なぜリレーがフォトカプラーによって頻繁に駆動されるのですか？

Arduinoのような多くのマイクロコントローラ開発ボードの出現以来、主AC負荷を駆動するために多くのリレーモジュールが販売されてきました。

これらの多くは、オプトカプラー、ドライバートランジスター、およびリレーを使用して負荷を駆動しているようです（Amazonの例）

なぜ彼らはこのように実装されていますか？

私の考えのいくつか：

• リレーは、ほとんどのオプトカプラーと同等またはそれ以上のアイソレーションを提供します
• ドライバートランジスタがまだ存在するため、コンポーネントの節約にはなりません
• 誘導性キックバック保護はまだ存在するため、コンポーネントを節約することはできません
• フォトカプラはトランジスタほど安価ではないため、単なるドライバトランジスタと比較して追加コスト
• これらはDIY製品であるため、規制要件を満たす必要はありません
• 商用機器のフォトカプラで駆動される小さな主電源リレーを見たことがない
• これらのボードの多くは見事に設計されていないようです（クリアランスや沿面距離に関係なく）。そのため、フォトカプラが2層の絶縁を提供するだけの場合でも、ボードはこれに失敗します。

まず、この製品へのより永続的なリンクがこちらにあります。そして概略図はこちらです。（2015年7月29日編集：皮肉なことに、私の2つのリンクは現在壊れており、OPのAmazonリンクはまだ有用です）

ここで光アイソレータを使用することが理にかなっている2つの理由：

• 制御デバイスは、リレーボードと共通の接地基準を共有しないように、非常に遠くにある場合があります（長いケーブルを介して接続されている場合を除く）。光アイソレータを使用するということは、制御信号がコントローラ回路から供給されるVccと制御信号間の差動信号として純粋に使用されることを意味します。接地電位差は動作に影響しません。

• リレーコイルの電圧は、必ずしもコントローラーのVccと同じではありません。オフライン（単独）供給によって生成されることさえあります。次に、光アイソレータは、絶縁されていない可能性のあるJD-VCC電源とコントローラ回路を絶縁します。

おそらくいくつかの理由がありますが、最も重要なことは、過渡電圧が駆動トランジスタを損傷するのを防ぐことです。また、アプリケーションによっては、ACノイズが残りの回路に干渉するのを防ぐのに役立ちます。

良い点をいくつか挙げますが、一般的には、フォトカプラは、潜在的に危険な外部ソースからコンポーネントを分離するために使用されます。安価で実装が簡単です。そして、彼らは潜在的にダイオードよりも多くの保護を提供できます。そしてもちろん、あなたが指摘したように：

これらのボードの多くは見事に設計されていないようです（クリアランスや沿面距離に関係なく）。そのため、フォトカプラが2層の絶縁を提供するだけの場合でも、ボードはこれに失敗します。

理由の大部分は、2つの分離障壁がある場合、1つが誤ってまたは意図的にブリッジされていても分離障壁が存在し続けるという考えに関係していると思われます。回路を使用する場合、特に1つがクルッツである場合、実際には短絡すべきではないものを短時間短くすることがあります（たとえば、スコープのグランドクリップが元に戻されてボード全体にフレイルする場合）。分離のレイヤーを追加すると、このような事故が何かに重大な損害を与える可能性が低くなります。ほとんどの大量生産製品は、誰のワークベンチにも決して置かれず、クルッツに属するワークベンチではありませんが、多くの自家製の製品はそのようなワークベンチに多大な時間を費やします。さらに、自家製のボードは多くの場合、はんだマスクなしで作られていますが、

