信號隔離器的作用

　　信號隔離器的作用
　　
　　一、現(xiàn)場遇到的干擾
　　
　　1.地環(huán)流干擾
　　
　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中實現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種自動化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，他們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、毫安級的小信號；又有幾十伏，數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號；既有低頻直流信號，也有高頻脈沖信號等等，構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間傳輸相互干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作，出現(xiàn)這種情況除了每個儀器、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響，還有一個十分重要的原因就是各種儀器設(shè)備根據(jù)要求和目的都需要接地,例如為了安全，機(jī)殼需要接大地；為了使電路正常工作，系統(tǒng)需要有公共參考點(diǎn)；為了抑制干擾加屏蔽罩，屏蔽罩也需要接地，但是由于儀表和設(shè)備之間的參考點(diǎn)之間存在電勢差（也就是各設(shè)備的共地點(diǎn)不同）因而形成“地環(huán)流”、“接地環(huán)流”問題是在系統(tǒng)處理信號過程中必須解決的問題。
　　
　　2.自然干擾
　　
　　雷電是一種主要的自然干擾源，雷電產(chǎn)生的干擾可以傳輸?shù)綌?shù)千公里以外的地方。雷電干擾的時域波形是疊加在一串隨機(jī)脈沖背景上的一個大尖峰脈沖。宇宙噪音是電離輻射產(chǎn)生的，在一天中不斷變化。太陽噪音則隨著太陽活動情況的劇烈變化。自然界噪聲主要會對通訊產(chǎn)生干擾，而雷電能量尖蜂脈沖可以對很多設(shè)備造成損壞，應(yīng)該加以避免或降低損壞程度，減少損失。
　　
　　3.人為干擾
　　
　　電磁干擾產(chǎn)生的根本原因是導(dǎo)體中有電壓或電流的變化，即較大dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能夠使導(dǎo)體產(chǎn)生電磁波輻射。一方面，人們可以利用這一特點(diǎn)實現(xiàn)特定功能，例如，無限通信、雷達(dá)或其他功能，另一方面，電子設(shè)備在工作時，由于導(dǎo)體中的dv/dt或di/dt會產(chǎn)生伴隨電磁輻射。無論主觀上出于什么目的，客觀上對電磁環(huán)境造成了污染。還有工廠企業(yè)在生產(chǎn)過程中會經(jīng)常有一些大型的設(shè)備（電機(jī)、變頻器）頻繁開關(guān)，他們也會造成一些容性、感性的干擾，也將影響儀器儀表正常顯示或采集。凡是有電壓電流突變的場合，肯定會有電磁干擾存在。數(shù)字脈沖電路就是一種典型的干擾源，隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用,電磁污染情況會越來越嚴(yán)重.
　　
　　二、解決各種干擾的方法
　　
　　首先干擾的三要素是干擾源、敏感源和耦合路徑，這三要素缺少一個，電磁兼容問題都不會存在。因此要從這三要素入手。找出zui方便的解決方法，一般干擾源和敏感源是沒辦法解決的，通常是從耦合路徑想辦法，也是zui常用的方法。如加屏蔽、加濾波等手段。而處理環(huán)流zui常見也zui為麻煩，現(xiàn)在以此為探討話題。
　　
　　*種方法：所有現(xiàn)場設(shè)備不接地，使所有過程環(huán)路只有一個接地點(diǎn)，不能形成回路，這種方法看似簡單，但實際應(yīng)用中往往很難實現(xiàn)，因為某些設(shè)備要求必須接地才能保證測量精度或人身安全，某些設(shè)備可能因為長期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點(diǎn)。
　　
　　第二種方法：使兩接地點(diǎn)的電勢相同，但由于接地的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化眾多因素的影響，這種方法在其實在實際中也無法完做到。
　　
　　第三種方法：在各個過程環(huán)節(jié)中使用信號隔離器，斷開過程環(huán)路，同時又不影響過程信號的正常傳輸，從而*解決地環(huán)路的問題。
　　
　　三、采用信號隔離器的*性
　　
　　在各個過程環(huán)路中使用信號隔離器辦法可以用DCS或PLC等隔離卡件或者現(xiàn)場帶的隔離的變送器（部分設(shè)備可以做到），也可以用信號隔離器來實現(xiàn)。比較起來，用信號隔離器有以下優(yōu)點(diǎn)：
　　
　　1.絕大部分情況，采用信號隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜
　　
　　2.信號隔離器比隔離卡件在隔離能力、抗電磁干擾等方面性能更加*
　　
　　3.信號隔離器應(yīng)用靈活，而且它還有信號轉(zhuǎn)換和信號分配及接口轉(zhuǎn)換等功能，使用起來更加方便
　　
　　4.信號隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互*獨(dú)立、構(gòu)成系統(tǒng)的配置、日常維護(hù)更加方便。
　　
　　四、信號隔離器的作用
　　
　　1.隔離作用：
　　
　　工業(yè)信號為什么要隔離？由于工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境條件是很復(fù)雜的，各種干擾（天體放電干擾、電暈電火花放電干擾、電氣設(shè)備頻率干擾、感應(yīng)干擾）通過不同的耦合方式（電容耦合、電磁耦合、共阻抗耦合、漏電流耦合）進(jìn)入測量系統(tǒng)，使測量結(jié)果偏離準(zhǔn)確值，嚴(yán)重時會讓測量系統(tǒng)不能工作，因此要對工業(yè)信號進(jìn)行干擾抑制，也就是采取隔離措施，隔離器就派上用場了。
　　
　　什么是隔離？隔離就是破壞干擾途徑、切斷干擾耦合通道，從而達(dá)到抑制干擾的一種技術(shù)措施。常用的隔離方法有：電磁隔離、調(diào)制隔離、光電隔離。
　　
　　2.變換作用：
　　
　　將一種形式的信號轉(zhuǎn)換成另一種形式的信號。
　　
　　a、將各種物理量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制信號：比如溫度信號轉(zhuǎn)換成4-20mA信號，交流800V電壓信號轉(zhuǎn)換成0-10號、直流1A電流信號轉(zhuǎn)換成0-5號等
　　
　　b、標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換：比如4-20mA轉(zhuǎn)1-5V
　　
　　3.放大作用、遠(yuǎn)傳作用
　　
　　將一些微弱的毫伏級信號放大成易處理的標(biāo)準(zhǔn)信號，將易受干擾的電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號，以利于信號遠(yuǎn)傳，像4-20mA信號可以傳1000米。
　　
　　4.保安作用：
　　
　　加設(shè)隔離變送器可以保護(hù)上位重要控制器件的安全，比如PLC、工控機(jī)、采集卡、儀表等，隔離器的隔離作用可以保護(hù)其他貴重器件的安全，以免損壞。
　　
　　五、工作原理：
　　
　　首先將變送器或儀表的信號，通過半導(dǎo)體器件調(diào)制變換，然后通過光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前原信號，同時對隔離后信號的供電電源進(jìn)行隔離處理。保證變換后的信號、電源、地之間獨(dú)立。
　　
　　功能：
　　
　　1.保護(hù)下級的控制回路。
　　
　　2.消弱環(huán)境噪聲對測試電路的影響。
　　
　　3.抑制公共接地、變頻器、電磁閥及不明脈沖對設(shè)備的干擾；同時對下級設(shè)備具有限壓、額流的功能是變送器、儀表、變頻器、電磁閥PLC/DCS輸入輸出及通訊接口的忠實防護(hù)。
　　
　　4.導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，易于安裝，可有效的隔離：輸入、輸出和電源及大地之間的電位。能夠克服變頻器噪聲及各種高低頻脈動干擾。