Fakir işi Lineer Opto-izolatör

[Cemre.]

Merhaba,

0..10V/0..20mA endüstri standardı analog girişi MCU devremden izole şekilde tasarlamak için ucuz ve iş görecek bir yöntem arayışı içindeyim. Birkaç farklı teknik var, hazır çözüm çipler var, genel olarak pahalı çözümler (>1USD) Çok yüksek bir hassasiyet beklentisi olmadığı için (0..10V, 0.1V doğruluk (%1) yeterli) acaba daha ucuz bir yöntem bulunabilir mi diye düşünüyordum. Lineer optoizolatörlerin datasheetlerini kurcalarken prensip devre şeması ve çalışma mantığını görünce aklıma bunu ayrık optolar ile yapabilir miyiz diye bir soru geldi. Aşağıdaki gibi bir prensip devre şeması ortaya çıktı, basit simulasyon yazılımında çalışıyor gözüküyor, gerçek hayatta ne olur bilemem ama denemeye değer gibi, sizin yorumlarınız nedir?

Bu devrenin gerçek hayatta da stabil çalışması için opto'ların matched pair olması gerekir, ki zaten linear opto izolatörlerin de en önemli faydaları bu şekilde üretilmiş olmaları. Ama burada bir trade-off var, maliyet/fayda oranı işimi çözecek düzeyde ise neden olmasın?

https://tinyurl.com/24avvd3x

 

[taydin]

Eğer optokuplörler eşdeğer ise gerçek devre de çalışır herhalde. Ama iki optokuplörün sıcaklığının da aynı olması gerekir iyi bir doğruluk yakalamak için. Mesela ikisinin üstüne yapışan ve birleştiren bir metal parça termal silikon ile yapıştırılabilir.

Ama eşdeğer optokuplör elde etmek, eğer hazır olarak satılmıyorsa, çok zahmetli bir iş olmaz mı? Elinde belli sayıda optokuplör olacak ve bunları karakterize edeceksin. Sonra grafiklerini elde edeceksin ve grafiklerin ne kadar uyuştuğunu değerlendireceksin. Bu iş en verimli şekilde bir SMU ve multimetre ile yapılır. SMU sabit akım kaynağı multimetre de çıkış voltajı ölçer. SCPI ile döngüyü gerçekleştirip grafikleri değerlendirmen lazım. Gözle değerlendirmek de yeterince deterministik olmayabilir, grafikleri analiz edip farklarını hesaplayan bir yazılım da gerekebilir.

Bence şöyle bir metot daha mantıklı olur: Doğrudan standart optokuplör kullan. Optokuplörü nispeden sabit bir sıcaklıkta çalıştırırsan, sonra da ilgili devredeki optokuplörü karakterize eden bir "kalibrasyon modu" gerçekleştirirsen, belki standart optokuplör ile %1 lineerlik elde edilebilir.

 

[frekans50]

Aynı makaradaki ucuz optolar arasında önemli fark olabiliyor. Bu amaçla üretilmediği için hassasiyet olmuyor.

Örneğin pc817B vb. için ctr= 130 -260 arası olabiliyormuş.

Yani aynı makaradan yanyana iki opto alıyoruz. Sırayla aynı devreye takıyoruz.
Kabaca, biriyle çıkış 1.3v diğeriyle 2.6V oluyor

Bu durumda seri üretim yapılacaksa her devre için ayrı kalibrasyon gerekecek.
Ne kadar etkili olur o da meçhul.
Bu ucuz optoların sıcaklığa karşı davranışı da farklı olabilecektir. Sınırı garanti edilmemiştir.

 

[taydin]

Bir başka metot da şu olabilir: Giriş akımı ile bir kondansatör şarj edilir. Bir komparatör ile de belli bir eşik değerine gelmesi beklenir. Bu eşik değerine ulaşınca komparatör çıkışı, MCU'ya standart ucuz bir optokuplör ile dijital bir sinyal gönderir. Sonra kapasitör deşarj edilir ve döngü tekrar başlar. MCU da optokuplörün çıkışında zaman ölçümü yapar. %1 den çok daha iyi doğrulukta ölçüm yapılabilir.

