Схема опторазвязки

[marera]

И все-таки, как было сказано во втором посте (МистерДи), простенький трасформатор через емкость - оптимальное решение, если его еще и резонансным сделать на вышеупомянутые 3 кГц. Все нюансы вышеизложенные, помехи, нестабильность и т.д. и в предложенных вариантах никуда не денутся. Замечание о скачке при включении решается стабилитроном во вторичке, да и при резонансности трансформатора этот скачек не велик.
Автору ветки: А знать работу оптрона и светодиода в частности стоило бы.

[you_go]

Принимая в расчет то, что ёмкостной датчик (2 пФ) на такой низкой (3 кГц) частоте имеет очень высокий импеданс, следует сначала согласовать каскад по входному сопротивлению, заодно защитив его от высоковольтных выбросов при включении и выключении.
Как правильно заметил j2153 , можно применить операционный усилитель с полевиками на входе, но можно обойтись и просто полевиком (см рис.) При этом переменная составляющая входного сигнала через конденсатор (это может быть и сам датчик) и ограничивающий резистор (скажем 1М) поступает на затвор полевого транзистора, включенного истоковым повторителем. Резистор утечки затвора (на землю) должен быть номиналом 5,1 М - 10М. Два встречно-параллельных диода срезают выбросы напряжения на входе до уровня падения на открытом диоде. С истока полевика можно снять полезный сигнал, усиленный по току. Если оптронная развязка все же требуется, то светодиод оптрона можно включить в цепи стока полевого тразистора, или сделать для этого дополнительный каскад. Все это можно сделать и на операционнике, однако подобная цепочка защиты на входе просто необходима.
Да, источник 400 В, скорее всего рассчитан на очень небольшой ток, поэтому от него ничего питать больше нельзя, тем более светодиод оптрона напрямую.

-- Прилагается рисунок: --

[j2153]

а мне кажется что на каждый из входов ОУ идет по 400В. Если на ОУ нет 400В, то и после их нет, зачем тогда оптрон нужен?

Вот именно, что на каждый. Ни на одной из ног ОУ нет сильно отличающегося потенциала.
Это из того же ряда - почему птицы садятся на провод и их не убивает?
Так же и операционник: весь сидит на проводе +400V. Это мы называем: "находится под потенциалом".
А напряжение - это разность потенциалов. И эта разность между ногами операционника равна его питанию: +12V всего лишь. По этой причине он и не убивается.
А если соединить его выход непосредственно со следующими каскадами, сидящими на "земле", то разность потенциала на его выходе с остальными его ногами реально окажется 400V и ОУ на этом капут немедля. Для того и нужен оптрон, чтобы разделить ОУ и "землю", но в то же время передать сигнал.
Я доходчиво объяснил?

[j2153]

но можно обойтись и просто полевиком

Уважаемый you_go, в общем случае Ваша схема работоспособна, но нужно принимать в расчет особенности данного случая.

Во-первых, сигнал у автора 1V, а падение на диодах сколько? - полвольта. Не пойдут.

Во-вторых, утечка у диодов сколько? - микроампер или около того, а в схеме сигнал - наноамперы. Весь на ваших защитных диодах погасится.

В третьих, мы имеем дело с измерительным устройством. Это значит что на первые места выходят линейность и стабильность.
Полевой транзистор линеен только приблизительно, крутизна характеристики его меняется в зависимости от температуры и напряжения на стоке; кроме того, ток стока будет зависеть как от полевика, так и от напряжения его питания, значит питание должно быть хорошо стабилизированным, чтобы не "плавало" и не имело заметных пульсаций.
А в ОУ все эти вещи уже внутри специально компенсированы.

Какие плюсы есть у полевика перед ОУ?
1. Более высокая частота. Но здесь это не существенно, сигнал низкочастотный.
2. Полевик стоит 3 руб, а ОУ - 15 руб (примерно). Стоит ли игра свеч?

Защита входов у указанного мной ОУ встроенная. Так что дополнительные диоды не нужны, достаточно всего лишь по защитному резистору на каждом входе (чтобы защита не перегрузилась по мощности).

