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隔离电路的原因有很多，特别是避免接地回路或消除敏感电子电路中的传导噪声。工程师可能还需要将两个电路桥接在一起，这两个电路在不同的电压电位下工作。无论哪种情况，应用电流隔离对良好的工程实践至关重要，并且可以在许多商业和工业产品和设备中找到。无论应用如何，辐射和传导噪声都会严重降低电路稳健产生或传输信号的能力，尤其是在可能存在机器，电机，高压和大电流的商业应用中。有时，需要纯粹的隔离电源来消除接地环路和机箱噪声。该项目的重点是提供清洁的隔离电源和控制系统的隔离信号路径。请注意，多个信号隔离器可用于构建闭环控制系统，这是当今先进自动化的必要条件。隔离电源和隔离信号是两个不同的东西，所以让我们探讨两者。

1.隔离电源：几乎所有隔离电源（交流或直流）都是围绕变压器隔离构建的，但在本项目中，我们将重点关注隔离而非电源设计的概念。DC到DC的转换很复杂，增加隔离使得从头开始设计变得更加困难。好消息是，许多集成电路制造商已经采用了复杂性，并在一个易于使用的芯片中为我们提供了许多很好的选择！我们将使用Texas Instrument的DCH01，这是一种微型现成的5伏DC-DC转换器，内置电流隔离，可提供隔离电源。我们将5VDC和接地应用于输入引脚，并在输出引脚上接收隔离的5VDC和接地。多么酷啊！

2.隔离信号：隔离信号有几种不同的方法，但在本项目中我们将使用光隔离器（也称为光耦合器）。几十年来，光隔离器一直是工程领域的主要产品。它们将输入的电信号转换为光，然后通过间隙传输并由光电晶体管接收，光电晶体管将光转换回电信号。间隙提供了移除接地回路所需的隔离屏障。

在下面的实验中，让我们学习如何使用少数组件，一个电源和面包板构建隔离电路。一旦我们构建了所有内容并测试了电路，我们就会在混合中添加一个Arduino Uno并创建一个隔离信号输出。

零件清单

概要

下面是您可以构建和测试以开始的电路示意图。我们将修改它以包含Arduino Uno，但是现在它解释了基础知识。顶部的黄色框是DCH01 DC-DC转换器的示意图。当您将5VDC施加到引脚1并将接地引脚连接到引脚2时，引脚7上的引脚5上引入隔离的5VDC。（*注意，如果引脚7没有负载，输出应读取大约8VDC - 这没关系。）灰色框是HCPL2631光耦合器IC的示意图。光耦合器的每个输入LED具有相应的“开路集电极”输出。当电流流过内部光学元件时，它会透过隔离间隙传输光，并使输出晶体管“导通”。在我们的示例中，输出（引脚7）上的隔离信号通过1.5k欧姆电阻拉高，因此默认情况下信号为高电平。当输入（引脚2）上的开关闭合时，电流流过输入LED并允许输出晶体管导通（或达到饱和）。一旦输出晶体管达到饱和，它就会从上拉电阻中吸收电流，并使隔离信号尽可能靠近隔离地。因此，在数字方面，LOW输入= LOW输出，HIGH输入= HIGH输出。

面包板组装

好了，既然我们已经完成了隔离原则和功能正常的原型电路，那么让我们加入智能（好吧，有点！）Arduino Uno。首先，让我们让Arduino Uno工作。启动Arduino IDE编程环境。打开Arduino示例中的“Blink”草图。然后，在工具 - >板 - > Arduino Uno下选择目标Arduino，并上传代码。

从Arduino Uno到HCPL2631和DCH010505建立以下连接。我们将在Arduino上使用Pin 13，因为它与LED相连。然后，当Arduino LED闪烁时，我们的隔离LED将闪烁！

当Arduino Uno将引脚13置为高电平时，没有电流流过光隔离器的输入，隔离信号仍保持拉高。当Arduino将引脚13置为低电平时，电流流过光隔离器输入并偏置输出晶体管，允许电流流过隔离LED并提供低隔离信号。下面是我的面包板设置和一个演示设置的简短视频。干杯!