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ACT20P系列信號(hào)隔離器
 

• 共模噪聲消除方式
• 通常傳感器發(fā)送的都是較小的信號(hào)，因而易受容性或感性設(shè)備的干擾，比如電動(dòng)機(jī)、變頻器或是其他功率切換設(shè)備。
• 幅射噪音經(jīng)常會(huì)干擾測(cè)量值，并且會(huì)損壞控制系統(tǒng)中敏感的I/O卡，使用模擬信號(hào)隔離器后，就可以通過(guò)零電位差輸入有效地消除產(chǎn)生在兩條信號(hào)線間的共模噪聲。

 
有源隔離器/無(wú)源隔離器

• 有源隔離器由獨(dú)立的電源供電，以確保隔離器出色工作。根據(jù)應(yīng)用情況輸入/輸出與電源之間相互隔離。三端隔離只需要一個(gè)電源，這個(gè)電源與測(cè)量電路隔離。由于輸入與輸出回路隔離，因此即使在短路、浪涌或是極性顛倒的情況下，隔離器后端的電子設(shè)備也不會(huì)被損壞。輸入與輸出之間的隔離方式取決于傳輸率，一般采用光隔離或是磁隔離方式。有源隔離器的輸入/輸出不是相互作用的。比如：輸出端的負(fù)載變化不會(huì)影響輸入回路。
• 無(wú)源隔離器的工作電流由測(cè)量信號(hào)提供，其內(nèi)部消耗電流極小，不影響信號(hào)的傳遞。
• 無(wú)論輸入側(cè)或輸出側(cè)都會(huì)對(duì)其供電產(chǎn)生影響。隔離是通過(guò)磁隔離來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其優(yōu)點(diǎn)在于：不受網(wǎng)絡(luò)影響、精確度很高、信號(hào)延遲短及耗電小。無(wú)源隔離器的輸出端負(fù)載的變化會(huì)影響輸入端電路。

接地回路
電源的負(fù)端通常會(huì)接地。如果輸入信號(hào)是由另外的電源供電或是傳感器本身已經(jīng)接地，瞬態(tài)電流將流過(guò)沿接地導(dǎo)體之間產(chǎn)生的地電位差所形成的回路，從而干擾正常信號(hào)。模擬信號(hào)隔離器放大器可以消除接地回路對(duì)測(cè)量信號(hào)的干擾與影響。
 
兩端隔離
最簡(jiǎn)單的模擬信號(hào)隔離形式是兩端隔離，它隔離輸入回路與輸出回路，同時(shí)有兩端輔助電源分別加在這兩側(cè)。根據(jù)隔離器的設(shè)計(jì)及測(cè)量的隔離參數(shù)決定了這種方式實(shí)現(xiàn)電氣隔離或安全隔離。①
對(duì)于4~20mA的電流信號(hào)，隔離器具有輸入回路供電模塊。因此無(wú)需在輸入側(cè)施加額外的電源。②
如果輸入/輸出回路施加同一電源，兩端隔離器可以被當(dāng)作一個(gè)簡(jiǎn)單的信號(hào)轉(zhuǎn)換器。對(duì)于無(wú)需隔離，只要信號(hào)轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合，這是很有用的功能。
 
三端隔離

• 最通用的信號(hào)隔離形式是三端隔離。
• 通過(guò)光耦合或磁耦合的形式將輸入與輸出隔離。根據(jù)電氣間隙、爬電距離和隔離器技術(shù)參數(shù)確定隔離電平。舉例來(lái)說(shuō)，輸入信號(hào)通過(guò)脈寬調(diào)制器轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，在輸出側(cè)解調(diào)為模擬量，經(jīng)過(guò)放大器產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)。
• 外部電源由一個(gè)電氣隔離的DC/DC轉(zhuǎn)換器向輸入和輸出回路供電。它的參數(shù)、間隙和爬電距離也決定了隔離電平。這種輸入/輸出、輸入/電源、輸出/電源相互隔離的通路就是所謂的三端隔離。

 
溫度信號(hào)測(cè)量方法 — 熱電阻
溫度測(cè)量使用熱電阻(RTD)來(lái)檢測(cè)溫度，電流只有1.5mA左右，通過(guò)放大器來(lái)測(cè)量電阻上的壓降(二線制)。
為了彌補(bǔ)導(dǎo)線長(zhǎng)度造成的影響可使用三線制(有返回補(bǔ)償導(dǎo)線)來(lái)測(cè)量。
為了使測(cè)量更為精確可使用四線制(把供電/返回導(dǎo)線的壓降都考慮到測(cè)算中)。
 
溫度信號(hào)測(cè)量方法 — 熱電偶
溫度測(cè)量也可使用熱電偶，通過(guò)兩種不同合金的接觸而產(chǎn)生電勢(shì)，并通過(guò)微分放大器修正信號(hào)。
最經(jīng)濟(jì)的方式是將信號(hào)通過(guò)后續(xù)放大電路轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)輸出。
高端的測(cè)量模塊是通過(guò)微處理器來(lái)處理測(cè)量信號(hào)，同時(shí)修正信號(hào)(通過(guò)濾波、線性化)。
 
熱電偶冷端補(bǔ)償
熱電偶測(cè)量溫度時(shí)要求其冷端(測(cè)量端為熱端，通過(guò)引線與測(cè)量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變(熱電勢(shì)以0度為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量)，其熱電勢(shì)大小才與測(cè)量溫度是一定比例關(guān)系：若測(cè)量時(shí)，冷端的(環(huán)境)溫度變化，將影響測(cè)量準(zhǔn)確性。
為了彌補(bǔ)這樣產(chǎn)生的誤差，需要同時(shí)測(cè)量變送器連接點(diǎn)的溫度。微處理器在計(jì)算測(cè)量值的時(shí)候可以作出補(bǔ)償。
這種方式稱為冷端補(bǔ)償。
 
線性化
溫度元件通常不是線性的，為了保持信號(hào)處理必要的精度，將溫度曲線作某種程度的線性化。
下面的圖表可以反映熱電偶在一些測(cè)量點(diǎn)與“理想曲線”有明顯的偏移。微處理器將測(cè)量值與預(yù)存的熱電偶線性曲線進(jìn)行比較，計(jì)算出與其相對(duì)應(yīng)的“理想特性曲線”，再通過(guò)放大器得到線性的模擬量，最后在輸出級(jí)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬量，或轉(zhuǎn)換為可調(diào)節(jié)閥值的觸點(diǎn)輸出。
PT100的線性化可以采用簡(jiǎn)單的放大電路實(shí)現(xiàn)。首先是矯正峰值，再是信號(hào)偏移的矯正。
這樣所殘余的尖峰脈沖與負(fù)脈沖都是極為輕微的，在模塊的容差范圍之內(nèi)。
 
負(fù)載/負(fù)載電阻
負(fù)載是指在變送器或隔離放 大器輸出側(cè)的阻值，對(duì)于電流輸出負(fù)載一般為500Ω，對(duì)于電壓輸出負(fù)載一般為10KΩ。
 
電氣隔離/安全隔離
電氣隔離可被理解成在輸入回路、輸出回路、電源之間的電氣隔離，可以通過(guò)變壓器形式或光耦形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。隔離能防止對(duì)測(cè)量電路的沖擊，并能夠消除接地回路的影響，使信號(hào)不失真。
安全隔離是基于德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DINVDE 0106/第101部分。這個(gè)基本的標(biāo)準(zhǔn)是防止人身受到危險(xiǎn)電流的傷害，同時(shí)描述了對(duì)電氣設(shè)備的安全要求。