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RELÈ OPTO-ELETTRONICO |
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Introduzione Nelle applicazioni di controllo della potenza uno dei problemi maggiori e' quello di interfacciare la sezione di potenza con la sezione di controllo. La diversità delle tensioni e delle correnti in gioco nelle due diverse sezioni e' tale da dare origine a seri problemi di sicurezza per gli utenti e di affidabilità per gli apparati di controllo. Un primo approccio risolutivo e' l'utilizzo dei relè elettromeccanici, che pur avendo una certa robustezza meccanica, soffrono di alcune limitazioni quali l'usura dei contatti, la lentezza di commutazione e una certa potenza richiesta per la loro attivazione.L'avvento di dispositivi quali il tiristori e i TRIAC ha permesso di interfacciare direttamente i circuiti di potenza con quelli di controllo in maniera elettronica realizzando quei circuiti noti con il nome di relè allo stato solido o solid-state relay. Ma anche questo circuito quasi sempre solleva alcune difficoltà applicative: il collegamento diretto può introdurre il potenziale di rete nell'apparato di controllo, con grave pericolo per l'operatore e per certe delicate apparecchiature, dato che tutti i disturbi generati dal carico pilotato a TRIAC o comunque presenti nella rete, entrano direttamente nel circuito di pilotaggio, bloccandone il funzionamento e talvolta distruggendone alcuni componenti. Uno dei sistemi migliori per risolvere questo importante problema dell'isolamento del circuito di controllo da quello di carico, in grado di cautelare qualsiasi delicata apparecchiatura contro ogni tipo di disturbo o di potenziale di rete, è certamente quello pilotare "otticamente" il carico utilizzando un dispositivo noto con il nome di foto-accoppiatore o di opto-isolatore che è ormai disponibile in commercio in una vasta gamma di modelli, a basso costo. Accoppiando quindi un opto-isolatore con un TRIAC ed aggiungendo alcuni altri componenti, è possibile realizzare un relè allo stato solido nel quale il segnale di comando rimane elettricamente isolato dal circuito di potenza.
Il foto-accoppiatore Il
foto-accoppiatore è un componente costituito principalmente due principali
elementi: l'emettitore ed il ricevitore. Questi sono collegati fra loro soltanto da
raggi di luce e quindi sono elettricamente isolati. Esternamente I tipi più comuni di
foto-accoppiatori, chiamati anche opto-isolatori,
assumono la forma di un normale integrato in package di tipo dual in
line, dotato di quattro, sei, otto o più
piedini, a seconda del modello. Il modello utilizzato nel progetto e'
mostrato in figura 1.
Fig. 1 - modello di foto-accoppiatore siglato
4N33 dotato dì sei piedini
Nella versione più comune, l'emettitore è costituito da un diodo led,
mentre il ricevitore è rappresentato da un foto-transistor al silicio,
sensibile alle radiazioni di luce, che appartengono alla regione
dell'infrarosso, emesse dal diodo led. o In
commercio esistono attualmente foto-accoppiatori che possono avere al loro
interno più circuiti di accoppiamento,amplificatori, e TRIAC interno, ecc. a)
Elevata velocità di risposta (pochi us) b)
Alto isolamento (1.500 - 2.500 - 7.500 V) c)
Bassa capacità di accoppiamento (2 pF) d)
Rapporto di trasferimento (0,1 - 500) Il
rapporto di trasferimento rappresenta il
rapporto tra la corrente di collettore del foto-transistor e quella di
eccitazione del diodo led. Il valore di tale parametro varia enormemente a
seconda del modello, fra 0,1 e 500. Ma questi limiti possono anche essere
superati dai modelli a singolo transistor e da quelli con amplificatore
interno. |
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