Что значит разделить землю с помощью оптопары

Фраза разделить землю с помощью оптопары означает физическое и электрическое рассоединение общих проводов (GND) двух частей схемы для создания гальванической развязки. Сигнал передаётся оптическим путём через излучающий светодиод и фотоприёмник. Подобное разделение земли с помощью оптопары полностью исключает протекание паразитных токов между цепями, устраняет земляные петли и защищает низковольтные контроллеры от высокого напряжения силового блока.

$CTR = \frac{I_C}{I_F} \cdot 100\%$

Разбор по случаям

Примеры

Схема с микроконтроллером и мотором. При управлении мощным двигателем с напряжением $U = 24\text{ V}$ от платы Arduino с питанием $U = 5\text{ V}$ создают два независимых контура питания. Входной светодиод оптопары подключается к выводу микроконтроллера через резистор, а фототранзистор коммутирует затвор силового транзистора. В результате разделение земли с помощью оптопары защищает логический блок от обратных ЭДС мотора.

Защита аналогового датчика. В промышленном контроллере измерительный датчик питается от отдельного источника. Для передачи данных на центральную плату применяется оптопара. Если входной ток диода $I_F = 10\text{ mA}$, а коэффициент $CTR = 100\%$, то коллекторный ток составит $I_C = 10\text{ mA}$. При этом общий провод датчика $GND_A$ и плата $GND_D$ изолированы, что ликвидирует помехи.

Частые ошибки

• Объединение заземлений двух изолированных цепей на печатной плате после установки оптопары.
• Отсутствие токоограничивающего резистора в цепи входного светодиода оптической развязки.
• Использование одного и того же источника питания для входной и выходной частей схемы.

Коротко

Главное стремление разработчика разделить землю с помощью оптопары заключается в полном разрыве прямого электрического контакта между общими проводами. Надежное разделение земли с помощью оптопары гарантирует гальваническую развязку, существенно повышает помехозащищенность и общую безопасность электронного устройства.