¿Por qué los relés se accionan con tanta frecuencia mediante optoacopladores?

Question

Desde la aparición de muchas placas de desarrollo de microcontroladores, como Arduino, se han vendido varios módulos de relés para accionar cargas de CA de la red.

Muchos de ellos parecen utilizar un optoacoplador, un transistor conductor 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 conductor presente, por lo que no es componente ahorro de componentes
• Todavía hay protección contra el retroceso inductivo, por lo que no es ahorro de componentes
• Los optoacopladores no son tan baratos como los transistores, por lo que suponen un coste adicional en comparación con un simple transistor controlador
• No es necesario cumplir ningún requisito normativo, ya que se trata de productos de bricolaje
• Nunca he visto relés de red pequeños accionados por optoacopladores en equipos comerciales
• Varias de estas placas no parecen estar diseñadas de forma brillante (sin tener en cuenta la holgura o las fugas), por lo que incluso si el optoacoplador es simplemente para proporcionar dos capas de aislamiento, la placa falla en esto.

Answer 1

En primer lugar, un enlace posiblemente más permanente a este producto es aquí . Y el esquema es aquí . (Edit 7/29/2015: Irónicamente mis dos enlaces están ahora rotos y el enlace de Amazon de OP sigue siendo útil)

Hay dos razones por las que tiene sentido utilizar optoaisladores aquí:

• El dispositivo de control puede estar muy lejos, de modo que no comparta una referencia de tierra común con la placa de relés (excepto si está conectado a través de un cable largo). El uso del optoaislador significa que la señal de control se utiliza puramente como una señal diferencial entre Vcc y la señal de control, ambas procedentes del circuito controlador; las diferencias de potencial de tierra no afectarán al funcionamiento.

• La tensión de la bobina del relé no es necesariamente la misma que la Vcc del controlador. Incluso podría ser generada por una alimentación fuera de línea (no aislada). El optoaislador proporciona entonces un aislamiento entre la tensión potencialmente no aislada JD-VCC y los circuitos del controlador.

Answer 2

Probablemente por varias razones, pero la más importante es que evitará que las tensiones transitorias dañen el transistor conductor. Y, dependiendo de la aplicación, ayudará a evitar que el ruido de CA interfiera en el resto del circuito.

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

Algunos de estos tableros no parecen ser diseñado de forma brillante (sin tener en cuenta la holgura o las líneas de fuga), por lo que incluso si el optoacoplador es simplemente para proporcionar dos capas de aislamiento, la placa falla en esto.

Answer 3

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 una se puentea accidental o intencionadamente. Cuando se trabaja con circuitos, especialmente si uno es un torpe, a veces se pueden cortocircuitar brevemente cosas que realmente no deberían estar en cortocircuito (por ejemplo, porque un clip de tierra del osciloscopio decide soltarse y agitarse por el tablero). La adición de una capa adicional de aislamiento reduce la probabilidad de que un accidente de este tipo provoque daños significativos en algo. La mayoría de los productos fabricados en serie nunca estarán en el banco de trabajo de nadie, y mucho menos en el de un torpe, pero muchos productos caseros pasarán mucho tiempo en esos bancos de trabajo. Además, las placas caseras se fabrican a menudo sin máscara de soldadura, lo que aumenta en gran medida la probabilidad de que una pinza de tierra o una sonda hagan un contacto no deseado.

Además de proporcionar protección contra el puenteo accidental, si hay dos barreras de aislamiento completas puede ser posible (si se tiene cuidado) puentear una mientras se hacen diagnósticos que involucran a la otra manteniendo una barrera de aislamiento entre las dos partes principales del sistema. Por ejemplo, si uno quiere determinar la cantidad de tiempo que transcurre entre que el procesador establece una salida y un solenoide recibe energía, uno podría comenzar confirmando que la tierra de la bobina del relé y la tierra del lado del contacto estaban aisladas, puenteando la tierra del relé y la tierra de la CPU, y midiendo el tiempo entre la salida de la CPU y la bobina del relé. Luego se podría aislar la tierra de la bobina del relé y la tierra de la CPU y, después de comprobar que realmente estaban aisladas, puentear la tierra de la bobina del relé y la tierra del lado del contacto y medir los tiempos entre la bobina y las cosas que controlan. Realizar estas mediciones en un sistema con un solo aislamiento probablemente requeriría tener un osciloscopio con dos sondas aisladas entre sí. Estos equipos existen, pero suelen ser caros.

Answer 4

En realidad, los relés proporcionan un aislamiento de CA bastante pobre a una fuente de perturbaciones MUY ruidosa: un arco de conmutación de contactos mecánicos al conmutar una carga que es inevitablemente más o menos inductiva, y a menudo a la tensión de la red, con dv/dt que puede ser de cientos de voltios por microsegundo.

Los relés pequeños y baratos suelen ser particularmente malos, y hacerlos mejores tiende a hacer que el relé sea más caro, más grande y menos eficiente.

Los circuitos con múltiples entradas y salidas son especialmente propensos.

Cuando se emplea correctamente, un optoacoplador puede ayudar a evitar que las perturbaciones causadas por el acoplamiento bobina-contacto afecten a los circuitos.

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No faltan ejemplos en este foro de agravios de esta procedencia (relé más reinicios aleatorios cuando se conmutan las cargas, por ejemplo), y muchos ejemplos de buenos y robustos diseños de electrodomésticos e industriales en los que se utilizan ópticos junto con relés.

Answer 5

Sospecho que se trata de un caso de aficionados que intentan iniciar un negocio de venta de placas de circuitos. Puede que estén complicando su placa simplemente para que parezca más complicada, porque la complicación justifica la existencia de la electrónica y parece añadir valor.

Estoy seguro de que si te pones en contacto con el vendedor, tendrá una historia convincente de que su circuito es como tiene que hay que hacer, y lo tienen ya hecho, lo más fácil es simplemente comprar su tabla.

Todo lo que necesita para controlar una carga de CA con una tensión y una corriente pequeñas se encuentra en un solo componente: un relé de estado sólido como este .

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