【廣告】
信號隔離器的工作原理與選用
信號隔離器原理
目前,信號隔離器從隔離方式上主要分為:變壓器隔離方式,光電隔離方式和變壓器與光電聯(lián)合隔離方式等幾種。
信號隔離器至今已有40多年的歷史,早期的信號隔離器(如美國MOORE,日本M-SYSTEM等)都是采用變壓器隔離方式,它的特點是:性能穩(wěn)定,壽命長(比如:宿州市泰華儀表公司的THS系列隔離變換器標稱的使用壽命長達20年?。?,帶負載能力強,隔離強度高,但電路復(fù)雜,制作工藝要求更高。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展,近些年來逐漸出現(xiàn)了利用光耦合器(opticalcoupler)生產(chǎn)的光電式隔離器,它的特點是:性能穩(wěn)定,抗干擾能力強,而且線路簡單,成本低廉,但相對于變壓器隔離方式壽命略短。
在一些現(xiàn)場干擾較大,工藝要求較高場合出現(xiàn)了變壓器與光電聯(lián)合方式的信號隔離器,它的隔離能力、抗無限射頻和電磁干擾能力更強。比如宿州市泰華儀表有限公司THS系列與TD4017的模擬量采集模塊就應(yīng)用了變壓器和光電聯(lián)合隔離方式。
信號隔離器的原理
隔離器實現(xiàn)了輸入對輸出對電源對地的四端三重隔離電路設(shè)計,因此無需系統(tǒng)接地線路,給設(shè)計及現(xiàn)場施工帶來極大方便。也正是由于這種信號線路無需共地的設(shè)計,使得檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強,從而提高了整個系統(tǒng)的可靠性。另外,這種隔離器產(chǎn)品除具備極強的濾波能力外,還有更強的信號處理能力,能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等各種信號。
有源信號隔離器
有源信號隔離器是一種將(傳感器輸出)模擬電壓或電流信號經(jīng)隔離轉(zhuǎn)換成精度、線性度相匹配的混合集成電路。產(chǎn)品主要用于工業(yè)控制系統(tǒng)中模擬信號輸入輸出控制,系統(tǒng)內(nèi)部通過DSP、PLC的DA轉(zhuǎn)換輸出信號來顯示和控制其它裝置的可調(diào)輸出,現(xiàn)場工作電壓、電流和各種運行參數(shù)的監(jiān)測及系統(tǒng)外部增加4-20毫安(0-20毫安)/0-5V標準信號接口等。該IC為標準Sip12 Pin符合UL-94的阻燃封裝,占用PCB板面積少。裝入儀器內(nèi)部可以并聯(lián)安裝實現(xiàn)多路信號的監(jiān)測、隔離和轉(zhuǎn)換。與光電隔離的產(chǎn)品相比具有更好的精度、線性度和溫漂特性,并可實現(xiàn)零點、增益、滿度免調(diào)節(jié),方波用戶現(xiàn)場使用及增強可靠性和穩(wěn)定性。
選用4-20mA信號的原理
一.遠傳信號用電流源優(yōu)于電壓源的原因
因為現(xiàn)場與控制室之間的距離較遠,連接電線的電阻較大時,如果用電壓源信號遠傳,由于電線電阻與接收儀表輸入電阻的分壓,將產(chǎn)生較大的誤差,而用恒電流源信號作為遠傳,只要傳送回路不出現(xiàn)分支,回路中的電流就不會隨電線長短而改變,從而保證了傳送的精度。
二.信號電流選擇20MA的原因
電流20MA的選擇是基于:安全、實用、功耗、成本的考慮。安全火花儀表只能采用低電壓、低電流;綜合考慮生產(chǎn)現(xiàn)場儀表之間的連接距離,所帶負載等因素;還有就是功耗及成本問題,對電子元件的要求, 供電功率的要求等因素。
三.信號起點電流選擇4mA的原因
4-20MA變送器兩線制的居多,兩線制即電源、負載串聯(lián)在一起,有一公共點,而現(xiàn)場變送器與控制室儀表之間的信號聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線。為什么起點信號不是0MA?這是基于兩點:
1.變送器電路沒有靜態(tài)工作電流將無法工作,信號起點電流4mA.DC就是變送器的靜態(tài)工作電流。
2.同時儀表電氣零點為4mA.DC,不與機械零點重合,這種“活零點”有利于識別斷電和斷線等故障。
信號隔離器的功能和工作原理
信號隔離器分為:有源信號隔離器,無源信號隔離器
有源信號隔離器,指隔離器本身需要一個獨立供電,供電可以選擇DC24V,或者選擇AC/DC 85-265V兩種其中的一種
有源信號隔離器輸入端可以是二線制,三線制,四線制各種儀表輸出的4-20mA信號,輸出為一個帶載能力比較強的4-20mA信號,一般不低于500歐姆的帶負載能力,具有增強信號的功能,隔離器本身用電損耗較小,市場的常規(guī)產(chǎn)品一般都不會高于100mA的電流損耗
無源信號隔離器本身不需要獨立給供電,隔離器自身的功率消耗是從輸入信號,或者輸出信號取電
輸入信號取電,這種隔離器會增加前級信號的負擔,隔離器輸出所帶的負載及隔離器本身內(nèi)阻都會成為前級信號的負載,如果前級4-20mA信號的帶載能力較弱的話,不推薦使用此種隔離器,這種隔離器輸出的也是有源的4-20mA信號
輸出信號取電,相當于隔離器輸出一個二線制信號,需要后級設(shè)備回路給一個24V的恒壓供電,