Isolamento Galvanico Flex5/U: Sensori esterni.

[Giuliano1969]

buongiorno,

Per supportare una installazione di sensori esterni, stavo cercando di rintracciare il valore esatto dell'isolamento galvanico offerto da un modulo Flex5.

 

Ricordavo a memoria 2500 V, ma mi sono accorto di aver confuso il dato con il valore dell IB100.

Non trovo nei datasheet alcun riferimento.  E' un dato conosciuto ?

 

E' da abbinare agli isolatori di bus, o garantiscono una separazione da sovratensione dalla parte analogica ?

 

 

[antonio82ba]

Buonasera giuliano, noto che sei parecchio esperto, saresti così gentile da darmi una tua definizione di valore galvanico? 

 

Grazie

 

 

[Giuliano1969]

Cciao Antonio,

purtroppo il “valore galvanico”…. non esiste… :-)

a voler essere pignoli, il datascheet Inim (2.3.7) avrebbe fatto meglio a riferire il valore di 2500V al valore della “rigidità dielettrica”. Ma si capisce lo stesso....

 

Si parla genericamente di isolamento galvanico quando si vuole indicare che anche a fronte di una ddp non vi è circolazione di corrente (Galvani studiò tra i primi le correnti elettriche (animali) e da qui l’uso del suo nome nei fenomeni di conduzione elettrica: correnti galvaniche, corrosioni galvaniche, isolamenti galvanici,…).

Il modello IB100 ad esempio garantisce un isolamento galvanico, alias non vi è circolazione di corrente tra la morsettiera A e la morsettiera B, entro una certa ddp limite.

Probabilmente c’è un optoisolatore, ma servirebbe Mario per avere conferma (Mario, usano un opto ?)

 

 

Superando quella ddp, il materiale isolante (dielettrico) entra in conduzione (si perfora) e l’isolamento non c’è più. Di solito il fenomeno è distruttivo.

 

Se vogliamo dare un VALORE all’isolamento galvanico, dobbiamo valutare ed esprimere allora la sua “rigidità dielettrica”, che corrisponde in pratica al massimo valore del campo elettrico E applicato prima della rottura dell’isolante.

Di solito, sebbene il campo elettrico si misuri in V/m, per oggetti costruiti si preferisce dare direttamente la ddp di rottura, (alias i 2500 V del IB100), che è un valore direttamente utilizzabile dai progettisti o system integrator.

 

scusa se prima ti ho indotto in errore....

 

 

 

[attiliovolpe]

Due circuiti si dicono galvanicamente separati (o anche elettricamente separati) se tra i due circuiti non può circolare alcuna corrente continua (detta anche galvanica). Idealmente ciò si verifica se la resistenza di isolamento che li separa è infinita. In pratica i due circuiti si considerano galvanicamente separati se tale resistenza è superiore a 100 megaohm. Tra i due circuiti, in tal caso, oltre alla continua è impedita pure la circolazione di correnti di frequenza relativamente bassa, quale quella di rete e le sue armoniche più significative che sono tra le principali fonti di disturbo in ambiente industriale.

L'isolamento galvanico ha sia un obiettivo funzionale che di sicurezza. Dal punto di vista funzionale consente il funzionamento separato dei circuiti di misura e trasmissione dei segnali da quelli di acquisizione che possono in tal caso avere riferimenti di tensione indipendenti. E' in tal modo possibile evitare la formazione di anelli di massa che possono essere sedi di correnti di disturbo, nonché acquisire segnali di piccola intensità sovrapposti ad elevate tensioni. E' questo ad esempio il caso dell'acquisizione della temperatura degli avvolgimenti di un motore elettrico mediante termocoppia. La termocoppia produce un segnale differenziale di alcune decine di mV che può trovarsi sovrapposto alla tensione di 220 V che l'avvolgimento ha rispetto a terra e che risulta applicata a entrambi i conduttori della termocoppia (tensione di modo comune). L'isolamento galvanico effettuato mediante un amplificatore di isolamento permette di confinare la tensione di modo comune al solo circuito di ingresso e di trasferire al circuito di acquisizione il solo segnale differenziale corrispondente alla temperatura.

Dal punto di vista della sicurezza l'isolamento galvanico protegge circuiti e persone da eventuali differenze di potenziale elevate tra il circuito di ingresso e quello di uscita, che possono essere conseguenza di guasti, o sovratensioni di origine atmosferica sui circuiti di ingresso.

[Giuliano1969]

A parte l'approfondimento sul significato di rigidità dielettrica, resta il dubbio sulla effettiva capacità del flex 5 di assicurare un certo livello X di rigidità tra le uscite sensori ed il bus a cui è collegato.

Mi stupisco non vi sia alcun riferimento (forse mi è sfuggito, ma lo ricordavo... ).

Quello che oggi trovo sul flex5 R/U è anzi sibillino "Tale versione evidentemente non offre alcuna  protezione sui terminali. "

 

Avete per caso a mano l'informazione sulla rigidità dielettrica di flex 5 ?

[antonio82ba]

Grazie ad entrambi per le risposte molto tecniche.

