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号隔离器又名隔离器、号转换器、号调理器,是工业控制系统中重要组成部分, 号隔离器是一种采用光电隔离原理或者磁电隔离原理,将输入号进行隔离和转换后输出的电子设备。号隔离器采用了先进的数字化技术,在对高、低频干扰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,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。
什么是号隔离器
有源号隔离器
有源号隔离器是一种将(传感器输出)模拟电压或电流号经隔离转换成精度、线性度相匹配的混合集成电路。产品主要用于工业控制系统中模拟号输入输出控制,系统内部通过DSP、PLC的DA转换输出号来显示和控制其它装置的可调输出,现场工作电压、电流和各种运行参数的监测及系统外部增加4-20毫安(0-20毫安)/0-5V标准号接口等。该IC为标准Sip12 Pin符合UL-94的阻燃封装,占用PCB板面积少。装入仪器内部可以并联安装实现多路号的监测、隔离和转换。与光电隔离的产品相比具有更好的精度、线性度和温漂特性,并可实现零点、增益、满度免调节,方波用户现场使用及增强可靠性和稳定性。
无源号隔离器
无源号隔离器无需外供电源,从输入号上获取少许能量,实现号隔离。可以与各种工业传感器、现场仪表配合,取回参数号,隔离变送传输,满足用户本地远程数据的需求。
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”,因此就不会影响号的正常传输。
国电中自新型号隔离器和栅简介
作为工业现场与控制室仪表之间的号隔离变送器设备,号隔离器和栅一直发挥着重要的作用,是工业控制系统中重要的组成部分。随着技术的进步,无论是现场的一次仪表,还是控制系统,都发生了变化,号隔离器和栅也需要进一步发展适应更高的要求。北京国电中自电气有限公司总结多年来的实践经验,对产品进行了改进,对隔离器和栅的性能进行了,以满足市场的需求。新型的隔离器和栅在性能和技术指标上都较过去有了更大的进步。
一、模块化的设计保证对市场的快速响应
隔离器和栅一般由输入号处理单元、隔离单元、输出号处理单元、电源等4部份构成。根据号的流向在输入或输出单元增加本质设计,从而构成隔离器和栅。
虽然实际应用中的隔离器和栅基本上都是由上述四个单元构成,但输入、输出的类型和数量的不同,组成了种类繁多的型号,为了满足市场的需求,越来越多的型号使得企业的生产负担加重,数量少品种多使得交货周期越来越长,也使得调试检验的成本增加。这些情况已经严重的阻碍了产品的市场推广。针对这种情况,宇通公司通过仔细的分析,采用模块化的设计方法,将隔离器和栅划分为七种功能模块,从而比较好的解决了上述问题。模块化的设计方法极大的解决了产品加工、调试、老化、库存的压力,产品的一致性好,质量得到提高。从根本上解决了品种多数量少给生产环节带来的压力,极大的缩短了交货周期。
二、低功耗设计
低功耗是电子产品设计永无止境的追求,伴随技术的发展,目前隔离器和栅的功耗与过去相比,已经减小许多,性能和技术指标也得到提高。
产品的功耗是各个功能单元功耗的总和,只有降低各个功能单元的功耗才能使得总得功耗降低,增加产品的热稳定性和寿命。隔离器和栅由输入、输出、隔离、电源、等单元构成,其中单元是无源的限压限流网络,技术上进行低功耗改进的可能性非常小。主要在输入、输出、电源、隔离四个单元进行技术改进。
号隔离器的工作原理及功能
号隔离器的工作原理及功能是什么?工作原理:
首先将变送器或仪表的号,通过半导体器件调制变换,然后通过光感或磁感器件进行隔离转换,然后再进行解调变换回隔离前原号,同时对隔离后号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的号、电源、地之间独立。
功能:
一:保护下级的控制回路。
二:消弱环境噪声对测试电路的影响。
三:抑制公共接地、变频器、电磁阀及不明脉冲对设备的干扰;同时对下级设备具有限压、额流的功能是变送器、仪表、变频器、电磁阀PLC/DCS输入输出及通讯接口的忠实防护。 DIN系列导轨结构,易于安装,可有效的隔离:输入、输出和电源及大地之间的电位。能够克服变频器噪声及各种高低频脉动干扰。号隔离器的主要类型有哪些?
