アナログ回路絶縁

質問

産業機械の電気設計の関係に携わっております。先日、客先担当者よりＰＬＣのアナログ入出力モジュールに関しては絶縁タイプ（信号の入出力と内部回路が絶縁されているもの）を使用して欲しいと指定を受けました。

確かに、探してみると絶縁型アナログ入力モジュールや絶縁型アナログ出力モジュールは各社が販売しているようです。それらを選定すれば問題ないと思うのですが、原理について理解できておらず、カタログなどを見ても十分に理解できませんでした。

・絶縁の目的は？
・どのような原理で絶縁している？？
・絶縁していなかったらどういう問題が起きるのか？？
・最近、アナログ入出力モジュールは全て絶縁型になっている？それとも、絶縁型というのは基本的に特別仕様？

上記について、自分の頭の中で整理致したく皆様に御助力を頂きたく宜しくお願い致します。

回答No.2

sentakuya · ベストアンサー

・絶縁の目的は？

◆コモンが共通ゆえ別の回路から外乱でユニット全体が壊れることがあります。
　また他社と信号を取り合う際は責任分解を明確にするために必ず絶縁します。

・どのような原理で絶縁している？

◆直流信号は現在ほとんどフォトカプラーです。

・絶縁していなかったらどういう問題が起きるのか？

◆通常マイナスがコモンになっています。と言うことは例としてＡＩ４＋ＡＯ４ですとマイナスが全て繋がっています。ならば入出力のマイナスの電位を合わせてないと、ＰＬＣも使用先も回路構成を工夫しないとうまく動作しません。

・最近、アナログ入出力モジュールは全て絶縁型になっている？

◆半々でしょうか？
　小型ＰＬＣなどはＡＩ／ＡＯは絶縁されたものが少ないですね。
　また点数も倍半でスペースをとりますね。

お礼

御回答頂きまことに有難うございます。

＞◆コモンが共通ゆえ別の回路から外乱でユニット全体が壊れることがあります。
＞　また他社と信号を取り合う際は責任分解を明確にするために必ず絶縁します。

コモンからノイズが乗ってきてそれがすべてのチャンネルに波及するのを防ぐというイメージでよろしいでしょうか？

＞◆通常マイナスがコモンになっています。と言うことは例としてＡＩ４＋ＡＯ４ですとマイナスが全て＞繋がっています。ならば入出力のマイナスの電位を合わせてないと、ＰＬＣも使用先も回路構成を工夫＞しないとうまく動作しません。

　申し訳ありません。少しついていけておりません。マイナスの電位を合わすとは具体的にどういうことでしょうか？？

回答No.4

sentakuya

ＮＯ．２ですが補足します。

＞マイナスの電位を合わすとは具体的にどういうことでしょうか？

ＮＯ．３さまのＵＲＬを利用させていただきますが回り込むからコモンは同電位にする必要があります。

http://www.m-system.co.jp/mstoday/plan/mame/b_signal_con/0207/index.html

回答No.3

lumiheart

>絶縁の目的は？
http://www.m-system.co.jp/mstoday/plan/mame/b_signal_con/0207/index.html
http://www.m-system.co.jp/mstoday/plan/mame/b_signal_con/0509/index.html
http://www.m-system.co.jp/mstoday/plan/mame/b_electric/9711/index.html
http://www.m-system.co.jp/mstoday/plan/mame/b_electric/9310/index.html

>どのような原理で絶縁している？？
http://www.orixrentec.jp/cgi/tmsite/knowledge/know_isoamp27.html
http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/9935
http://www.miyazaki-gijutsu.com/series4/densi0634.html

>最近、アナログ入出力モジュールは全て絶縁型になっている？
>それとも、絶縁型というのは基本的に特別仕様？
絶縁型　　＜超高価
非絶縁型　＜普及価格
単純にコストだけでほぼ決まる
御自分で見積りすれば一目瞭然

補足

大変参考になるURLを教えて頂き誠に有難うございます。
せっかくですので、一度熟読してみたいと思います。追って、再度質問させて頂いた時にコメント頂けますと誠に幸いです。

回答No.1

tadys

＞絶縁の目的
絶縁していない為に起こる問題を解消するため

＞絶縁していなかったらどういう問題が起きるのか
色々あります。
PLC 又は接続している機器で漏電が起きた時に相手の機器を損傷したり感電事故になったりする。
PLC と機器の間に本来の信号以外に電気が流れる経路が出来て測定値にエラーが発生する。
落雷や静電気などの外部サージによる影響がPLCおよび接続している機器に広がる。

＞どのような原理で絶縁している
アナログ信号を交流信号に変換し、交流は通すが直流は通さない素子（例えばトランス、コンデンサ、フォトカプラ）で伝達してから元の信号に戻す。
アナログ信号をデジタル信号に変換してフォトカプラなどで絶縁してからアナログ信号に戻す。
あるいは、元の信号をアナログ信号を通すフォトカプラで絶縁する。

＞アナログ入出力モジュールは全て絶縁型になっている
全てかどうかは知りませんが特別というほど珍しいわけでは有りません。
絶縁でないものをという指示がない限りは絶縁タイプを使用するのが良いでしょう。
ハッキリしない場合は相手先に確認しましょう。

お礼

御回答頂き誠に有難うございます。

＞PLC 又は接続している機器で漏電が起きた時に相手の機器を損傷したり感電事故になったりする。
＞PLC と機器の間に本来の信号以外に電気が流れる経路が出来て測定値にエラーが発生する。
＞落雷や静電気などの外部サージによる影響がPLCおよび接続している機器に広がる。

そういう意味であれば、全てにおいて絶縁型を選定したくなりますね。逆に絶縁型を使用してはいけないシチュエーションというのは無いですよね？？

＞全てかどうかは知りませんが特別というほど珍しいわけでは有りません。
＞絶縁でないものをという指示がない限りは絶縁タイプを使用するのが良いでしょう。
＞ハッキリしない場合は相手先に確認しましょう。

その通りですね。客先の設備規格等には十分注意致します。ありがとうございます。