ACT20P係列信號隔離器

共模噪聲消除方式

• 通常傳感器發送的都是較小的信號，因而易受容性或感性設備的幹擾，比如電動機、變頻器或是其他功率切換設備。

  幅射噪音經常會幹擾測量值，並且會損壞控製係統中敏感的I/O卡，使用模擬信號隔離器後，就可以通過零電位差輸入有效地消除產生在兩條信號線間的共模噪聲。

有源隔離器/無源隔離器

• 有源隔離器由獨立的電源供電，以確保隔離器出色工作。根據應用情況輸入/輸出與電源之間相互隔離。三端隔離隻需要一個電源，這個電源與測量電路隔離。由於輸入與輸出回路隔離，因此即使在短路、浪湧或是極性顛倒的情況下，隔離器後端的電子設備也不會被損壞。輸入與輸出之間的隔離方式取決於傳輸率，一般采用光隔離或是磁隔離方式。有源隔離器的輸入/輸出不是相互作用的。比如：輸出端的負載變化不會影響輸入回路。

• 無源隔離器的工作電流由測量信號提供，其內部消耗電流極小，不影響信號的傳遞。

• 無論輸入側或輸出側都會對其供電產生影響。隔離是通過磁隔離來實現的，其優點在於：不受網絡影響、**度很高、信號延遲短及耗電小。無源隔離器的輸出端負載的變化會影響輸入端電路。

接地回路

• 電源的負端通常會接地。如果輸入信號是由另外的電源供電或是傳感器本身已經接地，瞬態電流將流過沿接地導體之間產生的地電位差所形成的回路，從而幹擾正常信號。模擬信號隔離器放大器可以消除接地回路對測量信號的幹擾與影響。

兩端隔離

• 較為簡單的模擬信號隔離形式是兩端隔離，它隔離輸入回路與輸出回路，同時有兩端輔助電源分別加在這兩側。根據隔離器的設計及測量的隔離參數決定了這種方式實現電氣隔離或***隔離。①

• 對於4~20mA的電流信號，隔離器具有輸入回路供電模塊。因此無需在輸入側施加額外的電源。②

• 如果輸入/輸出回路施加同一電源，兩端隔離器可以被當作一個簡單的信號轉換器。對於無需隔離，隻要信號轉換的場合，這是很有用的功能。

三端隔離

• 較為通用的信號隔離形式是三端隔離。

• 通過光耦合或磁耦合的形式將輸入與輸出隔離。根據電氣間隙、爬電距離和隔離器技術參數確定隔離電平。舉例來說，輸入信號通過脈寬調製器轉換成頻率信號，在輸出側解調為模擬量，經過放大器產生一個標準的模擬信號。

• 外部電源由一個電氣隔離的DC/DC轉換器向輸入和輸出回路供電。它的參數、間隙和爬電距離也決定了隔離電平。這種輸入/輸出、輸入/電源、輸出/電源相互隔離的通路就是所謂的三端隔離。

溫度信號測量方法 — 熱電阻

• 溫度測量使用熱電阻(RTD)來檢測溫度，電流隻有1.5mA左右，通過放大器來測量電阻上的壓降(二線製)。

• 為了彌補導線長度造成的影響可使用三線製(有返回補償導線)來測量。

• 為了使測量更為**可使用四線製(把供電/返回導線的壓降都考慮到測算中)。

溫度信號測量方法 — 熱電偶

• 溫度測量也可使用熱電偶，通過兩種不同合金的接觸而產生電勢，並通過微分放大器修正信號。

• 較為經濟的方式是將信號通過後續放大電路轉換為標準輸出。

• **的測量模塊是通過微處理器來處理測量信號，同時修正信號(通過濾波、線性化)。

熱電偶冷端補償

• 熱電偶測量溫度時要求其冷端(測量端為熱端，通過引線與測量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變(熱電勢以0度為標準測量)，其熱電勢大小才與測量溫度是一定比例關係：若測量時，冷端的(環境)溫度變化，將影響測量準確性。

• 為了彌補這樣產生的誤差，需要同時測量變送器連接點的溫度。微處理器在計算測量值的時候可以作出補償。

• 這種方式稱為冷端補償。

線性化

• 溫度元件通常不是線性的，為了保持信號處理必要的精度，將溫度曲線作某種程度的線性化。

• 下麵的圖表可以反映熱電偶在一些測量點與“理想曲線”有明顯的偏移。微處理器將測量值與預存的熱電偶線性曲線進行比較，計算出與其相對應的“理想特性曲線”，再通過放大器線性的模擬量，在輸出級轉換為標準的模擬量，或轉換為可調節閥值的觸點輸出。

• PT100的線性化可以采用簡單的放大電路實現。首先是矯正峰值，再是信號偏移的矯正。

• 這樣所殘餘的尖峰脈衝與負脈衝都是極為輕微的，在模塊的容差範圍之內。

負載/負載電阻

• 負載是指在變送器或隔離放 大器輸出側的阻值，對於電流輸出負載一般為500Ω，對於電壓輸出負載一般為10KΩ。

電氣隔離/***隔離

• 電氣隔離可被理解成在輸入回路、輸出回路、電源之間的電氣隔離，可以通過變壓器形式或光耦形式來實現。隔離能防止對測量電路的衝擊，並能夠消除接地回路的影響，使信號不失真。

• ***隔離是基於德國標準DINVDE 0106/第101部分。這個基本的標準是防止人身受到危險電流的傷害，同時描述了對電氣設備的***要求。

開關頻率

• 開關頻率反映的是隔離放大器的動態傳輸特性。

• 給定頻率(-3dB)是個極限值，此處會有一個信號的突變。

• 開關頻率升高會導致一個瞬時的高頻傳輸，這將破壞真實信號。

遲滯

• 遲滯指的是ON與OFF切換值的百分比差異，它不能低於給定的小值，否則指定的切換無法實現。

斷線檢出

• 如果使用了帶斷線檢出功能的變送器，輸入信號將處於被監視狀態。當故障(斷線)產生時輸出超過額定範圍，下遊的控製電路就能分析到這一故障。

響應時間

• 響應時間是指輸入信號從10%跳變到90%時輸出相應變化的時間。它與開關頻率直接相關(反比關係)

精度/溫度係數

• 精度是指測量儀器盡可能準確地傳輸數據的能力，它跟終值有關，並以環境溫度為條件(23˚C)而給定數值。

   例如，一個RTD給定的精度是1%，測量範圍為0~200˚C，那麽在其整個測量範圍內的有效誤差就為：

                  200 * 1% = +/-2K

• 溫度係數反映了測量儀器因環境溫度變化而產生的偏移。它以百分比或是ppm/K的形式給出。

    例如，一個RTD的精度是1%，測量範圍是0~200˚C，溫度係數是250ppm/K，假如儀器工作在40 ˚C的環境之中，那麽它的**誤差在其整個測量範圍內為：[(40˚C - 23˚C) * 250ppm/K+1%] * 200K= +/-2.85K