生產(chǎn)過程監(jiān)視和控制要用到多種自動化儀表、計算機及相應執(zhí)行機構。過程中的信號既有微弱到毫伏級的小信號,又有數(shù)十伏的大信號,甚至還有高達數(shù)千伏、數(shù)百安培的信號要處理。從頻率上講,有直流低頻范圍的,也有高頻/脈沖尖峰。設備儀表間的互相干擾就成為系統(tǒng)調試中必須要解決的問題。除了電磁屏蔽之外,解決各種設備儀表的“地”,即信號參考點的電位差,將成為重要課題。因為不同設備、儀表的信號要互傳互送,那就存在信號參考點問題。換句話說,要使信號完整傳送,理想化的情況是所有設備儀表的信號有一個共同的參考點,即所有設備儀表信號的參考點之間電位差為“零”。但是在實際環(huán)境中,這一點幾乎是不可能的,這里面除了各個設備儀表“地”之間的連線電阻產(chǎn)生的電壓降之外,尚有各種設備儀表在不同環(huán)境受到的干擾不同,以及導線接點經(jīng)受風吹雨淋導致接點質量下降等諸多因素,致使各個“地”之間有差別。
工業(yè)現(xiàn)場儀表在工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中,既需要監(jiān)視前端傳感器傳遞的電信號,同時也需要將處理后的信號傳遞給控制中心主機,為了信號傳輸?shù)目煽颗c穩(wěn)定,必須要考慮各信號端口的隔離處理,以消除儀表接入系統(tǒng)后的地電位差問題。
工業(yè)現(xiàn)場儀表應用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中,其作用是,采樣現(xiàn)場傳感器信號,根據(jù)預設定的算法,計算采樣值獲得實際現(xiàn)場被監(jiān)視物理量的值,并將實際現(xiàn)場物理狀況通過通信總線或者4~20mA電流信號輸出到主控制中心。
信號調理,通過信號類型的轉換及信號放大將傳感器信號線性放大成滿足ADC采樣的信號類型及范圍,保證調理后的信號范圍和ADC信號輸入范圍匹配,從而保證ADC采樣精度。MCU將經(jīng)過ADC數(shù)字量化后的傳感器信號進行數(shù)字運算,經(jīng)過數(shù)字濾波,線性化運算等一系列的運算后獲得現(xiàn)場物理量的實際狀況,然后輸出到顯示面板,同時將獲得的現(xiàn)場物理量值按照線性比例輸出到DAC電路,DAC電路輸出電壓信號,要想形成4~20mA電流信號,還需要經(jīng)過輸出端的隔離放大器將電壓信號隔離調理成4~20mA的電流信號輸出。當然信號輸出端也需要設計EMC防護電路。
工業(yè)智能儀表一般都帶有通信接口,目前常見的有485通信接口,CAN通信接口,可以通過通信總線直接將現(xiàn)場物理量值以數(shù)字方式上傳,同時還能通過總線接口完成如儀表參數(shù)設置、儀表運行狀態(tài)查詢、儀表的自校準等工作。485通信、CAN通信采用的都是差分信號通信,本身有較強的抗干擾能力,但通信接口IC能承受的共模輸入電壓范圍都有限,尤其是485的接口IC,一般在-7V~+12V之間,在較長距離的通信中,地電位差形成的共模干擾很容易造成通信接口IC的損壞,所以通信接口也必須進行隔離設計,以提高系統(tǒng)可靠性。
隔離變送器的應用。
針對工業(yè)現(xiàn)場儀表的模擬信號的輸入輸出端口的隔離調理設計,廣州金升陽科技有限公司推出了專門的解決方案。
1、輸入型隔離變送器TE_N系列。
輸入型隔離變送器的原理框圖如圖2所示。該系列產(chǎn)品具有以下特點:
?內(nèi)部自帶隔離電源,無需外部DC/DC隔離電源,簡化用戶電源配置設計;
?多種信號類型的隔離轉換;
小體積:DIP封裝(26*9.5*12.5mm),超小的占板面積,可靠的焊接可靠性;
?高精度等級(0.1%F.S.);
?寬工作溫度范圍:-40~+85℃;
?調節(jié)功能:信號滿度調節(jié)及零點調節(jié)。
輸入型的隔離變送器產(chǎn)品針對模擬信號的輸入端口設計,產(chǎn)品內(nèi)部自帶隔離電源,無需外部DC/DC隔離電源,產(chǎn)品的供電端與信號輸出端共地,可以很方便的從MCU系統(tǒng)側取電,簡化了用戶電源配置設計;TE_N產(chǎn)品具有很高的傳輸精度,出廠精度為0.1%FS,并且?guī)в袧M度調節(jié)和零點調節(jié)引腳,當產(chǎn)品應用于系統(tǒng)中,系統(tǒng)中的其它部分的信號線性度需要調整時,可以很方便的通過TE_N產(chǎn)品滿度調節(jié)和零點調節(jié)引腳實現(xiàn);TE_N產(chǎn)品的小體積可以滿足工業(yè)儀表小體積的需求,并且采用雙列直插的引腳排布方式,有著良好的焊接可靠性及抗振性能;TE_N產(chǎn)品在信號輸入側還提供一組隔離電源輸出,與信號輸入端共地,當隔離變送器無法滿足實際轉換調理需求時,可以利用隔離電源搭建簡單的信號調理電路,滿足實際調理需求;TE_N系列產(chǎn)品可以提供工業(yè)常規(guī)信號(0~20mA、4~20mA、0~5V、0~10V)的相互隔離轉換,還可以為客戶的實際量程定制相應的輸入輸出量程范圍,還可以提供常規(guī)的24V、15V、12V、5V等多種電源范圍的產(chǎn)品。具有高精度、小體積、低功耗、低成本等特點。