Por que os relés são tão frequentemente acionados por acopladores ópticos?

Desde o advento de muitas placas de desenvolvimento de microcontroladores, como o Arduino, existem vários módulos de relés vendidos para conduzir as cargas CA principais.

Muitos deles parecem usar um acoplador óptico, transistor de driver e um relé para conduzir a carga (exemplo na Amazon )

Por que eles são implementados assim?

Alguns dos meus pensamentos:

• Os relés oferecem isolamento tão bom ou melhor quanto a maioria dos optoacopladores
• Ainda existe um transistor de driver, portanto ele não economiza componentes
• Ainda existe uma proteção contra recuo indutivo, por isso não economiza componentes
• Os acopladores ópticos não são tão baratos quanto os transistores, portanto, um custo adicional comparado a apenas um transistor de driver
• Não há necessidade de atender a requisitos regulamentares, pois são produtos de bricolage
• Nunca vi pequenos relés de rede elétrica acionados por acopladores ópticos em equipamentos comerciais
• Várias dessas placas parecem não ter sido projetadas de maneira brilhante (sem considerar folga ou fluência); portanto, mesmo que o acoplador óptico seja apenas para fornecer duas camadas de isolamento, a placa falha com isso.

Primeiro, um link possivelmente mais permanente para este produto está aqui . E o esquema está aqui . (Editar em 29/07/2015: Ironicamente, meus dois links estão quebrados e o link da Amazon ainda é útil)

Duas razões pelas quais faz sentido usar optoisoladores aqui:

• O dispositivo de controle pode estar muito distante, para não compartilhar uma referência de terra comum com a placa de relé (exceto quando conectado por um cabo longo). A utilização do optoisolador significa que o sinal de controle é usado apenas como um sinal diferencial entre Vcc e o sinal de controle, ambos provenientes do circuito do controlador; as diferenças de potencial do solo não afetarão a operação.

• A tensão da bobina do relé não é necessariamente a mesma que a Vcc do controlador. Pode até ser gerado por um suprimento off-line (não isolado). O optoisolador fornece isolamento entre a JD-VCCfonte potencialmente não isolada e os circuitos do controlador.

Provavelmente um número ou motivos, mas o mais importante é que ele evitará que a tensão transitória danifique o transistor acionador. E, dependendo da aplicação, ajudará a impedir que o ruído CA interfira no restante do circuito.

Você menciona alguns pontos positivos, no entanto, os acopladores ópticos são comumente usados ​​para isolar componentes de fontes externas potencialmente perigosas. Eles são baratos e simples de implementar. E eles podem oferecer potencialmente mais proteção que um diodo. E, claro, como você apontou:

Várias dessas placas parecem não ter sido projetadas de maneira brilhante (sem considerar folga ou fluência); portanto, mesmo que o acoplador óptico seja apenas para fornecer duas camadas de isolamento, a placa falha com isso.

Suspeito que grande parte do motivo tenha a ver com a ideia de que, se houver duas barreiras de isolamento, continuará a haver uma barreira de isolamento, mesmo que uma seja acidental ou intencionalmente interligada. Ao trabalhar com circuitos, especialmente se alguém é um klutz, às vezes pode-se fazer breves momentos com coisas que realmente não devem ser curtas (por exemplo, porque um clipe de aterramento do osciloscópio decide se desfazer e se agitar por toda parte). Adicionar uma camada extra de isolamento reduz a probabilidade de um acidente causar danos significativos a qualquer coisa. A maioria dos produtos produzidos em massa nunca estará na bancada de ninguém, muito menos em uma bancada pertencente a um klutz, mas muitos produtos caseiros gastam muito tempo nessas bancadas. Além disso, as placas de fabricação caseira costumam ser fabricadas sem máscara de solda,

Além de fornecer proteção contra pontes acidentais, se houver duas barreiras de isolamento completas, pode ser possível (se uma for cuidadosa) fazer uma ponte entre uma e fazer diagnósticos envolvendo a outra, mantendo uma barreira de isolamento entre as duas partes principais do sistema. Por exemplo, se alguém quiser determinar a quantidade de tempo decorrido entre o processador configurando uma saída e uma energia de recepção do solenóide, pode-se começar confirmando que o terra da bobina do relé e o terra do lado do contato foram isolados, fazendo a ponte entre o terra do relé e a CPU terra e medindo o tempo entre a saída da CPU e a bobina do relé. Pode-se então isolar o terra da bobina do relé e o terreno da CPU e - após verificar duas vezes se realmente estavam isolados, faça uma ponte entre o solo da bobina de relé e o lado do contato e meça os tempos entre a bobina e as coisas que eles controlam. A realização dessas medições em um sistema com apenas um isolamento provavelmente exigiria um escopo com duas sondas isoladas uma da outra. Essas plataformas existem, mas geralmente são caras.

