信號隔離的作用原理

干擾原因

(1)地環(huán)流干擾

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現監視和控制需要用到各種 自動(dòng)化 儀表、控制系統和執行機構，他們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、毫安級的小信號;又有幾十伏，數千伏、數百安培的大信號;既有低頻直流信號，也有高頻脈沖信號等等，構成系統后往往發(fā)現在儀表和設備之間傳輸相互干擾，造成系統不穩定甚至誤操作，出現這種情況除了每個(gè)儀器、設備本身的性能原因如抗電磁干擾影響，還有一個(gè)十分重要的原因就是各種儀器設備根據要求和目的都需要接地,例如為了安全，機殼需要接大地;為了使電路正常工作，系統需要有公共參考點(diǎn);為了抑制干擾加屏蔽罩，屏蔽罩也需要接地，但是由于儀表和設備之間的參考點(diǎn)之間存在電勢差(也就是各設備的共地點(diǎn)不同)因而形成"地環(huán)流"、"接地環(huán)流"問(wèn)題是在系統處理信號過(guò)程中必須解決的問(wèn)題。

(2)自然干擾

雷電是一種主要的自然干擾源，雷電產(chǎn)生的干擾可以傳輸到數千公里以外的地方。雷電干擾的時(shí)域波形是疊加在一串隨機脈沖背景上的一個(gè)大尖峰脈沖。宇宙噪音是電離輻射產(chǎn)生的，在一天中不斷變化。太陽(yáng)噪音則隨著(zhù)太陽(yáng)活動(dòng)情況的劇烈變化。自然界噪聲主要會(huì )對通訊產(chǎn)生干擾，而雷電能量尖蜂脈沖可以對很多設備造成損壞，應該加以避免或降低損壞程度，減少損失。

(3)人為干擾

電磁干擾產(chǎn)生的根本原因是導體中有電壓或電流的變化，即較大dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能夠使導體產(chǎn)生電磁波輻射。一方面，人們可以利用這一特點(diǎn)實(shí)現特定功能，例如，無(wú)限通信、雷達或其他功能;另一方面，電子設備在工作時(shí)，由于導體中的dv/dt或di/dt會(huì )產(chǎn)生伴隨電磁輻射，無(wú)論主觀(guān)上出于什么目的，客觀(guān)上對電磁環(huán)境造成了污染。還有工廠(chǎng)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )經(jīng)常有一些大型的設備(電機、 變頻器 )頻繁開(kāi)關(guān)，他們也會(huì )造成一些容性、感性的干擾，也將影響儀器儀表正常顯示或采集。凡是有電壓電流突變的場(chǎng)合，肯定會(huì )有電磁干擾存在。數字脈沖電路就是一種典型的干擾源，隨著(zhù)電子技術(shù)的廣泛應用,電磁污染情況會(huì )越來(lái)越嚴重

解決干擾

首先干擾的三要素是干擾源、敏感源和耦合路徑，這三要素缺少一個(gè)，電磁兼容問(wèn)題都不會(huì )存在。因此要從這三要素入手。找出方便的解決辦法，一般干擾源和敏感源是沒(méi)辦法解決的，通常是從耦合路徑想辦法，也是常用的辦法。如加屏蔽、加濾波等手段。而處理地環(huán)流為常見(jiàn)也為麻煩，下面以此為探討話(huà)題。

(1)DI一種方法:所有現場(chǎng)設備不接地，使所有過(guò)程環(huán)路只有一個(gè)接地點(diǎn)，不能形成回路，這種方法看似簡(jiǎn)單。但實(shí)際應用中往往很難實(shí)現，因為某些設備要求必須接地才能保證測量精度或人身安全，某些設備可能因為長(cháng)期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點(diǎn)。

(2)第二種方法:使兩接地點(diǎn)的電勢相同(如圖1所示，使V1=V2)，但由于接地的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響，這種方法其實(shí)在實(shí)際中也無(wú)法完做到。

(3)第三種方法:在各個(gè)過(guò)程環(huán)節中使用信號隔離器，斷開(kāi)過(guò)程環(huán)路，同時(shí) 又不影 響過(guò)程信號的正常傳輸，從而*解決地環(huán)路的問(wèn)題

*性

在各個(gè)過(guò)程環(huán)路中使用信號隔離辦法可以用DCS或PLC等隔離卡件或者現場(chǎng)帶隔離的變送器(部分設備可以做到)，也可以用信號隔離器來(lái)實(shí)現。比較起來(lái)，用信號隔離器有以下優(yōu)點(diǎn):

·絕大部分情況，采用信號隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜

·信號隔離器比隔離卡件在隔離能力、抗電磁干擾等方面性能更加*

·信號隔離器應用靈活，而且它還有信號轉換和信號分配及接口轉換等功能，使用起來(lái)更加方便

·信號隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互*獨立，構成系統的配置、日常維護更加方便

如何選擇

隔離器價(jià)格參差不齊，該怎么選擇呢?

隔離器位于二個(gè)系統通道之間，所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能，同時(shí)要使隔離器輸入輸出模式(電壓型、電流型、環(huán)路供電型等)適應前后端通道接口模式，此外尚有精度、功耗、噪音、絕緣強度、總線(xiàn)通訊等許多重要參數涉及產(chǎn)品性能，例如:噪音與精度有關(guān)、功耗能量與可靠性有關(guān)，這些需要使用者慎選?？傊?，適用、可靠、產(chǎn)品性?xún)r(jià)比是選擇隔離器的主要原則。

標準系列導軌結構，易于安裝，可有效的隔離;輸入、輸出和電磁閥及大地之間的電位，能克服變頻器噪聲級各種高低頻脈動(dòng)干擾。