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Usare componenti isolati o no?

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Usare componenti isolati o no?

Messaggioda Foto Utentefedericomassimi » 7 dic 2022, 10:29

Salve, devo realizzare una board per uso industriale che deve controllare lo stato di alcuni alimentatori (verificare la tensione in uscita dagli alimentatori, il range è da -12 a +36V) e presentare lo stato su un pannello led a 24 V esterno.
La domanda è, l’ingresso a cui collegherò gli alimentatori da controllare e le uscite verso il pannello led esterno a 24 V, devono essere opto isolate? Se sì perché?
In generale, quando è necessario o consigliabile usare ingressi/uscite isolate?
Grazie
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[2] Re: Usare componenti isolati o no?

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 7 dic 2022, 10:37

Gli alimentatori hanno il riferimento in comune ?
Isolare costa, anche se poco. Alle volte non è solo consigliato, ma necessario.
Alle volte è inutile e abbassa solo l'affidabilità del sistema.
Fai uno schema dei principio dei collegamenti (specie i ritorni) e delle alimentazioni, poi vediamo di ipotizzare i modi di guasto e le conseguenze che un eventuale isolamento limiterebbe.
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[3] Re: Usare componenti isolati o no?

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 7 dic 2022, 19:11

Prima di pensare alle uscite LCD ed altro, (alla quale non fa male essere isolata specie in campo industriale), chiediti cosa deve alimentare l'alimentatore a cui ti colleghi, andando a collegarti con circuito non isolato, rendi non isolata la tensione dell'alimentatore, che a sua volta porterà tensione di rete al suo carico, rischi di fare un bel botto.

saluti.
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[4] Re: Usare componenti isolati o no?

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 9 dic 2022, 14:35

Gli alimentatori alimentano tutti lo stesso impianto o alimentano impianti diversi?
Se alimentano lo stesso impianto hanno un riferimento comune?
Si vuole monitorare solo la funzionalità degli alimentatori o si vuole monitorare la presenza della tensione ai capi degli utilizzatori? Cioè si vuole monitorare solo la funzionalità degli alimentatori o si vuole monitorare la funzionalità dell'insieme alimentatori + linee di collegamento agli utilizzatori?
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[5] Re: Usare componenti isolati o no?

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 9 dic 2022, 14:39

Ho l'impressione che Foto Utentefedericomassimi abbia aperto la discussione e poi si sia disinteressato delle risposte, o che non abbia avuto la cortesia di inviare un cenno di riscontro. Oppure che sia caduto ammalato, o prigionero ... o gli si siano guastati contemporaneamente PC telefonino modem :-) O_/
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[6] Re: Usare componenti isolati o no?

Messaggioda Foto Utentefedericomassimi » 12 dic 2022, 12:14

Scusate, non sono sparito, ma ero fuori per il ponte e ho avuto problemi con la connessione all'estero.

In tutti i casi, cerco di spiegare meglio la situazione:

Quello che devo realizzare è un sistema per monitorare un apparto industriale, per la precisione deve misurare le tensioni di uscita dagli alimentatori e gestire le ventole.
Preciso che questa scheda si trova all'interno dell'apparato, quindi in un case metallico chiuso, e tutte le connessioni avvengono all'interno. Le connessioni che avrà sono:

Ingressi:
- Alimentazione principale, che viene da uno degli alimentatori dell'apparato (28VDC)
- I segnali di tutte le alimentazioni da monitorare. Tutti gli alimentatori condividono lo stesso riferimento.
- Segnali da 5 termocoppie.

Uscite:
- led pannello frontale - distanti circa 50 cm dalla scheda.
- RS422 (verso un'altra scheda sempre interna) - sempre circa 50 cm
- RS232 (questa va verso l'esterno ma solo per manutenzione, quindi non è usata operativamente)
- PWM verso le ventole (6 segnali PWM separati) - circa 60cm dalla scheda


Mi scuso ancora per il ritardo, se sono necessarie ulteriori informazioni sono a disposizione.
Grazie in anticipo.
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[7] Re: Usare componenti isolati o no?

Messaggioda Foto Utentefedericomassimi » 12 dic 2022, 12:49

MarcoD ha scritto:Gli alimentatori hanno il riferimento in comune ?
Isolare costa, anche se poco. Alle volte non è solo consigliato, ma necessario.
Alle volte è inutile e abbassa solo l'affidabilità del sistema.
Fai uno schema dei principio dei collegamenti (specie i ritorni) e delle alimentazioni, poi vediamo di ipotizzare i modi di guasto e le conseguenze che un eventuale isolamento limiterebbe.