Na verdade, os relés fornecem isolamento de CA bastante ruim a uma fonte de distúrbios MUITO barulhenta - um comutador de contato mecânico em arco, pois alterna uma carga que é inevitavelmente mais ou menos indutiva, e geralmente na tensão de rede, com dv / dt que pode ser centenas de volts por microssegundo.

Normalmente, os relés pequenos e baratos são particularmente ruins, e melhorá-los tende a tornar o relé mais caro, maior e menos eficiente.

Circuitos com várias entradas e saídas são particularmente propensos.

Quando empregado adequadamente, um opto pode ajudar a impedir que os distúrbios causados ​​pelo acoplamento de contato da bobina afetem os circuitos.

Não há escassez de exemplos neste fórum de luto dessa fonte (relé mais redefinições aleatórias quando as cargas são trocadas, por exemplo), e muitos exemplos de bons equipamentos robustos e desenhos industriais onde optos são usados ​​em conjunto com relés.

Uma boa razão é ter fontes de alimentação separadas para as peças da interface lógica e de energia. A seção lógica é projetada normalmente com alimentação de 5V ou 3,3V e isolada galvanicamente da seção de energia, onde a fonte mais comum é de 24V, portanto é necessário um acoplador óptico.

É verdade que pode ser evitado o uso de um relé com bobina de 5V, mas muitos relés não estão disponíveis com essas bobinas, e seria necessário ter uma potência muito maior no lado de 5V, com um conversor DC / DC maior .

É mais comum usar a fonte não regulamentada em campo, 12V ou 24V, automotiva ou industrial (os relés não precisam de uma tensão muito precisa) e um pequeno conversor DC / DC isolado galvanicamente para derivar o 5V / 3.3V apenas para a seção lógica , então os acopladores isolados são necessários.

Suspeito que este seja apenas um caso de entusiastas que estão tentando iniciar um negócio de venda de placas de circuito. Eles podem estar complicando sua diretoria simplesmente para torná-la mais complicada, porque a justificativa justifica a existência de eletrônicos e parece agregar valor.

Tenho certeza de que, se você entrar em contato com o fornecedor, eles terão uma história convincente de que o circuito deles é como deve ser feito, e eles já estão prontos, o mais fácil é comprar a prancha.

Tudo o que você precisa para controlar uma carga CA com uma pequena tensão e corrente pode ser encontrado em um único componente: um relé de estado sólido como este .

Qualquer placa que possa direcionar 20 mA para um LED pode usar isso, o que significa que você não precisa de uma placa especial.

O motivo mais importante é que a bobina no relé é uma carga bastante complexa no circuito. Como sabemos, é necessário um diodo para proteger o circuito da corrente reversa induzida pela bobina ao desligar o relé. Algum tempo, esse método não é suficiente para uma fonte de alimentação mal configurada, como a maioria dos módulos DIY. Os controladores geralmente recebem um impulso ou até mesmo são demitidos pelo relé. Eu acho que se a fonte de alimentação é robusta o suficiente, o isolador óptico não é necessário.

ao usar o relé A na maioria das vezes, você deseja separar o mcu digital GND AND VDD do (s) relé (s) GND e vcc, então você obtém linhas mcu GND e VDD muito limpas .....

se um relé devolver o EMS, a seleção de voltagem alta e nítida e rápida e o diodo flyback e a proteção da TV. o transistor no interior do acoplador óptico destruirá do lado do relé, de modo que a principal pesquisa, é a separação total de linhas de energia e gnd.

se o relé for usado para CA, ele poderá emitir EMC para os circuitos do, GND, VCC, portanto, o acoplador óptico resolverá a maior parte disso