Zastosowania separatorów VC-02 i VC-04 nie ogranicza się jedynie do izolacji galwanicznej pomiędzy dwoma obwodami elektrycznymi.
1. Możliwe zastosowania separatorów.
- separacja galwaniczna sygnałów,
- translacja poziomów,
- zamiana sygnału NPN na PNP,
- zamiana sygnału PNP na NPN,
- odwracanie sygnałów NC i NO,
- realizacja funkcji logicznych,
- Bezpośrednie sterowanie obciążeniem,
- Wykorzystanie VC-02 i VC-04 w obwodach napięć stałych i przemiennych.
1.1 Separacja galwaniczna sygnałów.
To podstawowa funkcjonalność VC-02 i VC-04. Pozwala na odseparowanie mas obwodu wejściowego i obwodu wyjściowego. Zapobiega to powstawaniu pętli mas oraz zwiększa odporność układu na na zakłócenia. Ma zastosowanie:
- monitorowanie maszyn i urządzeń,
- integracja – sprzęganie maszyn i urządzeń,
- Zabezpieczenie wejść i wyjść sterowników PLC
- Zwiększenie odporności na zakłócenia
Poniżej są przedstawione schematy separacji połączeń dla sygnałów NPN i PNP.
1.2 Translacja sygnałów.
Jest to funkcjonalność która pozwala na dopasowanie poziomu sygnałów między obwodami które mają różne poziomy sygnałów odpowiadające stanowi aktywnemu lub pasywnemu. Dzięki temu, że napięcie wejściowe może się wahać od 5V do 30V DC a wyjściowe w zakresie 7-30V dla VC-02 i 5-50V dla VC-04 to w takim zakresie może być realizowana funkcja translacji sygnałów.
Dla przykładu obwód wejściowy może być zasilany napięciem 12V a wyjściowy 24V. Może być również odwrotna sytuacja. Ta właściwość pozwala na elastyczne łączenie różnych urządzeń, które w swoim działaniu wykorzystują różne poziomy napięć.
1.3 Zamiana sygnału NPN na PNP.
W wielu sytuacjach napotkać możemy sytuację gdy czujnik ma wyjście typu NPN a wejście sterownika PNP. Wówczas możemy zastosować VC-02 lub VC-04 do dopasowania obu różniących się obwodów. Poniżej znajduje się schemat podłączenia dla zmiany sygnału NPN na PNP.
1.4 Zamiana sygnału PNP na NPN.
Możemy mieć sytuację gdy czujnik ma wyjście typu PNP a wejście sterownika lub innego urządzenia NPN. Wówczas możemy zastosować VC-02 lub VC-04 do dopasowania obu różniących się obwodów. Poniżej znajduje się schemat podłączenia dla zmiany sygnału PNP na NPN.
1.5 Odwracanie sygnałów NC i NO.
Zdarza się, że posiadamy czujnik NO a chcemy by sygnał wejściowy do sterownika PLC lub innego urządzenia zachowywał się jak sygnał NC lub może być sytuacja odwrotna. Poniżej przedstawione są schematy dla różnych kombinacji podłączeń.
Dobór minimalnej rezystancji R1 dla VC-02 w konfiguracji wyjścia PNP.
R1= (P2+ – 1.8)/0.01 moc rezystora P = 0.0001 * R1
Dobór minimalnej rezystancji R1 dla VC-04 w konfiguracji wyjścia PNP.
R1= (P2+ – 0.4)/0.5 moc rezystora P = 0.25 * R1
W przypadku VC-04 nie należy stosować minimalnej wartości rezystancji . W większości przypadków sprawdza się wartość rezystora dobrana w zakresie 2.2-4.7kom zarówna dla VC-02 jak i VC-04 dla napięcia 24V DC.
Dobór minimalnej rezystancji R1 dla VC-02 w konfiguracji wyjścia NPN.
W tym przypadku należy jeszcze uwzględnić wartość prądu polaryzacji I0 oraz wejściowe napięcie VL odpowiadające stanowi 0.
R1 = VL/I0*0.75 gdzie R1 > (P2+ – 1.8)/0.01 moc rezystora P = 0.0001 * R1
Dobór minimalnej rezystancji R1 dla VC-04 w konfiguracji wyjścia NPN.
Podobnie sytuacja ma się w przypadku separatora VC-04 z tym, że ponieważ ma on większy prąd obciążenia to rezystor R1 może mieć mniejszą wartość.