Per restare nel cambo degli isolatori inim, essi sono isolati galvanicamente, significa che se si mette in corto l'uscita, sia sui dati D e S che tra l'alimentazione, il corto non si ripercuoterà sull'ingresso, sempre se il corto non provochi una ddp superiore a 2500V, esatto? 

La tua domanda invece è sapere se anche la flex è isolata allo stesso modo così se si mette in corto  i riferimenti di massa con le AUX non si ripercuote sull'ingresso?

[Giuliano1969]

Ciao Antonio,

mi sembra  ti manchino un po’ di basi… :-)

Se metti in corto, non applichi alcuna differenza di potenziale (anzi visto che è in corto, la ddp nel punto è per definizione zero).

Hai invece una corrente… che avendo R=0 tende ad essere illimitata e che viene limitata da un fusibile autoripristinante.

Tale fusibile è presente nella linea aux sulla flex5 (un poly da 300mA) e sulla linea D/S dell IB100 (penso smd perché a occhio non lo vedo)

 

Per le differenze tra IB100 e IB100A, se cerchi nel forum vedi che il modello A ha un DC-DC converter, e tra le altre cose separa ANCHE dalle extratensioni applicate.

[antonio82ba]

Grazie Giuliano.

[Panter]

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Per supportare una installazione di sensori esterni, stavo cercando di rintracciare il valore esatto dell'isolamento galvanico offerto da un modulo Flex5.

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Ricordavo a memoria 2500 V, ma mi sono accorto di aver confuso il dato con il valore dell IB100

 

Giuliano, cosa c'entra l'isolamento galvanico tra espansione e sensori? se mi trovi un'espansione di altra marca che ha quello che chiedi te ne sarò grato.

La flex ha un fusibile poliswitch (500mA non 300) che permette l'isolamento del positivo che alimenta i sensori dal positivo del bus, ma chiaramente se vuoi che un corto sull'alimentazione di ogni sensore non interferisca sull'alimentazione degli altri, devi mettere un fusibile o un polyswitch su ogni sensore (e questo spetta all'installatore).

L'unico isolatore galvanico usato è il fusibile.

 

Per quanto riguarda i 2500V riguarda solo l'isolamento degli optoisolatori che proteggono i dati del bus. 

[Panter]

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A parte l'approfondimento sul significato di rigidità dielettrica, resta il dubbio sulla effettiva capacità del flex 5 di assicurare un certo livello X di rigidità tra le uscite sensori ed il bus a cui è collegato.

 

Giuliano, mi dispiace dirtelo ma più approfondisci e più ti incarti  ...fai meglio a chiarire il perché della tua domanda (ossia cosa ti preoccupa).

[Giuliano1969]

Ciao Mario

le mie perplessità sono:

• un solo poliswitch per 5 uscite: sia che siano 300  o 500mA il primo sensore in corto manda giù anche gli atri 4.
• 5-6 Mohm di impedenza tra Aux+ e + del bus, sono pochini; (gnd bus e gnd sensori cono ovviamente in comune); significa che applicando una forte extratensione potrei riuscire a danneggiare, ....

 

 

Rimediare al punto 1 costava pochi centesimi, in fase di progetto su scheda….

Per il punto 2, sarebbe stato opportuno dichiarare l'isolamento galvanico

 

 

[Panter]

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• un solo poliswitch per 5 uscite: sia che siano 300  o 500mA il primo sensore in corto manda giù anche gli atri 4.

 

ho già anticipato la risposta:

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ma chiaramente se vuoi che un corto sull'alimentazione di ogni sensore non interferisca sull'alimentazione degli altri, devi mettere un fusibile o un polyswitch su ogni sensore (e questo spetta all'installatore).

anche le uscite delle espansioni Avs (tanto per citare un noto marchio) hanno solo un fusibile, e se l'installatore vuole proteggere ogni sensore, deve installare dei fusibili a fusione esterni.

 

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• 5-6 Mohm di impedenza tra Aux+ e + del bus, sono pochini; (gnd bus e gnd sensori cono ovviamente in comune); significa che applicando una forte extratensione potrei riuscire a danneggiare, ....

 

dimmi Giuliano, ma dove hai preso questo valore di 5-6 MOhm? se fosse così non potresti alimentare nulla sulle uscite aux. Si può parlare solo milli-Ohm..... dovuti alle resistenza delle piste in rame per altro stagnato. Sovrattensioni di qualche KV sono accidentali e provocate da fulmini, e queste non si sa dove possano instradarsi e procureranno danni comunque e non si può sapere dove, ed è per questo che pali in ferro e strutture in metallo (di qualsiasi tipo siano) devono essere messe a terra.

E' per questo che nessuna apparecchiatura danneggiata da fulminazioni è coperta da garanzia.

 

C'è troppa confusione in quest discussione, si confonde la rigidità dielettrica con l'isolamento galvanico degli isolatori, mentre la separazione galvanica dell'alimentazione è rappresentata solo da interruzione tramite ponticelli e usando alimentazioni separate, mentre quella dei dati dall'isolamento degli optoisolatori espresso in KV.

