¿Por qué los relés son conducidos tan frecuentemente por optoacopladores?

Desde el advenimiento de las muchas placas de desarrollo de microcontroladores, como Arduino, se han vendido varios módulos de relés para impulsar las cargas de CA de la red.

Muchos de estos parecen usar un optoacoplador, un transistor de controlador y un relé para conducir la carga (ejemplo en Amazon )

¿Por qué se implementan así?

Algunos de mis pensamientos:

• Los relés proporcionan un aislamiento tan bueno o mejor que la mayoría de los optoacopladores
• Todavía hay un transistor de controlador presente, por lo que no se ahorra componente
• Todavía hay protección inductiva contra el retroceso, por lo que no es un ahorro de componentes.
• Los optoacopladores no son tan baratos como los transistores, por lo que el costo adicional en comparación con solo un transistor controlador
• No es necesario cumplir con los requisitos reglamentarios, ya que estos son productos de bricolaje
• Nunca he visto pequeños relés de red accionados por optoacopladores en equipos comerciales.
• Algunas de estas placas no parecen estar diseñadas de manera brillante (sin tener en cuenta el espacio libre o la fuga), por lo que incluso si el optoacoplador es simplemente para proporcionar dos capas de aislamiento, la placa falla en esto.

Primero, un enlace posiblemente más permanente a este producto está aquí . Y el esquema está aquí . (Edición 29/07/2015: Irónicamente, mis dos enlaces ahora están rotos y el enlace de Amazon de OP sigue siendo útil)

Dos razones por las que tiene sentido usar optoaisladores aquí:

• El dispositivo de control puede estar muy lejos para que no comparta una referencia de tierra común con la placa de relés (excepto cuando esté conectado a través de un cable largo). El uso del optoaislador significa que la señal de control se usa puramente como una señal diferencial entre Vcc y la señal de control, ambas provenientes del circuito del controlador; Las diferencias de potencial de tierra no afectarán la operación.

• El voltaje de la bobina del relé no es necesariamente el mismo que el Vcc del controlador. Incluso podría ser generado por un suministro fuera de línea (sin aislar). El optoisolador proporciona aislamiento entre el JD-VCCsuministro potencialmente no aislado y los circuitos del controlador.

Probablemente una cantidad o razones, pero la más importante es que evitará que el voltaje transitorio dañe el transistor de conducción. Y dependiendo de la aplicación, ayudará a evitar que el ruido de CA interfiera en el resto del circuito.

Sacas algunos buenos puntos, sin embargo, los optoacopladores se usan comúnmente para aislar componentes de fuentes externas potencialmente peligrosas. Son baratos y fáciles de implementar. Y potencialmente pueden ofrecer más protección que un diodo. Y por supuesto, como usted señaló:

Algunas de estas placas no parecen estar diseñadas de manera brillante (sin tener en cuenta el espacio libre o la fuga), por lo que incluso si el optoacoplador es simplemente para proporcionar dos capas de aislamiento, la placa falla en esto.

Sospecho que una gran parte de la razón tiene que ver con la idea de que si hay dos barreras de aislamiento, seguirá habiendo una barrera de aislamiento, incluso si se puentea accidental o intencionalmente. Cuando se trabaja con circuitos, especialmente si uno es un torpe, a veces uno puede acortar brevemente cosas que realmente no deberían acortarse (p. Ej., Porque un clip de toma de tierra decide deshacerse y agitarse en todos los ámbitos). Agregar una capa adicional de aislamiento reduce la probabilidad de que tal accidente cause un daño significativo a cualquier cosa. La mayoría de los productos producidos en masa nunca estarán en el banco de trabajo de nadie, y mucho menos en un banco de trabajo perteneciente a un klutz, pero muchos productos de elaboración casera pasarán mucho tiempo en dichos bancos de trabajo. Además, las placas de elaboración casera a menudo se hacen sin máscara de soldadura,

Además de proporcionar protección contra puentes accidentales, si hay dos barreras de aislamiento completas, es posible (si uno tiene cuidado) tender un puente mientras se realizan diagnósticos que involucran al otro mientras se mantiene una barrera de aislamiento entre las dos partes principales del sistema. Por ejemplo, si se quiere determinar la cantidad de tiempo que transcurre entre que el procesador configure una salida y una potencia de recepción del solenoide, se puede comenzar confirmando que la tierra de la bobina del relé y la tierra del lado del contacto se aislaron, uniendo la tierra del relé y la CPU tierra, y medir el tiempo entre la salida de la CPU y la bobina del relé. Entonces se podría aislar la tierra de la bobina del relé y la tierra de la CPU y, después de verificar que realmente estaban aisladas, puentee la tierra de la bobina del relé y la tierra del lado de contacto y mida los tiempos entre la bobina y las cosas que controlan. Realizar tales mediciones en un sistema con un solo aislamiento probablemente requeriría tener un alcance con dos sondas que se aislaron entre sí. Tales plataformas existen, pero generalmente son caras.

