Платы опторазвязки

Плата развязки, или плата коммутации - специальное устройство, которое подключается между логической и силовой частью системы ЧПУ для "разделения" сигналов. Эти достаточно распространенные устройства позволяют также удобно распределять сигналы с жил одного кабеля на различные устройства типа драйверов шаговых двигателей, а также часто снабжены дополнительными функциями. Рассмотрим некоторые из них. Предположим, на Вашем станке установлены 3 биполярных шаговых двигателя с 4 выводами. Тогда, схематично систему можно представить в следующем виде: 

На данной иллюстрации желтым обведен условный блок, который включает плату развязки, драйвер и Источник Питания . Желтым и зеленым выделены провода, по которым передаются импульсы управления STEP / DIR / ENABLE - приходят они в одном 25-жильном LPT-кабеле, а на плате развязки коммутируются на отдельные выходные клеммники, выделенный черным земляной провод (для типичного LPT-кабеля - внешний контакт разъема) - дублируется на каждом разъеме платы развязки, предназначенном для подключения двигателей. Обратите внимание, что на рисунке нет питания, подающегося на плату развязки. Это свяазано с тем, что не все платы в нем нуждаются - существуют коммутационные устройства, которые не обеспечивают опторазвязки и прочих функций, а служат исключительно для удобства подключения разъемов - таким платам питание не требуется: 

В большинстве же своем коммутационные платы - в той или иной мере "интеллектуальные устройства", и выполняют следующие функции: опторазвязка LPT-порта компьютера или контроллера от силовой электроники (драйверов), буферизация сигналов, управление реле.

Опторазвязка заключается в установке оптронов на пути следования некоторых сигналов. Вопреки иногда встречающемуся заблуждению, чаще всего гальванически развязывают не все сигналы - выходные сигналы управления двигателями STEP / DIR проходят буферные элементы, которые только усиливают сигнал, но не обеспечивают защиты. Так сделано потому, что опторазвязка в настоящее время встроена практически во все модели драйверов, и в ней нет необходимости на плате коммутации, а также потому, что быстродействие двух последовательно включенных оптопар может оказаться недостаточной для нормальной работы драйвера.

Питание плат коммутации осуществляется отдельно от драйверов двигателей, напряжение питания - как правило 5, 12, 24 В. В редких случаях на плату поступает более высокое напряжение, которое затем раздается на драйверы.

Важной характеристикой платы развязки является количество и вид устройств, которые могут быть подключены к ней.

Датчики. В большинстве станков с ЧПУ используют концевые датчики контактного или бесконтактного типа для ограничения перебега станка и защиты от выхода передачи за физически установленные пределы. Без таких ограничений станок может быть поврежден - если двигатель окажется достаточно мощным, он может погнуть конструкционные элементы, или, в случае серводвигателя, просто сгореть. Концевые датчики также подключаются к плате развязки, откуда сигналы передаются на компьютер или контроллер ЧПУ.

Параметры выбора. При выборе платы развязки учитывайте следующие параметры:

• вид разъема. Разъем, куда приходит кабель от источника сигналов, играет ключевую роль при выборе платы, если не хотите возиться с паяльником. Вы не сможете использовать плату для NC студии с её разъемом DB15, если используете Mach3 - вам придется перепаивать кабель DB25 в DB15;
• вид и количество коммутируемых сигналов. Теоретически, DB25 может выдать 24 сигнала, которые можно развести на клеммники. Однако, реально количество сигналов намного меньше, 12 выходов и входов 5 - таков стандарт LPT. Оптимально, когда плата коммутирует сигналов столько же или больше, чем может выдать контроллер;
• опторазвязка. Крайне рекомендуется использовать платы с опторазвязкой входов;
• реле для управления силовой нагрузкой. На платах развязки зачастую ставятся реле для включения и выключения от сети по сигналу различных устройств - шпинделей, систем подачи жидкости и т.п. Количество реле может играть важную роль, если вы планируете использовать множество таких устройств. Правда, вы всегда можете использовать дополнительные платы расширения с реле (если есть свободные выходы для управления ими).