ACT20P系列信号隔离器
 

  • 共模噪声消除方式
  • 通常传感器发送的都是较小的信号,因而易受容性或感性设备的干扰,比如电动机、变频器或是其他功率切换设备。
  • 幅射噪音经常会干扰测量值,并且会损坏控制系统中敏感的I/O卡,使用模拟信号隔离器后,就可以通过零电位差输入有效地消除产生在两条信号线间的共模噪声。

 
有源隔离器/无源隔离器

  • 有源隔离器由独立的电源供电,以确保隔离器出色工作。根据应用情况输入/输出与电源之间相互隔离。三端隔离只需要一个电源,这个电源与测量电路隔离。由于输入与输出回路隔离,因此即使在短路、浪涌或是极性颠倒的情况下,隔离器后端的电子设备也不会被损坏。输入与输出之间的隔离方式取决于传输率,一般采用光隔离或是磁隔离方式。有源隔离器的输入/输出不是相互作用的。比如:输出端的负载变化不会影响输入回路。
  • 无源隔离器的工作电流由测量信号提供,其内部消耗电流极小,不影响信号的传递。
  • 无论输入侧或输出侧都会对其供电产生影响。隔离是通过磁隔离来实现的,其优点在于:不受网络影响、精确度很高、信号延迟短及耗电小。无源隔离器的输出端负载的变化会影响输入端电路。

接地回路
电源的负端通常会接地。如果输入信号是由另外的电源供电或是传感器本身已经接地,瞬态电流将流过沿接地导体之间产生的地电位差所形成的回路,从而干扰正常信号。模拟信号隔离器放大器可以消除接地回路对测量信号的干扰与影响。
 
两端隔离
最简单的模拟信号隔离形式是两端隔离,它隔离输入回路与输出回路,同时有两端辅助电源分别加在这两侧。根据隔离器的设计及测量的隔离参数决定了这种方式实现电气隔离或安全隔离。①
对于4~20mA的电流信号,隔离器具有输入回路供电模块。因此无需在输入侧施加额外的电源。②
如果输入/输出回路施加同一电源,两端隔离器可以被当作一个简单的信号转换器。对于无需隔离,只要信号转换的场合,这是很有用的功能。
 
三端隔离

  • 最通用的信号隔离形式是三端隔离。
  • 通过光耦合或磁耦合的形式将输入与输出隔离。根据电气间隙、爬电距离和隔离器技术参数确定隔离电平。举例来说,输入信号通过脉宽调制器转换成频率信号,在输出侧解调为模拟量,经过放大器产生一个标准的模拟信号。
  • 外部电源由一个电气隔离的DC/DC转换器向输入和输出回路供电。它的参数、间隙和爬电距离也决定了隔离电平。这种输入/输出、输入/电源、输出/电源相互隔离的通路就是所谓的三端隔离。

 
温度信号测量方法 — 热电阻
温度测量使用热电阻(RTD)来检测温度,电流只有1.5mA左右,通过放大器来测量电阻上的压降(二线制)。
为了弥补导线长度造成的影响可使用三线制(有返回补偿导线)来测量。
为了使测量更为精确可使用四线制(把供电/返回导线的压降都考虑到测算中)。
 
温度信号测量方法 — 热电偶
温度测量也可使用热电偶,通过两种不同合金的接触而产生电势,并通过微分放大器修正信号。
最经济的方式是将信号通过后续放大电路转换为标准输出。
高端的测量模块是通过微处理器来处理测量信号,同时修正信号(通过滤波、线性化)。
 
热电偶冷端补偿
热电偶测量温度时要求其冷端(测量端为热端,通过引线与测量电路连接的端称为冷端)的温度保持不变(热电势以0度为标准测量),其热电势大小才与测量温度是一定比例关系:若测量时,冷端的(环境)温度变化,将影响测量准确性。
为了弥补这样产生的误差,需要同时测量变送器连接点的温度。微处理器在计算测量值的时候可以作出补偿。
这种方式称为冷端补偿。
 
线性化
温度元件通常不是线性的,为了保持信号处理必要的精度,将温度曲线作某种程度的线性化。
下面的图表可以反映热电偶在一些测量点与“理想曲线”有明显的偏移。微处理器将测量值与预存的热电偶线性曲线进行比较,计算出与其相对应的“理想特性曲线”,再通过放大器得到线性的模拟量,最后在输出级转换为标准的模拟量,或转换为可调节阀值的触点输出。
PT100的线性化可以采用简单的放大电路实现。首先是矫正峰值,再是信号偏移的矫正。
这样所残余的尖峰脉冲与负脉冲都是极为轻微的,在模块的容差范围之内。
 
负载/负载电阻
负载是指在变送器或隔离放 大器输出侧的阻值,对于电流输出负载一般为500Ω,对于电压输出负载一般为10KΩ。
 
电气隔离/安全隔离
电气隔离可被理解成在输入回路、输出回路、电源之间的电气隔离,可以通过变压器形式或光耦形式来实现。隔离能防止对测量电路的冲击,并能够消除接地回路的影响,使信号不失真。
安全隔离是基于德国标准DINVDE 0106/第101部分。这个基本的标准是防止人身受到危险电流的伤害,同时描述了对电气设备的安全要求。
 

 

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