Bir metot da şu olabilir: İki opamp'li VCO yapıları var. Giriş akımı voltaja çevrilip VCO sürülür. VCO çıkışındaki kare dalga da standart ucuz optokuplör ile MCU ya aktarılır, MCU frekans ölçümü yaparak giriş akımını belirler.

 

[Mikro Step]

Bir baska forumda tartismistik.

Analog isolator.

ekteki dosya ltspice ile. yaptığım analog izolator. yorumlarınızı bekliyorum. osilatör hakkındada yorum bekliyorum.

www.kontrolkalemi.com

 

[ckocagil]

imsai guy videosunu yapmıştı

 

[Yasin.]

Bence özdeş opto aramaya ve iki optoyu termal olarak eşitlemek için herhangi bir mekanik imalata gerek olmayabilir. Bu dertten kurtlumak için örneğin pc817 yerine pc827 kullanılırsa her iki opto eleman aynı kılıfta olacak ve muhtemelen özdeş sayılabilecek kadar biribirlerine yakın olacaktır diye tahmin ediyorum. Deneme yapılacaksa tek kılıfta iki opto eleman barındıran bir ürün tercih edilmeli.

 

[Cemre.]

Devreyi breadboard üzerine kurdum, LM358P, 2x PC817 birkaç direnç ve 100nF kapasitör ile şuanda sinyal jeneratöründen Üçgen, Sin, Kare dalga ile düşük/yüksek frekans, düşük yüksek amplitude, 0..10V Üçgen vb farklı denemelerde güzel sonuçlar aldım.
Tek kılıfta iki opto kullanımı izolasyon açısından doğru olmayabilir, giriş ile çıkış arasında yüksek izolasyon gerilimleri varken yanyana iki çıkış arasında bu kadar yüksek izolasyon var mı bu bilgi benim baktığım datasheet'lerde dokümante değildi, bilgisi olan varsa paylaşabilirse sevinirim.

Prensip devre çalışıyor gibi gözüküyor, gerçekte uygulayacağım devreyi henüz çizmedim ancak bundan daha maliyet optimize bir çözüm olabileceğinden emin değilim, o nedenle benim için konu çözülmüştür, herkese teşekkürler.

Video'yu paylaşan arkadaşa da ayrıca teşekkür ederim, yaptığım çalışmayı doğrulamakta faydalı oldu.

 

[Yasin.]

Tek kılıfta iki opto kullanımı izolasyon açısından doğru olmayabilir, giriş ile çıkış arasında yüksek izolasyon gerilimleri varken yanyana iki çıkış arasında bu kadar yüksek izolasyon var mı bu bilgi benim baktığım datasheet'lerde dokümante değildi, bilgisi olan varsa paylaşabilirse sevinirim.

Çok emin olmamakla birlikte pcb tasarımlarında genel olarak kullanılan IPC-2221B standart baz alınırsa çizime de dikkat ederek ve pinler arası mesafeyi 2,54mm kabul ederek, maksimum 1000V olabileceği varsayımında bulunulabilinir diye düşünüyorum.

 

[clc]

Çok emin olmamakla birlikte pcb tasarımlarında genel olarak kullanılan IPC-2221B standart baz alınırsa çizime de dikkat ederek ve pinler arası mesafeyi 2,54mm kabul ederek, maksimum 1000V olabileceği varsayımında bulunulabilinir diye düşünüyorum.

Kılıfın içini bilmiyorsunuz, chanel to chanel isolation belirtilen opto lazım. Opto özelinde görmedim ama magnetic digital isolatorlerde bu değer gate sürücülerde önemli olduğu için yer yer paylaşılıyor.

 

[Yasin.]

Zamanında meraktan TLP521-4 olan modelini keserek incelemiştim. Sanki 4 adet TLP521-1 yan yana getirilerek paketlenmiş gibi duruyordu. Yani demek istediğim entegre yapılarında olduğu gibi merkeze toplanmıyordu. Buradan varsayımla diğer benzer optolarında aynı yöntemle imal edilmiş olma ihtimali var diye düşünüyorum. Müsait bir zaman farklı bir model 4 lü optoyu kesip bakayım.