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信號隔離器在自動化控制系統(tǒng)之中的應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù)：622 發(fā)布時(shí)間：2014-6-9
造成模擬信號失真的原因
1,、接地環(huán)路問題：如下圖所示，當(dāng)過程環(huán)路中有兩處或兩處以上接地電阻不相等時(shí),，就會產(chǎn)生接地環(huán)路,，過程信號就會失真。
接地環(huán)路
要使信號完整而不失真地傳輸,，理想化的情況是所有設(shè)備,、儀表中的信號都有一個(gè)共同的參考點(diǎn)，也就是有一個(gè)共同的“地”,。只有這樣,，所有的設(shè)備、儀表的信號參考點(diǎn)之間電位差才能為“零”,。很顯然,，不同設(shè)備的接地電阻很難保證都相等，接地電阻也會隨著傳輸距離的增加而升高,，有時(shí)甚至產(chǎn)生高達(dá)200V的電位差,。
2、測量回路相互連接問題：如下圖所示,，在這些回路中,，參考點(diǎn)要將因?yàn)榻油ǘ鄠€(gè)信號回路而升高。
如上圖,，在這種相互連接的測量回路中,，由于線間電阻的不斷增加，必然會引起參考電壓的不斷升高,。
3,、電磁干擾問題：這是比較常見的干擾，特別是在長距離或者干擾較大的工業(yè)環(huán)境中,，很難避免感性和容性干擾在測量回路中相互參雜的情況,。
解決這些問題的方案主要有三種：
*種方案是現(xiàn)場儀表不接地，使過程環(huán)路中只有一個(gè)接地點(diǎn),，但在實(shí)際應(yīng)用中,，這種方案往往難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槟承┰O(shè)備必須接地才能保證測量精度或確保人身安全,，某些設(shè)備可能因?yàn)殚L期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點(diǎn),。
第二種方案是使兩接地點(diǎn)的電勢相同，但由于接地點(diǎn)的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響，這種方案通常是很難實(shí)現(xiàn)的,。
第三種方案是在過程環(huán)路中使用信號隔離器,。信號隔離器采用隔離技術(shù)，斷開過程環(huán)路中的直接電路（直流通路）但又不影響過程信號的正常傳輸,，從而*解決了上述問題,。
如下圖：
當(dāng)然，我們也可以用DCS的隔離卡鍵或帶隔離能力的變送器實(shí)現(xiàn)信號隔離,，但它們價(jià)格昂貴,，而且他們的隔離強(qiáng)度、抗無限射頻/電磁干擾（RFI/EMI）指標(biāo)及應(yīng)用靈活性比信號隔離器差,，更不可能像信號隔離器那樣還可解決信號轉(zhuǎn)換及信號分配等問題,。
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(diǎn)是：性能穩(wěn)定，壽命長（比如：日本M-SYSTEM公司的M2系列隔離變換器標(biāo)稱的使用壽命長達(dá)70年?。?，帶負(fù)載能力強(qiáng)，隔離強(qiáng)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(diǎn)是：性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng),，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(qiáng),。比如日本M-SYSTEM公司生產(chǎn)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)R5系列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。
信號隔離器的原理圖如下：
圖中可以看出,，隔離器實(shí)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(jì),，因此無需系統(tǒng)接地線路,，給設(shè)計(jì)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(jì),，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(qiáng),，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。另外,，這種隔離器產(chǎn)品除具備*的濾波能力外,，還有更強(qiáng)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,。
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