信号隔离器及无源信号隔离器

信号隔离器

信号隔离器是将输入单路或双路电流或电压信号，变送输出隔离的单路或双路线性的电流或电压信号，并提高输入、输出、电源之间的电气隔离性能。

信号隔离器作用原理

在工业生产过程中实现监视和控制需要用到各种自动化仪表、控制系统和执行机构，它们之间的信号传输既有微弱到毫伏级、微安级的小信号，又有几十伏，甚至数千伏、数百安培的大信号；既有低频直流信号，也有高频脉冲信号等等，构成系统后往往发现在仪表和设备之间信号传输互相干扰，造成系统不稳定甚至误操作。出现这种情况除了每个仪表、设备本身的性能原因如抗电磁干扰影响外，还有一个十分重要的因素就是由于仪表和设备之间的信号参考点之间存在电势差，因而形成“接地环路”造成信号传输过程中失真。因此，要保证系统稳定和可靠的运行，“接地环路”问题是在系统信号处理过程中必须解决的问题。
解决“接地环路”的方法
根据理论和实践分析，有三种解决方案：

第1种方案：使两接地点的电势相同，但由于接地点的电阻受地质条件及气候变化等众多因素的影响，这种方案其实在实际中无法完全能做到。


第2种方案：在各个过程环路中使用信号隔离方法，断开过程环路，同时又不影响过程信号的正常传输，从而彻底解决接地环路问题。

第3种方案：所有现场设备不接地，使所有过程环路只有一个接地点，不能形成回路，这种方法看似简单，但在实际应用中往往很难实现，因为某些设备要求必须接地才能保证测量精度或确保人身安全，某些设备可能因为长期遭到腐蚀和磨损后或气候影响而形成新的接地点。

信号隔离器技术特点

信号隔离器采用了先进的数字化技术，在对高、低频干扰信号的抑制方面均有着优异表现，即使在大功率变频控制系统中依然能够可靠应用，内部采用数字化调校、无零点及满度电位器、自动动态校准零点、温度漂移自动补偿等诸多先进技术，并符合IEC61000-4-4：1995中所规定的第四类（恶劣工业现场）环境对产品的抗电磁干扰要求，这一系列技术的应用使产品的稳定性及可靠性得到科学的保证。以上各项技术领先国际先进水平。

信号隔离器技术参数

◇系统传输准确度：±0.2%×F·S
◇温度漂移：≤0.005%F·S/℃
◇液晶数字显示位：双行四位显示，浮点小数。
◇显示分辨率：±末位1个字
◇工作温度：工业级标准-10～+55℃
◇输入阻抗：电流：100Ω；电压：500KΩ
◇电流输出允许外接的负载阻抗：4-20mA输出时0-500Ω；0-10mA输出时 0-1kΩ，需要更大的负载能力请在订货时说明。
◇电磁兼容：符合IEC61000-4-4：1995中所规定的第四类（恶劣工业现场）环境对产品的抗电磁干扰要求。
◇输入/输出/电源/通讯/双路间绝缘强度：≥1500V
◇储运环境温度：-40～+80℃
◇相对湿度：10-90%RH（40℃时）
◇供电电源： 交流：AC　95-265V 直流：DC　12-32V（反接保护）
◇输入功率：0.9-1.8W
◇通讯接口：RS232或RS485，MODBUS软件协议（选配）。
◇外形尺寸：宽×高×深：22.5×100×115mm
◇净 重：140g±20g

无源信号隔离器

     生产过程监视和控制要用到各种自动化仪表、计算机及相应的执行机构。过程中的信号既有微弱到毫伏级的小信号，又有数十伏的大信号。从频率上讲，有直流低频范围的，也有高频的。仪表设备间的互相干扰就成为系统调试中必须要解决的问题。除磁屏蔽之外，解决各种设备的“地”，即信号参考点的电位差，将成为重要的课题。因为设备之间的信号互传互送，那就存在信号参考点的问题，理想化的情况是所有设备仪表的参考点之间的电位差为“零”。但是在实际环境中几乎是不可能的，这里面除了各个设备仪表“地”之间的连线电阻产生的电压降之外，还有导线接点电阻的变化等，导致各个“地”之间有差别。
为了解决各种仪表设备之间因接地而引起的相互干扰，通常采用隔离器来解决。隔离器的作用就是使仪表设备之间的连接在电气上完全隔离，换句话说，就是使输入与输出之间没有共同的“地”，因此就不会影响信号的正常传输。
隔离器可分为有源隔离器和无源隔离器。

下面介绍无源隔离器的形式：

1.输出回路供电隔离，并对输入配电型对于这种隔离技术，输入输出组件线路所需的电能均来自输出端，输出端是以回路供电的方式获得电能（例如，PLC输入卡），回路电流通常是4~20mA标准信号，在此作为输出信号。

2，输入端回路供电隔离型
对于这种隔离技术，输入输出组件线路所需的电能均来自于输入端，输入端是以回路供电的方式提供电能，回路电流通常是4～20mA标准信号，在此作为输入信号（例如，PLC输出卡），输入信号经隔离后通过输出端提供给执行器或调节器。回路供电隔离器无需附加辅助电源，使用方便。

3．输出端回路供电隔离型
对于这种隔离技术，输入输出组件线路所需的电能均来自与输出端，输出端是以回路供电的方式获得电能（例如，PLC输入卡），回路电流通常是4～20mA标准信号，在此作为输出信号。
输入端可以是各种传感器的信号，也可以是4～20mA标准信号。这种技术的重要特点是流向输出端的信号电流不仅要向隔离单元供电，而且它还要供给隔离器的负载。（例如PLC输入卡的输入电阻）。

    输入端还需要从输出端获得电能作为辅助电源，即为配电电压，该电压供各种变送器使用，变送器输出电流就是隔离器的输入电流。
这种隔离方式的隔离器很方便用于变送器与PLC或DCS之间的隔离。采用回路供电的PLC或DCS 输入卡就不需要另外的辅助电源。