Izolační bariéry: kde a za co

Tohle je statická kopie kapitoly pro vyhledávače. Interaktivní verze má animované obrázky, kontrolní otázky a tlačítka, která příklad načtou do kalkulačky.

Když předchozí kapitola skončila verdiktem „izolovat“, tahle říká čím. Izolace není jedna věc a nevybírá se ta nejrychlejší — vybírá se nejlevnější, co ještě stíhá.

Čtyři způsoby, jak přejít bariéru. Táhni rychlostí nahoru a dívej se, co postupně vypadne.

Kde bariéra opravdu musí být

mezi silovou a řídicí částí — jakmile jde o měnič, kostra pod ním skáče o desítky voltů při každém sepnutí;
na každém spoji, který opouští skříň — dva stroje na dvou zásuvkách nemají společnou zem, i když jsou oba uzemněné;
u čehokoli, čeho se dotýká člověk — a tam už to není otázka funkce, ale norem.

Čtyři kanály jsou čtyři kusy

Nejzajímavější číslo v obrázku není rychlost, ale počet kusů. Optočlen je jednokanálový, takže čtyřkanálové SPI přes bariéru znamená čtyři optočleny, čtyři sady předřadných odporů a čtyři místa, kde se dá splést polarita. Digitální izolátor jich má čtyři v jednom pouzdře — a právě v tomhle okamžiku přestává být drahou volbou, přestože je jednotkově dražší.

Co která technologie stojí

Optočlen je levný a pomalý, a hlavně stárne: proudový přenos (CTR) mu s roky a s teplotou klesá, takže návrh, který na začátku sotva prošel, po pěti letech neprojde. Digitální izolátor nestárne a je rychlý, ale chce napájení na obou stranách — a to je další měnič, další kapitola rozpočtu a další věc, která může selhat. Transformátor v ethernetovém konektoru je zadarmo, protože už tam je; nepustí ale stejnosměrnou složku, takže pro pomalý signál nebo pro stav kontaktu je nepoužitelný.

Past: zpoždění izolátoru se přičítá do smyčky. Čtyřmikrosekundový optočlen na signálu z enkodéru je čtyřikrát víc, než stojí celý EtherCAT.