Zaštita od neizravnog dodira je zaštita ljudi i domaćih životinja od električnog udara do kojeg može doći u slučaju kvara (oštećenja) osnovne izolacije opreme (npr. izolacije namota, grijača i sl.) i dodira s vodljivim dijelovima koji ne spadaju u pogonski strujni krug.
Vrlo često prilikom regulacija imamo priliku upravljati aktuatorima koji idu na AC ̴ 220. Takav napon je veoma opasan po ljudski život, a i po ostatak opreme. Potrebno je zaštiti sebe, a i ostale uređaje od moguće nezgode.
Uređaji tipa grijača, ventilatora, motora većih i velikih snaga se napajaju iz izvora 220 AC.
Svaki uređaj koji ide na nakon AC ̴ 220 odvajamo galvanski od ostalih elemenata. Galvansko odvajanje znači da pravimo dva električna kola koja su međusobno ovisna. Prvo električno kolo je kolo niskog napona i malih struja, drugo električno kolo je kolo visokog napona i velikih struja.
Slika 1 predstavlja općeniti način djelovanja galvanske izolacije
Slika 1 nam pokazuje da se na određeni način iz električnog kruga 1 energija prebacuje na električni krug 2.
U ovisnosti od načina djelovanja kruga 1 na krug 2 imamo galvansko odvajanje:
- optičkom spregom
- transformatorskom spregom
- kapacitivnom spregom
- mehaničkom spregom
U nastavku mi ćemo se baviti proučavanjem galvanske izolacije sa optičkom spregom, odnosno optokaplerima.
Optička sprega postiže se upotrebom fotodiode (LED) i fototranzistora, prikazano slikom 2. Na samom početku ćemo pojasniti djelovanje pomenutih komponenti.
Fotodioda, pojednostavljeno rečeno, radi na principu da odaje svjetlost (svijetli) kada se nalazi pod naponom.
Fototranzistor, pojednostavljeno rečeno, je prekidač koji je u stanju ON kada ka njemu usmjerimo snop svjetlosti. Tj da bi fototranzistor bio u stanju ON potrebno ga je osvijetliti. Inače je u stanju OFF.
Kada se ulaz izolacionog pojačavača pobudi nekim signalom, fotodioda emituje svjetlost koja aktivira fototranzistor odnosno aktivira izlazni dio izolacionog pojačavača. Tako se postiže da ulaz i izlaz, iako fizički odvojeni, funkcionišu kao jedna cjelina u kolu. Sklop koji radi na principu optičke sprege naziva se optokapler. Često se koristi kada je potrebno izvršiti odvajanje visoko naponskog dijela od nisko naponskog dijela nekog električnog kola.
Na ovaj način smo odvojili ulazni i izlazni električni krug. Izlazni krug je ovisan od stanja ulaznog kruga. Odnosno ukoliko fotodioda svijetli, prekidač u izlaznom krugu će biti u stanju ON i zatvorit će se električni izlazni krug. Inače izlazni krug je otvoren i tu nema dešavanja.
To znači, ako se na jednom dijelu strujnog kruga dogodi kratki spoj ili bilo kakva druga pogreška koja uzrokuje kvar komponenti, na ovom drugom dijelu strujnog kruga koji je odvojen putem optokaplera neće biti nikakve pogreške jer ne postoji mogućnost (budući da ih odvaja svjetlost) da se prenese greška i na taj drugi dio.
Posmatrajmo sliku 3. Vidimo da ukoliko je signal na D0= 0V, fotodioda ne odaje svjetlost. Kada fotodioda ne odaje svjetlost, tada je fototranzistor u stanju OFF. U tom slučaju desni električni krug je otvoren, grijač je isključen.
Ako posmatramo slučaj da je D0 = 5 V tada fotodioda odaje svjetlost. Ukoliko fotodioda odaje svjetlost fototranzistor je u stanju ON, zatvoren je desni električni krug. U tom slučaju teče struja kroz desni električni krug i grijač je upaljen.
Vidimo da smo na ovaj način odvojili napon od 220 AC od lijevog električnog kruga i na taj način napravili galvansko razdvajanje.
Ukoliko dođe do pregaranja grijača, napon od 220 AC neće uticati na lijevi električni krug.
Za one koji žele znati više:
- Fotodioda ima svoju izlaznu karakteristiku, koja ovisi od ulaznog napona. Uobičajno je da fotodioda počinje odavati svjetlost već pri 1,5V. Ukoliko fotodiodu izložimo velikom naponu može doći do pregaranja diode.
- Fototranzistoru je potrebna određena minimalna količina svjetlosti da bi promjenio stanje iz OFF u ON. Fototranzistor može raditi u režimu zasićenja i u linearnom režimu. Najpovoljnije je da radi u zasićenju.
- Na ovaj način desni električni krug ovisi od lijevog električnog kruga. Obratno ne važi.
- Moguće je kupiti optokapler, koji se sastoji od fotodiode i fototranzistora u jednom čipu, kao što je prikazano na slici 4 .
