信(xìn)号隔離器的(de)原理與(yǔ)作用

更新更新(xīn)時間:2020-08-29      點擊(jī)次數(shù):1708

1:系統産生幹擾的原因

在工業(yè)生産過(guò)程中實現監視和控制需要用到各種自動化(huà)儀表、控制(zhì)系統和執行機構(gòu),它們之間的信(xìn)号傳(chuán)輸既有微弱到毫伏(fú)級、毫安級的小(xiǎo)信号;有有幾十伏,甚至數(shù)千伏、數百安培的大信号;既有低(dī)頻直流(liú)信(xìn)号,也有高頻脈沖信号等等,構成系統後往往(wǎng)發現在儀表和設備之(zhī)間傳輸相互幹擾,造成系統不穩定甚至誤操作.出現這種(zhǒng)情況除了每(měi)個儀表、設備本(běn)身(shēn)的性能原因如抗電磁(cí)幹擾影響外,還有一個十分重(zhòng)要的原因(yīn)就是各種儀器設備根據要求和目的都需(xū)要(yào)接地,例如爲了安全,機殼(ké)需要接大(dà)地;爲了使電路正常工作,系統要有公共(gòng)參考點(diǎn);爲了抑制幹擾加屏(píng)蔽罩,屏蔽罩也需要接地.但是由于(yú)儀表(biǎo)和設備之間的參考點(diǎn)之間存在電勢差(也就是(shì)各設備的共地點不同)因而形成“地環流”、“接地環路”問題是(shì)在系統信号處理過程中必須(xū)要解決的問題.如圖1所(suǒ)示,A爲被測信号的接地點,B爲測試系統的接地(dì)點.這樣就形成由A地經信号線(xiàn)到測試系統,在通入(rù)B地,并由此地進入大地回到A點,就形成地環流.地環流地(dì)測試信号形成幹擾(rǎo),當環流很大時,至使A,B兩點出現很高(gāo)的共摸噪(zào)聲電壓,并(bìng)通過分布參數耦合到信号線,或直接連接到電平信号線上(shàng),将産生很大的串模(mó)幹擾(rǎo),甚至損壞接口電路及設備.因此,不(bú)可掉以輕心,必須嚴加防範!

2:自然幹擾

雷電是一種主要(yào)的自(zì)然幹擾源,雷電産生的幹擾可(kě)以傳輸(shū)到數千公裏以外的地方。雷電幹擾的時域波形是疊加在一竄随機脈沖(chòng)背景上的一個大尖峰脈沖。宇宙噪聲是(shì)電離輻射産生的,在一天中不斷變化。太陽噪聲則随着太陽活動情況劇烈(liè)變化(huà)。自然界噪聲主要會(huì)對通信造成幹擾而雷(léi)電能量尖峰脈沖(chòng)可以對很多設備造成損壞,應該加以避免或降低(dī)損(sǔn)壞程度(dù),減少(shǎo)損失(shī)。

(3):人爲幹擾

電磁幹擾産(chǎn)生的根本原因是導體中有電壓或電(diàn)流的變化(huà),即較大的dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能夠(gòu)使(shǐ)導體産生電磁波輻射。一方面,人們可以利用這一特點實現特定功能,例如,無線通(tōng)信、雷達或其他功能,另一方面,電子(zǐ)設備在工作時,由于導體中的dv/dt或di/dt會産生伴随(suí)電磁輻(fú)射。無論主觀上出于什麽目的,客觀(guān)上對電磁環境造(zào)成了(le)污染。還有工廠企業在生産過(guò)程中會經常有一些大型的設備(電機、變頻器等)頻繁開關,它們也會造成一些容(róng)性、感性的幹擾,也将(jiāng)影響(xiǎng)儀器儀表正常顯示(shì)或采集。凡(fán)是有(yǒu)電壓電流突變的場(chǎng)合,肯(kěn)定會有電磁幹擾存在。數字脈電路就是一種(zhǒng)典(diǎn)型的幹擾源。随着電子(zǐ)技術的廣泛應用,電磁污(wū)染情況會越來越嚴(yán)重。

2:解決各(gè)種幹擾的方法

首先幹擾的(de)三要素是幹擾源、敏感源和(hé)耦合路徑,這三(sān)要素缺少一個,電磁兼容(róng)問題都不會存(cún)。因此要從這三要素入手。找出方便的解(jiě)決辦法,一般幹擾源(yuán)和敏感源是沒辦法解(jiě)決(jué)的,通(tōng)常是從耦合路徑想辦法,也是常用(yòng)的辦法。如加屏蔽、加濾波等手段。而處理地環流(liú)爲常見也爲麻煩,現在(zài)以此爲探讨話題。

(1)*種方法:所有現場設備不接(jiē)地,使所(suǒ)有過(guò)程環路(lù)隻有(yǒu)一個接地點,不能形成回路,這種方法(fǎ)看似(sì)簡單。但實際(jì)應用中往往很難實現,因爲某些設備要求必須接地才能保證測(cè)量精度或人身安全,某些設備可能(néng)因爲長期遭到腐蝕(shí)和磨損後或氣候影響而形成新的接地(dì)點。
(2)第(dì)二(èr)種方法:使兩接地點的(de)電勢相同(使V1=V2),但由于接地的電(diàn)阻受地質條件及氣(qì)候變化等衆多因素的影響,這種方法其實在實際中也無法完做到。
(3)第三種方法:在各個過程環節中使用信号隔離器,斷開過程環(huán)路,同時 又不影響過程(chéng)信号的正常傳輸,從而*解決地(dì)環路的問題(tí)在各個過程環路(lù)中使用(yòng)信号(hào)隔離辦法可以用DCS或(huò)PLC等隔離卡件或者現場帶的隔離的變送器(分設(shè)備可以做到),也可以用信号隔離器來實現(xiàn)。比較起來,用信号(hào)隔(gé)離器有以下優點:

絕(jué)大部分情況,采用信号隔(gé)離器+非(fēi)隔離卡件比采用隔離(lí)卡件便宜(yí)
信号隔離器比隔(gé)離卡件在隔離能(néng)力、抗電磁幹擾等方面性能更加*
信号隔離器應用靈活,而且它(tā)還有信(xìn)号轉換和信号分配及接口轉(zhuǎn)換等(děng)功能,使用起來更(gèng)加方(fāng)便
信号隔離器通常有單通道、雙(shuāng)通道(dào)、通道間(jiān)相互*獨立,構成系統的配置、日常維護更加方便

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