偶発的なブリッジングに対する保護を提供することに加えて、2つの完全な分離バリアがある場合、システムの2つの主要部分間の分離バリアを維持しながら、一方をブリッジし、他方を含む診断を行うことが可能かもしれません。たとえば、プロセッサが出力を設定してからソレノイドに電力が供給されるまでの経過時間を判断する場合、リレーコイルの接地と接触側の接地が分離されていることを確認し、リレーの接地とCPUをブリッジすることから開始できますそして、CPU出力とリレーコイル間の時間を測定します。次に、リレーコイルのグランドとCPUのグランドを分離し、それらが実際に分離されていることを再確認した後、リレーコイルの接地と接触側の接地をつなぎ、コイルと制御対象物の間のタイミングを測定します。単一の分離のみを備えたシステムでこのような測定を実行するには、おそらく互いに分離された2つのプローブを備えたスコープが必要になります。このようなリグは存在しますが、一般的に高価です。

実際には、リレーは非常にノイズの多い外乱源に対してかなり低いAC絶縁を提供します。マイクロ秒。

通常、安価な小型リレーは特に悪いものであり、それらをより良くすると、リレーがより高価になり、大きくなり、効率が低下する傾向があります。

複数の入力と出力を持つ回路は特に発生しやすいです。

適切に使用されると、オプトは、コイル接触カップリングによって引き起こされる外乱が回路に影響するのを防ぐのに役立ちます。

このソースからの悲嘆のフォーラムには例が不足していません（たとえば、負荷が切り替わるときのリレーとランダムリセット）。また、リレーと組み合わせてオプトが使用される、堅牢で優れたアプライアンスと工業デザインの例がたくさんあります。

非常に良い理由は、ロジック用と電源インターフェース用に別々の電源を用意することです。ロジック部は通常設計で5Vまたは3.3Vで給電され、最も一般的な電源が24Vである電源部からガルバニック絶縁されているため、フォトカプラが必要です。

定格5Vのコイルを備えたリレーを使用することで回避できることは事実ですが、このコイルでは多くのリレーを利用できず、より大きなDC / DCコンバーターを使用して、5V側でより高い電力を得る必要があります。

12Vまたは24Vのフィールド無調整電源、自動車用または産業用（リレーには非常に正確な電圧は必要ありません）、および小型のガルバニック絶縁DC / DCコンバーターを使用して、ロジックセクションのみに5V / 3.3Vを導出することがより一般的です、したがって、絶縁カプラーが必要です。

これは、サーキットボード販売ビジネスを始めようとしている愛好家の単なる例だと思います。複雑さは電子機器の存在を正当化し、価値を高めるように見えるため、単に複雑に見えるようにするために、彼らはボードを複雑にしているかもしれません。

私はあなたがベンダーに問い合わせた場合、彼らは彼らの回路は、それがどのようにあることを説得力のあるストーリーがありますよ持って行われなければ、彼らはそれが既製持って、最も簡単な方法は、ちょうど彼らのボードを購入することですが。

小さい電圧と電流でAC負荷を制御するために必要なものはすべて、単一のコンポーネント（このようなソリッドステートリレー）にあります。

20 mAをLEDに駆動できるボードであれば、これを使用できます。つまり、特別なボードは必要ありません。

最も重要な理由は、リレーのコイルが回路のかなり複雑な負荷であるということです。私たちが知っているように、リレーの電源を切るときにコイルから誘導される逆電流から回路を保護するためにダイオードが必要です。ほとんどのDIYモジュールが備えているように、電源の構成が不十分な場合、この方法では不十分な場合があります。コントローラーはしばしばインパルスを受け取り、リレーによって発火します。電源が十分堅牢であれば、光アイソレータは必要ないと思います。

ほとんどの場合、リレーを使用する場合、mcuデジタルGNDおよびVDDをリレーGNDおよびvccから分離する必要があります。その後、非常にきれいなmcu GNDおよびVDDラインが得られます。

リレーがEMS、高シャープで高速の電圧選択を返した場合、および-フライバックダイオードとTVの保護はありません。フォトカプラ内のトランジスタはリレー側から破壊されるため、主な再評価はgnd、電力線の完全な分離です。

リレーがACに使用されている場合、EMCをGND、VCCから回路に放出できるため、フォトカプラはこのほとんどを解決します