Los relés en realidad proporcionan un aislamiento de CA bastante pobre a una fuente de perturbaciones MUY ruidosa: un arco de conmutación de contacto mecánico ya que conmuta una carga que es inevitablemente más o menos inductiva, y a menudo a voltaje de red, con dv / dt que puede ser cientos de voltios por microsegundo.

Los pequeños relés baratos generalmente son particularmente malos, y mejorarlos tiende a hacer que el relé sea más costoso, más grande y menos eficiente.

Los circuitos con múltiples entradas y salidas son particularmente propensos.

Cuando se emplea adecuadamente, un opto puede ayudar a evitar que las perturbaciones causadas por el acoplamiento del contacto de la bobina afecten los circuitos.

No hay escasez de ejemplos en este foro de duelo de esta fuente (relé más reinicios aleatorios cuando se cambian las cargas, por ejemplo), y muchos ejemplos de buenos dispositivos robustos y diseños industriales donde se utilizan optos junto con relés.

Una muy buena razón es tener fuentes de alimentación separadas para la lógica y las partes de la interfaz de alimentación. La sección lógica tiene un diseño normal alimentado a 5 V o 3,3 V, y aislada galvánicamente de la sección de alimentación, donde el suministro más común es de 24 V, por lo que es necesario un optoacoplador.

Es cierto que se puede evitar utilizando un relé con bobina con capacidad nominal de 5 V, pero muchos relés no están disponibles con estas bobinas, y sería necesario tener una potencia mucho mayor en el lado de 5 V, con un convertidor CC / CC más grande .

Es más común usar el suministro no regulado de campo, 12V o 24V, automotriz o industrial (los relés no necesitan un voltaje muy preciso), y un pequeño convertidor DC / DC aislado galvánicamente para derivar los 5V / 3.3V solo para la sección lógica , por lo que los acopladores aislados son necesarios.

Sospecho que esto es solo un caso de aficionados que intentan iniciar un negocio de venta de placas de circuito. Pueden estar complicando su placa simplemente para que parezca más complicada, porque la complicación justifica la existencia de la electrónica y parece agregar valor.

Estoy seguro que si se pone en contacto con el vendedor, tendrán una historia convincente de que su circuito es la forma en que tiene que hacer, y lo tienen ya hecho, lo más fácil es que acaba de comprar su tablero.

Todo lo que necesita para controlar una carga de CA con un voltaje y corriente pequeños se puede encontrar en un solo componente: un relé de estado sólido como este .

Cualquier placa que pueda conducir 20 mA en un LED puede usar esto, lo que significa que no necesita una placa especial.

La razón más importante es que la bobina en el relé es una carga bastante compleja en el circuito. Como sabemos, se requiere un diodo para proteger el circuito de la corriente inversa inducida por la bobina cuando se apaga el relé. En algún momento este método no es suficiente para una fuente de alimentación mal configurada, como la mayoría de los módulos de bricolaje. Los controladores a menudo reciben un impulso o incluso han sido disparados por el relé. Creo que si la fuente de alimentación es lo suficientemente robusta, el aislador óptico no es necesario.

cuando use un relé la mayoría del tiempo, deseará separar el mcu digital GND AND VDD del / los relé (s) GND y vcc, entonces obtendrá líneas muy limpias mcu GND AND VDD .....

si un relé devuelve EMS, alta tensión alta y rápida selección y - NO - protección contra diodos flyback y televisores. el transistor dentro del optoacoplador se destruirá desde el lado del relé, por lo que el principal reencuentro es la separación total de las líneas eléctricas y gnd.

Si el relé se usa para CA, puede emitir EMC a los circuitos de GND, VCC, por lo que el optoacoplador resolverá la mayor parte de esto.