Ho fatto uno schema al volo, lo allego.

In realtà la mia board è divisa in due per motivi di installazione meccanica, ma BOARD 1 e BOARD 2 possono essere viste come un unico oggetto.
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[8] Re: Usare componenti isolati o no?

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 12 dic 2022, 13:13

Mi pare che l'isolamento non sia indispensabile, purchè
si distingua fra massa segnale/elettronica e massa potenza, e ci sia uno studio delle cadute sulla masse.
Tuttavia dipende dal progettista, si può discutere se può essere utile.

Lo schema a blocchi è ambiguo. Mancano le connessioni di massa (ritorno delle alimentazioni).
Le termocoppie TC dovrebbero avere due fili ( positivo e ritorno?)?
Non esiste un sensore di compensazione giunto freddo ?
Il comando PWM ai ventilatori fornisce anche potenza? viene presa dal +24 V?, viene comandato in funzione della temperatura delle TC ?

La linea RS422 ha +V, -V, e un comune riferimento?
L'elettronica alimentata dal +24 V viene alimentata con un DC/DC converter, adopera solo +5 o +3 V oppure anche un +/- 15 V o simile? (forse è necessario se deve monitorare anche una tensione negativa)

Chi alimenta il LED a pannello ?
Servirebbe uno schema in fidocadj per poterlo modificare.

Hai già progettato circuiti analogici simili?
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[9] Re: Usare componenti isolati o no?

Messaggioda Foto Utentefedericomassimi » 12 dic 2022, 14:46

Lo schema a blocchi è ambiguo. Mancano le connessioni di massa (ritorno delle alimentazioni).

Aggiunte nello schema allegato.

Le termocoppie TC dovrebbero avere due fili ( positivo e ritorno?)?
Esatto. L'interfaccia è un MAX31856.

Non esiste un sensore di compensazione giunto freddo ?
Per ora non è previsto.

Il comando PWM ai ventilatori fornisce anche potenza? viene presa dal +24 V?, viene comandato in funzione della temperatura delle TC ?

No, non fornisce l'alimentazione, è solo il segnale del PWM. L'alimentazione delle ventole viene dall'alimentatore che è sotto monitoraggio. La regolazione della velocità avviene in base ala temperatura della TC.

La linea RS422 ha +V, -V, e un comune riferimento?
. Ha 2 coppie twistate, può funzionare con o senza comune di riferimento. è consigliato avere il riferimento comune o evitarlo?

Chi alimenta il LED a pannello ?
Per il pannello LED la scheda fornisce solo un MOS verso massa, l'alimentazione può essere presa sia dai 3.3V interni alla board o anche dai 24 V esterni, posso scegliere.
Discorso identico per il PWM delle ventole, posso scegliere se prendere l'alimentazione interna o esterna.
Nello schema è disegnato solo un mosfet, ma sia per i led che per i PWM ci sono n circuiti identici.

Servirebbe uno schema in fidocadj per poterlo modificare.

Purtroppo ora non posso installare quel CAD, se è proprio necessario posso farlo domani

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Non isolati si.
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[10] Re: Usare componenti isolati o no?

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 12 dic 2022, 17:08

Ho esaminato lo schema. Qualche osservazione:
precisare, mancano:
il RTN PWM IN alle ventole
LED panel

Fra le due scheda non c'è connessione di massa, la linea RS422 ha un limite di modo comune elevato, ma non infinito, forse serve mettere un collegamento GND.

Il REF dell'analog front end pare flottante rispetto al GND, approfondire può essere corretto.

Penso che i vari alimentatorini 28V/ 5V ecc. siano con isolamento galvanico fra input e output, è vero?

Lo studio delle alimentazioni che stai/stiamo facendo è molto importante, per capire
se poi sorgono problemi, come operare.

Il carico dell'alimentatore da monitorare è isolato rispetto a massa ( carcassa metalllica?
Come sono isolate le termocoppie ?

Le mie osservazioni possono essere criticabili, attendo il parere di altri esperti.

Seguito:
Se le schede sono vicine, al posto del RS422 potresti montare per il segnale due optoisolatori.
E se hanno la massa in comune potresti fare nulla e realizzare una connessione TTL.
Ma è una questione discutibile.

Con massa in comune, potresti risparmiare un alimentatorino 28/5V.
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