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信號調(diào)理模塊的原理與應(yīng)用

來源: 發(fā)布時間:2017-07-29 08:42:04 次瀏覽
信號調(diào)理模塊或稱隔離變送器,是采用光電、磁電等隔離技術(shù),實現(xiàn)輸入輸出信號相互隔離轉(zhuǎn)換的裝置。因其抗干擾能力強(qiáng),傳輸精度高,廣泛應(yīng)用于儀器儀表、油田、石化加工、裝備制造等領(lǐng)域,是工業(yè)控制系統(tǒng)中重要的組成部分。
 
一、什么是信號調(diào)理模塊
信號調(diào)理模塊本質(zhì)上就是隔離放大器,其主要作用就是用于信號的放大和前端電路的保護(hù),由于它本身的隔離電壓很高,極大的提升了測量設(shè)備在惡劣條件下使用不被擊穿的性能。在工業(yè)自動化領(lǐng)域主要是對電壓電流、AC交流、4-20mA、0-5V、mV毫伏、PWM脈沖、Hz頻率、Pt100熱電阻、正弦波、方波、電位器、轉(zhuǎn)速等各種信號進(jìn)行變送、轉(zhuǎn)換、隔離、放大、遠(yuǎn)傳的集成電路,可與各種工業(yè)傳感器配合使用,滿足用戶本地監(jiān)視遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的需求,同時提高系統(tǒng)的適應(yīng)度和環(huán)境可靠性,對工業(yè)生產(chǎn)具有不可小覷地作用。
 
 
圖 1 信號調(diào)理模塊
 
二、信號調(diào)理模塊的三隔離概念
信號調(diào)理的三隔離指的是:信號的輸入和輸出之間隔離;電源的輸入和輸出之間隔離;信號通道和電源通道之間隔離。如圖 2所示。
 
圖 2 信號調(diào)理的三隔離概念
     
三隔離對產(chǎn)品而言,電源和信號傳輸之間有高阻斷開,降低相互影響,信號的隔離讓地環(huán)路、前后級的相互影響也盡量阻隔。
 
三、信號調(diào)理的隔離傳輸應(yīng)用
如圖 3所示,MCU處理數(shù)字溫度、濕度傳感器的信號,處理完畢后,通過信號調(diào)理模塊隔離,再傳送出去,以便跟現(xiàn)場的電流輸入,或電壓輸入型電力儀表相連,同時具備隔離的功能,防止傳感器前端的干擾信號串入現(xiàn)場的電力儀表、PLC,DCS等。
 
圖 3 信號調(diào)理的隔離傳輸應(yīng)用
 
一般,MCU處理后的溫度、濕度信號,會通過DA轉(zhuǎn)為電壓模擬量,而現(xiàn)場的儀表、DCS等,可能需要電流輸入信號,或電壓輸入信號,對此,可選用對應(yīng)的信號調(diào)理模塊實現(xiàn)不同的輸出接口。推薦型號如下:
 
 
四、傳感器前端的應(yīng)用
有些電力系統(tǒng)的溫濕度采集應(yīng)用中,采用模擬量輸出的溫/濕度傳感器,MCU離傳感器比較遠(yuǎn),溫度、濕度傳感器的信號傳到MCU處時,因傳感器的信號較小,且線路較長,引入了額外的干擾,有用的信號可能被干擾信號淹沒。
 
此時,如圖 4所示,在傳感器和MCU之間,使用電流輸出型的ZCM模塊,將傳感器的電壓信號隔離轉(zhuǎn)換成電流信號,送給MCU處理,在對信號進(jìn)行放大隔離的同時,還可大大增強(qiáng)信號的傳送距離,降低信號的失真。
 
圖 4 傳感器前端的應(yīng)用
 
MCU處理完現(xiàn)場的溫濕度信號后,可能需要跟其他傳感器采集的節(jié)點組成網(wǎng)絡(luò),最終傳到中控室,或由某個MCU集中處理。工業(yè)現(xiàn)場的組網(wǎng)一般采用RS-485或CAN總線,此時,可采用RSM485模塊和CTM隔離CAN收發(fā)器,組成一個穩(wěn)定可靠的現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡(luò)。相關(guān)產(chǎn)品信息如下:
 
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