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信號(hào)隔離器造成模擬信號(hào)失真的原因
     隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,市場(chǎng)上出現(xiàn)了許多信號(hào)隔離器,它除具有常規(guī)信號(hào)隔離器的優(yōu)異性能外,特加入了CPU控制單元,具有現(xiàn)場(chǎng)可編程功能(即輸入型)及通信功能。全新信號(hào)隔離器一方面能解決接地環(huán)路和設(shè)備互聯(lián)時(shí)產(chǎn)生的地線參考點(diǎn)不同的問(wèn)題,另一方面能有效地去除線路在傳輸過(guò)程中可能受到的無(wú)限射頻和電磁干擾問(wèn)題。
 
    在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,生成過(guò)程的監(jiān)視和控制中要用到各種各樣的儀器儀表,會(huì)產(chǎn)生各種各樣的信號(hào),這些信號(hào)都要經(jīng)過(guò)互相傳遞和輸送的過(guò)程,因此如何保證這些信號(hào),特別是模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中不失真將成為系統(tǒng)調(diào)試中必須解決的問(wèn)題。
 
    只有當(dāng)控制裝置和分布在現(xiàn)場(chǎng)的傳感器和執(zhí)行器之間的模擬信號(hào)傳輸*并且不失真時(shí),全新信號(hào)隔離器才能保證過(guò)程控制安全可靠。尤其是小功率的模擬信號(hào)在干擾大的工業(yè)環(huán)境中傳輸時(shí)受各種外部干擾信號(hào)的影響,它們需要一條可靠的傳輸通道。
 
    信號(hào)隔離器的主要功能就是限制安全場(chǎng)所的危險(xiǎn)能量進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所,及限制送往危險(xiǎn)場(chǎng)所的電壓和電流。由于隔離式安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施,不僅能防止危險(xiǎn)能量從本安端子進(jìn)入危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng),提高系統(tǒng)的本安防爆性能,而且還增加了系統(tǒng)的抗干擾能力,大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
 
    1、信號(hào)隔離器應(yīng)安裝在安全場(chǎng)所,并環(huán)境條件能滿足本手冊(cè)中的“使用條件”的要求。
 
    2、信號(hào)隔離器本安端(藍(lán)色標(biāo)記)和非本安端電路的接線導(dǎo)線在匯線槽中應(yīng)分開鋪設(shè),各自采用獨(dú)立的保護(hù)套管。本安側(cè)的配線套管內(nèi)不允許有其它電源線,包括其本安電路使用的電源線。
 
    3、通往危險(xiǎn)場(chǎng)所的導(dǎo)線應(yīng)選用有藍(lán)色標(biāo)記的本安導(dǎo)線,導(dǎo)線線的軟銅面積必須大于0.5mm2,絕緣強(qiáng)度應(yīng)大于500V。
 
    4、在對(duì)隔離式安全柵進(jìn)行通電調(diào)試前,必須注意隔離式安全柵的型號(hào)、接線方法、線路極性等,是否符合設(shè)計(jì)及產(chǎn)品要求中的規(guī)定,否則可能對(duì)人身及設(shè)備造成傷害。
 
    5、信號(hào)隔離器嚴(yán)禁用兆歐表測(cè)試隔離安全柵端子之間的絕緣強(qiáng)度。如要檢查系統(tǒng)的絕緣強(qiáng)度,應(yīng)先斷開全部的接線,否則可能引起安全柵內(nèi)部快速熔斷器熔斷。
 
    信號(hào)隔離器造成模擬信號(hào)失真的原因:
 
    1、接地環(huán)路問(wèn)題:如下圖所示,當(dāng)過(guò)程環(huán)路中有兩處或兩處以上接地電阻不相等時(shí),就會(huì)產(chǎn)生接地環(huán)路,過(guò)程信號(hào)就會(huì)失真。
 
    接地環(huán)路
 
    要使信號(hào)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(hào)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(hào)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(huì)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(cè)量回路相互連接問(wèn)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(hào)回路而升高。在這種相互連接的測(cè)量回路中,由于線間電阻的不斷增加,必然會(huì)引起參考電壓的不斷升高。
 
    3、電磁干擾問(wèn)題:這是比較常見的干擾,特別是在長(zhǎng)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(cè)量回路中相互參雜的情況。
 
    全新信號(hào)隔離器解決這些問(wèn)題的方案主要有三種:
 
    方案是現(xiàn)場(chǎng)儀表不接地,使過(guò)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(cè)量精度或確保人身安全,某些設(shè)備可能因?yàn)殚L(zhǎng)期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點(diǎn)。
 
    方案是使兩接地點(diǎn)的電勢(shì)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。
 
    方案是在過(guò)程環(huán)路中使用信號(hào)隔離器。信號(hào)隔離器采用隔離技術(shù),斷開過(guò)程環(huán)路中的直接電路(直流通路)但又不影響過(guò)程信號(hào)的正常傳輸,從而*解決了上述問(wèn)題。
 
    當(dāng)然,我們也可以用信號(hào)隔離器鍵或帶隔離能力的變送器實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離,但它們價(jià)格昂貴,而且他們的隔離強(qiáng)度、抗無(wú)限射頻/電磁干擾指標(biāo)及應(yīng)用靈活性比信號(hào)隔離器差,更不可能像信號(hào)隔離器那樣還可解決信號(hào)轉(zhuǎn)換及信號(hào)分配等問(wèn)題。
 
    信號(hào)隔離器原理目前,信號(hào)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(hào)隔離器至今已有40多年的歷史,早期的信號(hào)隔離器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(zhǎng),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(lái)逐漸出現(xiàn)了利用光耦合器生產(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(jiǎn)單,成本低廉,但相對(duì)于信號(hào)隔離器隔離方式壽命略短。
 
    在一些現(xiàn)場(chǎng)干擾較大,工藝要求較高場(chǎng)合出現(xiàn)了變壓器與光電聯(lián)合方式的信號(hào)隔離器,它的隔離能力、抗無(wú)限射頻和電磁干擾能力更強(qiáng)。比如生產(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。
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