเหล่านี้ดูเหมือนจะใช้ออปโตคัปเปลอร์, ทรานซิสเตอร์ไดรเวอร์และรีเลย์เพื่อขับโหลด (ตัวอย่างบนAmazon )

เหตุใดพวกเขาจึงใช้งานเช่นนี้

บางส่วนของความคิดของฉัน:

• รีเลย์ให้การแยกที่ดีหรือดีกว่าออปโตคัปเปลอร์ส่วนใหญ่
• ยังมีทรานซิสเตอร์ไดรเวอร์ปรากฏอยู่ดังนั้นจึงไม่ได้บันทึกส่วนประกอบ
• ยังคงมีการป้องกัน kickback อุปนัยดังนั้นจึงไม่ได้บันทึกองค์ประกอบ
• ออปโตคัปเปลอร์ไม่ได้ราคาถูกเหมือนทรานซิสเตอร์ดังนั้นค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเมื่อเทียบกับทรานซิสเตอร์ขับ
• ไม่จำเป็นต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดใด ๆ เนื่องจากเป็นผลิตภัณฑ์ DIY
• ฉันไม่เคยเห็นรีเลย์ไฟขนาดเล็กขับเคลื่อนโดย optocouplers ในอุปกรณ์เชิงพาณิชย์
• ดูเหมือนว่าบอร์ดเหล่านี้จำนวนหนึ่งจะไม่ได้รับการออกแบบอย่างยอดเยี่ยม (ไม่คำนึงถึงการกวาดล้างหรือการคืบหน้า) ดังนั้นแม้ว่า optocoupler นั้นสามารถแยกได้สองชั้น แต่บอร์ดก็ล้มเหลว

ครั้งแรกอาจจะมีการเชื่อมโยงอย่างถาวรมากขึ้นกับผลิตภัณฑ์นี้อยู่ที่นี่ และวงจรคือที่นี่ (แก้ไข 7/29/2015: แดกดันสองลิงก์ของฉันเสียแล้วและลิงก์ Amazon ของ OP ยังคงมีประโยชน์)

เหตุผลสองประการที่ควรใช้ optoisolators ที่นี่:

• อุปกรณ์ควบคุมอาจอยู่ไกลมากเพื่อไม่ให้ใช้การอ้างอิงกราวด์ร่วมกับบอร์ดรีเลย์ (ยกเว้นเชื่อมต่อผ่านสายเคเบิลยาว) การใช้ optoisolator หมายถึงสัญญาณควบคุมนั้นใช้อย่างหมดจดเป็นสัญญาณต่างระหว่าง Vcc และสัญญาณควบคุมทั้งที่มาจากวงจรควบคุม ความแตกต่างที่เป็นไปได้ของสายดินจะไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงาน

• แรงดันคอยล์รีเลย์ไม่จำเป็นต้องเหมือนกับ Vcc ของคอนโทรลเลอร์ มันอาจถูกสร้างขึ้นโดยการจัดหาแบบ off-line (unisolated) optoisolator จากนั้นให้แยกระหว่างJD-VCCแหล่งจ่ายไฟที่ไม่ละลายและวงจรควบคุม

อาจเป็นจำนวนหรือเหตุผล แต่สิ่งที่สำคัญที่สุดคือมันจะป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวจากการทำลายทรานซิสเตอร์ขับ และขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันมันจะช่วยป้องกันเสียงรบกวนจาก AC ในส่วนที่เหลือของวงจร

คุณได้คะแนนที่ดีอย่างไรก็ตามออปโตคัปเปลอร์มักใช้เพื่อแยกส่วนประกอบจากแหล่งภายนอกที่อาจเป็นอันตราย พวกเขามีราคาถูกและใช้งานง่าย และพวกเขาสามารถป้องกันได้มากกว่าไดโอด และแน่นอนในขณะที่คุณชี้ให้เห็น:

ดูเหมือนว่าบอร์ดเหล่านี้จำนวนหนึ่งจะไม่ได้รับการออกแบบอย่างยอดเยี่ยม (ไม่คำนึงถึงการกวาดล้างหรือการคืบหน้า) ดังนั้นแม้ว่า optocoupler นั้นสามารถแยกได้สองชั้น แต่บอร์ดก็ล้มเหลว

