《電子技術(shù)應(yīng)用》
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信號調(diào)理模塊的原理與應(yīng)用

2016-07-13
來源:ZLG致遠(yuǎn)電子

  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(shí)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。

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  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,。

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  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,。

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  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(shí)現(xiàn)不同的輸出接口,。推薦型號如下:

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  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。

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  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(diǎn)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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