Programowanie mikrokontrolerów

1.       Co to znaczy separacja galwaniczna?

2.       Po co się stosuje separację galwaniczną?

3.       Przykład praktyczny zastosowania separacji galwanicznej

4.       Zaprojektowanie obwodu separacji galwanicznej z wyliczeniem wartości zastosowanych elementów.

1.       Co znaczy separacja galwaniczna

Najprościej mówiąc separacja galwaniczna oznacza odizolowanie elektryczne jednego obwodu od drugiego bez utraty funkcjonalności i możliwości przesyłania sygnału w miejscu zastosowania separacji galwanicznej. Są różne metody separacji galwanicznej obwodów pomiędzy sobą. Najbardziej popularnymi jest stosowanie transformatorów separujących lub elementów fotoelektrycznych zwanych transoptorami. O ile pierwszy sposób (transformatory) umożliwia separacje przebiegów zmiennych i nie nadaje się do przenoszenia sygnałów stałonapięciowych tak drugi doskonale sprawdza się przy separacji sygnałów cyfrowych (stałonapięciowych) a nie nadaje się do sygnałów zmiennych. Dzięki zastosowaniu tych dwóch rozwiązań mamy możliwość separacji obu rodzajów sygnałów przy odpowiednim zastosowaniu jednego lub drugiego układu.

2.       Po co stosuje się separację galwaniczną.

Separację galwaniczną stosuje się przede wszystkim w celach bezpieczeństwa. Bezpieczeństwa przeciwporażeniowego ludzi np. stosując transformatory separujące w miejscach takich jak laboratoria elektryczne w celu zabezpieczenia obsługi przed porażeniem w przypadku dotknięcia elementów pod napięciem. Bezpieczeństwa drogich układów elektronicznych przed zakłóceniami lub przeciążeniami wejść wyjść binarnych układów wykorzystujących mikrokontrolery w celu ich ochrony. W przypadku przeciążenia wejścia urządzenia sygnałem przekraczającym wartości znamionowe przeciążony zostaje tani element separujący, który w skrajnym przypadku może ulec uszkodzeniu zabezpieczając wejście dużo droższego mikrokontrolera. W przypadku uszkodzenia naprawa takiego układu jest prostsza i tańsza gdyż sprowadza się do wymiany transoptora (lub innego układu realizującego separację galwaniczną).

3.       Przykład praktyczny zastosowania separacji galwanicznej

Przywołując przykład  praktyczny możemy wyobrazić sobie że z jakiegoś układu automatyki zbieramy sygnały binarne do układu mikrokontrolera realizującego jakiś rodzaj automatyki bądź sterowania. Sygnały wejściowe pozyskiwane z obiektu realizującego automatykę mają poziom napięć 48V z uwagi na wykorzystywane np. przekaźniki realizujące funkcje sterownicze oraz sygnalizacyjne na obiekcie. Mikrokontroler pracuje na napięciu 3,3V. W celu dostosowania sygnałów 48V do poziomu napięć 3,3V aby podać je na wejścia mikrokontrolera musimy dostosować poziom napięcia do akceptowanego przez mikrokontroler. Wyobrażając sobie np. zastosowanie rezystorowego dzielnika napięciowego w przypadku przepięć lub wzrostu napięcia 48V z jakiegoś powodu do większej wartości, wartość ta transformuje się bezpośrednio na podwyższenie napięcia na wejściu mikrokontrolera dając możliwość w przypadku znacznego przekroczenia do uszkodzenia go. W celu zabezpieczenia się przed przenoszeniem przepięć i zabezpieczeniem wejść binarnych mikrokontrolera możemy zastosować transporotową separacje galwaniczną. Przykładowy układ separacji galwanicznej z wykorzystaniem transoptora przedstawiono poniżej.

4.       Zaprojektowanie obwodu separacji galwanicznej z wyliczeniem wartości zastosowanych elementów.

 Poprawić tekst. Uzupełnić opis obrazków. Wyliczyć elementy na schematach