ฉันสงสัยว่าเหตุผลส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับความคิดที่ว่าหากมีสองอุปสรรคในการแยกจะมีอุปสรรคต่อไปแม้ว่าจะมีการเชื่อมโยงโดยไม่ตั้งใจหรือตั้งใจก็ตาม เมื่อทำงานกับวงจรโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเป็น klutz บางครั้งอาจสั้นสิ่งที่ไม่ควร shorted (เช่นเนื่องจากคลิปขอบเขตขอบเขตตัดสินใจที่จะมายกเลิกและ flail ตัวเองทั่วกระดาน) การเพิ่มชั้นของการแยกที่พิเศษช่วยลดโอกาสที่อุบัติเหตุดังกล่าวจะทำให้เกิดความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญ ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตโดยมวลส่วนใหญ่จะไม่อยู่บนโต๊ะทำงานของใครเลยแม้แต่น้อยโต๊ะทำงานที่เป็นของ klutz แต่ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตในครัวเรือนจำนวนมากจะใช้เวลามากบน workbenches นอกจากนี้แผงผลิตเบียร์ที่ทำมักจะไม่มีหน้ากากประสาน

นอกเหนือจากการให้การป้องกันการเชื่อมโยงโดยไม่ได้ตั้งใจหากมีสองสิ่งกีดขวางการแยกอย่างสมบูรณ์อาจเป็นไปได้ (หากมีข้อควรระวัง) ในการสร้างสะพานเชื่อมระหว่างการวินิจฉัยที่เกี่ยวข้องกับอีกส่วนหนึ่งในขณะที่ยังคงมีอุปสรรคกั้นระหว่างสองส่วนหลักของระบบ ตัวอย่างเช่นหากต้องการกำหนดระยะเวลาที่ผ่านไประหว่างโปรเซสเซอร์ที่ตั้งค่าเอาต์พุตและกำลังรับโซลินอยด์เราสามารถเริ่มต้นได้โดยการยืนยันว่ารีเลย์คอยล์กราวด์และกราวด์ด้านสัมผัสถูกแยกออกเชื่อมบริดจ์กราวด์รีเลย์และ CPU กราวด์และวัดเวลาระหว่างเอาต์พุต CPU และคอยล์รีเลย์ จากนั้นเราสามารถแยกกราวด์คอยล์รีเลย์และกราวด์ของ CPU และ - หลังจากตรวจสอบซ้ำแล้วซ้ำอีกว่าพวกมันแยกได้จริงๆ เชื่อมพื้นรีเลย์คอยล์และกราวด์ฝั่งสัมผัสและวัดการกำหนดเวลาระหว่างคอยล์และสิ่งที่พวกเขาควบคุม การดำเนินการตรวจวัดเช่นนี้ในระบบที่มีการแยกเพียงครั้งเดียวอาจจะต้องมีขอบเขตที่มีโพรบสองตัวที่แยกได้จากกัน แท่นขุดเจาะดังกล่าวมีอยู่จริง แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีราคาแพง

จริง ๆ แล้วรีเลย์ให้การแยก AC ค่อนข้างต่ำไปยังแหล่งรบกวนที่มีเสียงดังมาก - การสลับสัมผัสแบบกลไกเกิดขึ้นเนื่องจากมันเปลี่ยนโหลดที่เหนี่ยวนำไม่มากหรือน้อยอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และมักจะอยู่ที่แรงดันไฟหลักด้วย DV / dt หนึ่งในล้านของวินาที

รีเลย์ขนาดเล็กราคาถูกมักจะไม่ดีเป็นพิเศษและทำให้พวกเขามีแนวโน้มที่จะทำให้รีเลย์มีราคาแพงขึ้นใหญ่ขึ้นและมีประสิทธิภาพน้อยลง

วงจรที่มีอินพุทและเอาท์พุทหลายตัวนั้นมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นโดยเฉพาะ

เมื่อใช้อย่างเหมาะสมออปโตสามารถช่วยป้องกันการรบกวนที่เกิดจากการมีเพศสัมพันธ์ของคอยล์จากการส่งผลกระทบต่อวงจร

ไม่มีการขาดแคลนตัวอย่างในฟอรัมความเศร้าโศกจากแหล่งนี้ (รีเลย์บวกรีเซ็ตแบบสุ่มเมื่อมีการสลับโหลดเป็นต้น) และตัวอย่างมากมายของอุปกรณ์ที่แข็งแกร่งและการออกแบบอุตสาหกรรมที่ใช้ optos ร่วมกับรีเลย์