Per quanto riguarda l'isolamento galvanico dell'alimentazione negli isolatori,  i ponticelli, una volta tagliati, devono essere divaricati di almeno 5mm di distanza tra le punte se si vuole un valore di 5KV di isolamento. Il valore di rigidità dielettrica è quindi la distanza tra gli estremi dei ponticelli in maniera che non avvenga ionizzazione dell'aria tra le punte.

 

La rididità elettrica, nel caso delle espansioni, può essere riferita solamente alla corretta distanza (calcolata nelle specifiche di progetto) tra le piste di rame e proporzionalmente ala tensione e alle correnti circolanti, dove In quest'ultimo caso è il supporto (vetronite o bachelite o....) e dall'aria isolata dal solder che isola le piste. Oltre al solder, nei circuiti per esterno serve anche la tropicalizzazione sopra il soder che fornisce isolamento (o rigidità elettrica) nei confonti dell'umidità.

Sono queste le cose da conoscere e... per questo la parte installativa è affidata alla professionalità dell'Installatore con la i maiuscola, che deve conoscere anche come effettuare le protezioni elettriche a norma..

 

 

[Giuliano1969]

Ho aperto una Flex5, (ver in022 rev 2.)

A prima vista si nota il regolatore di tensione U1 a servizio di , U2 (MCU + A/D) e U3 (SIPO).

Il fusibile F1 (tra le morsettiere) corre sulla seconda faccia del pcb, per poi riemergere sulla prima faccia, ma non mi facile seguirlo. Non vedo presenti convertitori DC-DC.

 

Prendo un multimetro, e misuro la impedenza che viene vista da un piedino di F1/aux+ e il “+” del bus, ed ottengo 5-6 Mohm.

Questo evidenzia che non c'è un collegamento "diretto" tra "+" e F1

Sappiamo che l'unica sorgente di tensione viene dal bus, ma è anche chiaro che F1 e + NON sono in collegamento diretto.

 

Se ora applicassimo  N kV tra aux+ e GND, esisterebbe ANCHE una ddp tra + e aux +. Questo finché l’impedenza letta sopra tiene.

E qui entra in gioco il valore della rigidità dielettrica che isola “+” da “aux +”, e di cui saremmo interessati a conoscere.

 

 

non capisco se non sei d'accordo sul VALORE letto, o su COME è stata presa la misura....

La sovratensione non necessariamente dipende dai fulmini...

[Panter]

Quote

Prendo un multimetro, e misuro la impedenza che viene vista da un piedino di F1/aux+ e il “+” del bus, ed ottengo 5-6 Mohm.

Questo evidenzia che non c'è un collegamento "diretto" tra "+" e F

.

Giuliano ma ti rendi conto di quello che dici? eppure credo, prima di aver dato una risposta esauriente....

Come fa a passare una corrente di 500mA mantenendo in uscita la stessa (circa) tensione d'ingresso a 12V se c'è in serie una resistenza di 5-6Mhom? IMPOSSIBILE e lo capisce chiunque.

Poi..., non c'entra niente la resistenza che misuri con l'isolamento galvanico e la rigidità dielettrica (il dielettrico ho spiegato da cosa è rappresentato, e guai se il suo valore fosse quello che misuri, ...ci sarebbero delle dispersioni per cui non potrebbe funzionare niente in una scheda.

Tu stai misurando il valore di resistenza a vuoto di un Diodo da 1000V, ...resistenza che si approssima a zero quando la tensione diretta supera la soglia di conduzione!!!!!!!

La protezione  quindi è basata sulla tensione inversa sul diodo.

I V/mm di rigidità dielettrica è rappresentato dalla plastica che è tra i due pin e la distanza tra le piste ricoperte di solder..

Niente di più. Quindi discreta protezione per sovratensioni inverse. 

Capito perché la tua misura non conta niente?

 

ps. vedo adesso che nella mia risposta precedente ho scritto "ridità elettrica" che deve intendersi "dielettrica", .Spero ora sia chiaro cosa sia il dielettrico.

 

Quindi cosa dovrebbe chiarire Inim se non quello che ha scritto? poi il resto te lo sto dicendo io, ma sono comunque cose note a chiunque sa un po' d'elettronica.

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[Giuliano1969]

Ha ragione Mario.

Ho erroneamente supposto che il multimetro digitale in modalità prova cortocicruito, erogasse (come gli analogici) la tensione di batteria.

Invece eroga circa 200 mV (come in misura resistenze), insufficienti a polarizzare qualunque giunzione.

Ponendolo in provadiodi, compare chiara la tensione di una giunzione al silicio.

Errata ipotesi, quindi errata misura quindi errata conclusione. Mea culpa …...

 

A questo punto, per la rigidità dielettrica restano in gioco tra lato e lato, Vetronite (FR4) 20 MV/mm e l'aria circa 3 kV/mm tra le piste.

Quindi è data dall’aria tra le piste….. (semprechè la tensione di breakdown del diodo non venga prima)

 

 

Mi spiace... sono andato "in oca" :-)

[Panter]

L'importante è chiarirsi, così sarà chiaro anche per chi legge. 

[ynot74]

..io dico solo che..e' un piacere sentirvi parlare.Anzi vedervi scrivere...