R1 = VL/I0*0.75 gdzie R1 > (P2+ – 0.4)/0.5 moc rezystora P = 0.25 * R1
We wszystkich tych obliczeniach moc rezystora została podana dla maksymalnej wartości prądu. Korzystając ze wzoru P=I2*R możemy wyznaczyć rzeczywistą moc wydzielaną na rezystorze w czasie przepływu prądu.
Często nie są znane wartości VL i I0, w takiej sytuacji należy je zmierzyć albo wartość rezystancji dobrać doświadczalnie. Najczęściej wartość tej rezystancji zawiera się pomiędzy 1 kom a 4.7 kom
1.6 Realizacja funkcji logicznych
Są sytuacje kiedy sygnał sterujący jest funkcją kilku sygnałów pochodzących z czujników lub innych urządzeń. Z użyciem VC-02 i VC-04 można zrealizować proste funkcje logiczne AND i OR oraz ich kombinacje. Na przykład jeśli na taśmie chcemy zliczać element które mają określoną długość to jednym z rozwiązań jest zastosowanie dwóch czujników umieszczonych w odległości odpowiadającej długości zliczanego elementu. Sygnałem zliczania będzie funkcja logiczna AND dla sygnałów z tych czujników. Poniżej znajduje się rysunek pokazujący sposób podłączenia dwóch separatorów pełniących funkcję AND.
Aby sygnał wyjściowy był aktywny muszą być aktywne oba sygnały wejściowe. Można w ten sposób łączyć więcej separatorów VC-02 lub VC-04. Ograniczeniem jest jednak spadek napięcia na wyjściu dla separatora VC-02 jest to 1.5V a dla VC-04 jest to 0.4 V. Praktycznie dla napięcia P2+ 24V można połączyć do 3-5 szt. separatorów VC-02 lub ok 20 szt. VC-04.
Dla realizacji funkcji OR należy wyjścia separatorów VC-02 lub VC-04 łączyć równolegle. Poniżej pokazuje to schemat połączeń.
Wystarczy, że jeden z sygnałów wejściowych będzie aktywny a to wywoła ustawienie sygnału aktywnego na wyjściu. W tym przypadku nie ma żadnych ograniczeń co do ilości łączonych separatorów VC-02 lub VC-04.
1.7 Bezpośrednie sterowanie obciążeniem.
Separator VC-04 ma maksymalny prąd obciążenia wynoszący 0.5 A. Taka wartość prądu wyjściowego pozwala na sterowanie bezpośrednie różnymi elementami wykonawczymi. Przykłady obciążeń które mogą być sterowane:
- styczniki,
- elektromagnesy,
- elektrozawory,
- źródła światła LED,
- rygle,
- zaczepy,
- zasilanie czujników,
- zasilanie urządzeń.
Zaletą zastosowania VC-04 do sterowania elementami wykonawczymi jest zastosowanie elementu półprzewodnikowego do załączania obciążenia. Dzięki tej właściwości może załączać z częstotliwością do 500 Hz. Przy częstych przełączeniach przekaźniki elektromagnetyczne stają się zawodne a ich trwałość znacząco spada. Dodatkową cechą VC-04 w porównaniu do przekaźników elektromagnetycznych jest większą wytrzymałość do załączania obciążeń indukcyjnych i pojemnościowych.
1.8 Wykorzystanie VC-02 i VC-04 w obwodach napięć stałych i przemiennych.
Unikatową właściwością separatorów VC-02 i VC-04 jest możliwość stosowania w obwodach napięć stałych i przemiennych zarówno po stronie wejściowej jak i wyjściowej. Można również wykorzystać obwody mieszane tj. sterować napięciem stałym obwód napięcia przemiennego i na odwrót. Może być to przydane jeśli generalnie mamy obwód sterujący zasilany napięciem stałym a jedno lub więcej obciążeń jest zasilana napięciem przemiennym. Sytuację można też odwrócić, czyli sterować napięciem przemiennym obciążenia zasilane napięciem stałym. W tym przypadku jednak należy wziąć pod uwagę, że w obwodzie wyjściowym będzie płyną prąd pulsujący wynikający z wartości napięcia odcięcia dla wejścia, amplitudą napięcia wejściowego oraz kształtu napięcia wejściowego.
Podsumowanie
Artykuł ten nie wyczerpuje wszystkich możliwości wykorzystania naszych separatorów. Jeśli będą wątpliwości co do wykorzystania go w konkretnej aplikacji lub inne pytania to chętnie odpowiem i pomożemy dobrać właściwe rozwiązanie.