เหตุผลที่ดีคือมีแหล่งจ่ายไฟแยกต่างหากสำหรับตรรกะและส่วนต่อประสานพลังงาน ส่วนลอจิกอยู่ในการออกแบบปกติขับเคลื่อนที่ 5V หรือ 3.3V และแยกได้อย่างอิสระจากส่วนพลังงานที่แหล่งจ่ายไฟที่พบมากที่สุดคือ 24V จึงจำเป็นต้องใช้ optocoupler

มันเป็นความจริงที่มันสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยใช้รีเลย์ที่มีการจัดอันดับคอยล์ 5V แต่รีเลย์จำนวนมากไม่สามารถใช้ได้กับขดลวดนี้และมันจำเป็นที่จะต้องมีกำลังไฟมากขึ้นในด้าน 5V ด้วยตัวแปลง DC / DC ที่ใหญ่กว่า .

มันเป็นเรื่องธรรมดามากที่จะใช้แหล่งจ่ายไฟแบบไม่ควบคุม, 12V หรือ 24V, ยานยนต์หรืออุตสาหกรรม (รีเลย์ไม่จำเป็นต้องมีแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำมาก) และตัวแปลง DC / DC ขนาดเล็กแบบแยกกระแสไฟฟ้าเพื่อรับ 5V / 3.3V เพียงส่วนตรรกะ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีข้อต่อเพลา

ฉันสงสัยว่านี่เป็นเพียงกรณีของมือสมัครเล่นที่พยายามเริ่มต้นธุรกิจขายแผงวงจร พวกเขาอาจทำให้บอร์ดของพวกเขาซับซ้อนขึ้นเพื่อทำให้ดูซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากภาวะแทรกซ้อนทำให้การดำรงอยู่ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และดูเหมือนจะเพิ่มมูลค่า

ฉันแน่ใจว่าถ้าคุณติดต่อผู้จำหน่ายที่พวกเขาจะมีเรื่องราวที่น่าเชื่อว่าวงจรของพวกเขาเป็นวิธีการที่มีที่จะทำและพวกเขามีมันพร้อมทำสิ่งที่ง่ายที่สุดคือเพียงซื้อคณะกรรมการ

ทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องควบคุมภาระ AC กับแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กและปัจจุบันสามารถพบได้ในส่วนหนึ่ง: การถ่ายทอดสถานะของแข็งเช่นนี้

บอร์ดใด ๆ ที่สามารถขับ 20 mA ไปสู่ ​​LED สามารถใช้สิ่งนี้ได้ซึ่งหมายความว่าคุณไม่จำเป็นต้องมีบอร์ดพิเศษ

เหตุผลที่สำคัญที่สุดคือขดลวดในรีเลย์เป็นโหลดที่ค่อนข้างซับซ้อนในวงจร ดังที่เราทราบแล้วจำเป็นต้องมีไดโอดเพื่อป้องกันวงจรจากกระแสย้อนกลับที่เหนี่ยวนำจากขดลวดเมื่อปิดรีเลย์ บางครั้งวิธีนี้ไม่เพียงพอสำหรับแหล่งจ่ายไฟที่กำหนดค่าไม่ดีเท่าที่โมดูล DIY ส่วนใหญ่จะมี ตัวควบคุมมักจะได้รับแรงกระตุ้นหรือแม้กระทั่งถูกไล่ออกจากรีเลย์ ฉันคิดว่าถ้าแหล่งจ่ายไฟมีความแข็งแรงเพียงพอตัวแยกแสงไม่จำเป็น

เมื่อใช้ A relay เวลาส่วนใหญ่คุณจะต้องการแยก mcu digital GND และ VDD ออกจากรีเลย์ GND และ vcc แล้วคุณจะได้รับ mcu GND และ VDD ที่สะอาดมาก .....

ถ้ารีเลย์ให้คืนแบบ EMS แรงดันไฟฟ้าที่คมชัดและแรงดันสูงที่รวดเร็วและการป้องกันไดโอดแบบไม่ย้อนกลับและทีวี ทรานซิสเตอร์ภายใน optocoupler จะทำลายจากด้านรีเลย์ดังนั้น resean หลักคือการแยกทั้งหมดของ gnd สายไฟ

ถ้ารีเลย์ใช้สำหรับ AC มันสามารถปล่อย EMC ไปยัง circuts จาก, GND, VCC ดังนั้น optocoupler จะแก้ปัญหาส่วนใหญ่ได้