[artpnk]

а мне кажется что на каждый из входов ОУ идет по 400В. Если на ОУ нет 400В, то и после их нет, зачем тогда оптрон нужен?

Чтобы развязаться от потенциала в 400в. относительно земли. Все выводы операционника находятся под почти одинаковым потенциалом 400в.

[you_go]

Если есть возможность "заземлить" шину +400В, то тогда никакой оптрон и не нужен. Но тогда сам датчик окажется под напряжением -400 В относительно земли. Не знаю, что он из себя представляет, но если не защищен,то прикосновение к нему будет неприятно .

Уважаемый j2153, кто же спорит, что операционник лучше? Ваша схема будет работать (с учетом поправки защитного резистора по входу) Только, как и в случае с обычным полевиком, оптопара тоже вряд ли сможет линейно передать аналоговый сигнал. Если требуется зафиксировать сам факт изменения сигнала (сформировать импульс) это одно, а если важна линейность и точность передачи сигнала, то нужен совсем другой подход. К примеру, мостовая схема, работающая на достаточно высокой частоте. В этом случае и не нужен источник высокого напряжения. Все зависит от цели и задачи.
P.S. А диодная (кстати, это может быть и стабилитрон, или диоды с большим пороговым напряжением)защита указанная мной работает и на высоких сопротивлениях (проверено), так как при малых напряжениях кремниевые диоды имеют ничтожную утечку.

[vidask]

Действительно, если датчик всего 2 пФ, лучше его запитать от ВЧ , не от 400В.
Видел когда-то промышленную схемку, где емкостный датчик входит в колебательный контур на 10 МГц, катушка контура индуктивно связана со второй катушкой, работающей на детектор-на 2х 1N4148.Генератор- кварцованный, 10МГц, а контур при изменении емкости датчика будет ближе или дальше от резонансной точки и напряжение на выходе детектора будет больше или меньше.(Контур немного расстроен от 10 МГц)
Идея примерно такова

[j2153]

Да, я тоже полагаю, что ВЧ - это дельно. Но автор по каким-то соображениям избрал иной путь. Не мне судить.

Если есть возможность "заземлить" шину +400В, то тогда никакой оптрон и не нужен. Но тогда сам датчик окажется под напряжением -400 В относительно земли. Не знаю, что он из себя представляет

Может быть это поверхность детали или рабочего инструмента, который просто по природе своей привернут к корпусу или станине? Тогда выбора нету))))
Кстати, не исключено, что в таких условиях ВЧ может сработать неадекватно.

оптопара тоже вряд ли сможет линейно передать аналоговый сигнал.

Линейна. Если запитывать током, а не напряжением. Для устройств, требующих особо высокой точности, существуют дифференциальные оптопары, в которых точность гарантируется обратной связью. (Но такие требования озвучены вроде не были)

[lexa1000]

Похоже лучшее решение - это оптрон в выходной цепи ОУ (у которого все смещено на 400В). Остается вопросик - нужен аналоговый оптрон или цифровой? Это я начитался каталог оптронов, так и не понял какой выбрать, или любой годится?
Схема запитки на ВЧ конечно рулит, но просто в плане обработки сигнала датчика я не готов к такому решению, хотя вижу, что придется к этому придти рано или позно.

[j2153]

Оптрон брать конечно аналоговый!
Полная схема может быть такой. Вроде всё на месте, но на практике не проверялась, поэтому ничего не гарантирую.

R=3.9к дает смещение, чтобы пропустить переменный сигнал через светодиод оптрона, устанавливает ему среднюю точку по току.
Можно так же подать смещение через ножку 1 или 5 ОУ от +12, и это даже лучше (ножки предназначены для балансировки), но я не уверен, удастся ли таким путем сместить ОУ настолько, как необходимо.

Схема приемника тривиальна, я привел ее только чтобы показать, как принимать сигнал с оптрона по току.

-- Прилагается рисунок: --