隔离器:
工业生产中为增加仪表负载能力并保证连接同一号的仪表之间互不干扰,提高电气性能。需要将输入的电压、电流或频率、电阻等号进行采集、放大、运算、和进行抗干扰处理后,再输出隔离的电流和电压号,的送给二次仪表或plc\dcs使用。
配电器:
工业现场一般需要采用两线制传输方式,既要为变送器等一次仪表提供24V配电电源,同时又要对输入的电流号进行采集、放大、运算、和进行抗干扰处理后,再输出隔离的电流和电压号,供后面的二次仪表或其它仪表使用。栅:
一些特殊的工业现场(如燃气公司和化工厂)不但需要两线制传输,既提供配电电源又有号隔离功能,同时还需要具有火花防爆的性能,可靠地遏制电源功率、防止电源、号及地之间的点火,限流、降压双重限制号及电源回路,把进入危险场所的能量限制在定额范围内。号隔离器安装维护应注意哪些事项?
由于生产厂家不同,对隔离器的生产工艺、接线定义也不都相同,但使用场合基本相同,所以对产品的防护要求及维护基本相同。1. 使用前应详细阅读说明书。
2. 作为号隔离使用时,应将输入端串入环路电路中,输出端接取样回路。
3. 作为隔离配电使用时,应将输入端串入电源电路中,输出端接变送器。
4. 若不正常工作应先检查接线是否正确,注意电源有无及极性反正。
2 仪器结构与测温原理
2·1 测量原理
如图1所示,反射镜与探测器对称地置于待测表面法线的两侧。当反射镜不起作用时,探测器接收到的辐射能P1为
式中:D为光瞳口径,f′为光学接收系统的焦距,τ0为大气的传播系数,A为探测器的灵敏元面积,η为调制盘的调制系数,ελ为温度为T的待测目标在波长λ处的发射率,Lλ为温度为T的黑体在波长λ处的辐射出射度,τλ为光学系统对波长为λ的光的总透过率。
当反射镜起作用时,反射镜将红外辐射反射回待测区域的单色辐射能为
并结合式(1)或式(2),即可求出待测表面的温度。式(6)中,h为Planck常数,k为Boltzmann常数,c为光速。
2·2 仪器结构
该仪器主要由光学接收系统、号放大与处理系统及显示系统三部分组成。工作时,接收镜头接收到的光号(P1、P2),经窄带干涉滤光片滤光后,再经由PIN硅光电二极管构成的光电转换系统转换成电号。该号经前置放大、选频放大、脉宽压缩、模-数转换后送入8031单片机系统进行数据处理,计算出待测表面的发射率及温度。
电路中所需的各种触发与同步号,均由同步光电系统产生:透过调制盘上镶嵌的同步滤光片的光号,先经光电转换系统转变成电号,再经整形放大后送入8031单片机,适当延时后分别去触发、同步各个需要触发和同步的号。
调制盘的结构简图见图2。其中1、2、4号窗口贴的是波长为0·80μm的窄带干涉滤光片(带宽20nm)。3号窗口贴的是波长为1·00μm的滤光片,带宽约0·1μm(无严格要求)。5、6号窗口贴的是波长为1·00μm的滤光片(带宽也无严格要求)。调制盘的转速为1 200 r/min。
调制盘的具体调制情况如下:(1)当待测表面的光辐射透过3号窗口到达反射镜、并由反射镜反射后再次穿过3号滤光片回到待测区域时,1号窗口正对探测器。对于这种情况,反射镜不起作用。这是因为透过3号滤光片后又回到待测区域的光的中心波长为1·00μm,带宽约0·1μm。而1号窗口只能通过中心波长为0·80μm、带宽仅20 nm的光,因此探测器接收到的仅是“直射”能(P1);此时,由5号窗口透过的光辐射形成触发、同步号;(2)当待测表面的光辐射透过4号窗口到达反射镜、并由反射镜反射后再次穿过4号窗口回到待测区域时,2号窗口正对探测器。对于这种情况,反射镜起作用。探测器接收到的是“直射”能与“反射”能之和(P2);此时,由6号窗口透过的光辐射形成触发、同步号;(3)当待测表面的光辐射透过1号窗口到达反射镜时,3号窗口正对探测器。情况与(1)类似,不同的只是探测器接收到的是波长为1·00μm的光辐射。后续电路虽对该号进行放大处理,但因模-数转换电路没有触发号和同步号,因此不对其进行模-数转换;(4)当待测表面的光辐射透过2号窗口到达反射镜时,4号窗口正对探测器。情况与(3)类似,不同的只是探测器接收到的是波长为0·80μm的光辐射。后续电路虽对该号进行放大处理,但同样因模-数转换电路没有触发号和同步号,故不对其进行模-数转换。
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