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隔离变送器在工业仪表中的应用

发布时间::2018-1-22 浏览量:8321 分享到:

传感器旌旗灯号、旌旗灯号隔离、隔离放大年夜器、隔离变送器、总线隔离收发器、485CAN

一、  引言

摘要:工业临盆过程主动化体系中,存在多种类型的电气干扰,工业现场仪表在设计上要推敲各电气端口的干扰处理,这里针对工业仪表的模仿旌旗灯号输入输出端口的旌旗灯号抗干扰处理推荐了隔离变送器的解决筹划,针对工业仪表的通信总线接口的抗干扰处理推荐了总线隔离收发器的解决筹划。

临盆过程监督和控制要用到多种主动化仪表、计算机及响应履行机构。过程中的旌旗灯号既有微弱到毫伏级的小旌旗灯号,又稀有十伏的大年夜旌旗灯号,甚至还有高达数千伏、数百安培的旌旗灯号要处理。大年夜频率上讲,有直流低频范围的,也有高频/脉冲尖峰。设备仪表间的互相干扰就成为体系捣言中必须要解决的问题。除了电磁樊篱之外,解决各类设备仪表的,即旌旗灯号参考点的登基差,将成为重要课题。因为不合设备、仪表的旌旗灯号要互传互送,那就存在旌旗灯号参考点问题。换句话说,要使旌旗灯号完全传送,幻想化的情况是所有设备仪表的旌旗灯号有一个合营的参考点,即所有设备仪表旌旗灯号的参考点之间登基差为。然则在实际情况中,这一点几乎是弗成能的,这琅绫擎除了各个设备仪表之间的连线电阻产生的电压降之外,另有各类设备仪表在不合情况受到的干扰不合,以及导线接点经受风吹雨淋导致接点质量降低等诸多身分,致使各个之间有差别。

工业现场仪表在工业临盆过程控制体系中,既须要监督前端传感器传递的电旌旗灯号,同时也须要将处理后的旌旗灯号传递给控制中间主机,为了旌旗灯号传输的靠得住与稳定,必须要推敲各旌旗灯号端口的隔离处理,以清除仪表接入体系后的地登基差问题。

二、工业现场仪表的一般构成。

工业现场仪表应用于工业临盆过程控制体系中,其感化是,采样现场传感器旌旗灯号,根据预设定的算法,计算采样值获得实际现场被监督物理量的值,并将实际现场物理状况经由过程通信总线或者4~20mA电流旌旗灯号输出到主控制中间。其一般的体系构成图如下图所示。 hvpsc.com


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大年夜上图可以看到,传感器旌旗灯号输入到工业仪表,起首是EMC防护电路,因工业现场的电气情况复杂,存在强电设备(如大年夜功率电机)、高频开关设备(如变频器),这些设备在启停动作时会产生较大年夜的浪涌及尖峰脉冲,这类的干扰包含比较大年夜的能量,经由过程EMC防护器件,如压敏电阻、TVS管等器件接收这类干扰,保护后级的电路不会因这类干扰造成破坏。传感器旌旗灯号经EMC防护电路后输入到输入端的隔离放大年夜器进行旌旗灯号的隔离、疗养,旌旗灯号隔离能包管仪表内部电路与外部传感器形成地线阻断,清除共模干扰,大年夜而清除地登基差引起的地线环流,一方面可以确保传感器旌旗灯号的采样精度不受干扰的影响,一方面可以保护内部MCU体系不会因大年夜的共模电压造成器件的破坏;旌旗灯号疗养,经由过程旌旗灯号类型的转换及旌旗灯号放大年夜将传感器旌旗灯号线性放大年夜成知足ADC采样的旌旗灯号类型及范围,包管疗养后的旌旗灯号范围和ADC旌旗灯号输入范围匹配,大年夜而包管ADC采样精度。MCU将经由ADC数字量化后的传感器旌旗灯号进行数字运算,经由数字滤波,线性化运算等一系列的运算后获得现场物理量的实际状况,然后输出到显示面板,同时将获得的现场物理量值按照线性比例输出到DAC电路,DAC电路输出电压旌旗灯号,要想形成4~20mA电流旌旗灯号,还须要经由输出端的隔离放大年夜器将电压旌旗灯号隔离疗养成4~20mA的电流旌旗灯号输出。当然旌旗灯号输出端也须要设计EMC防护电路。

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工业智能仪表一般都带有通信接口,今朝常见的有485通信接口,CAN通信接口,可以经由过程通信总线直接将现场物理量值以数字方法上传,同时还能经由过程总线接口完成如仪表参数设置、仪表运行状况萌芽、仪表的自校准等工作。485通信、CAN通信采取的都是差分旌旗灯号通信,本身有较强的抗干扰才能,但通信接口IC能遭受的共模输入电压范围都有限,尤其是485的接口IC,一般在-7V~+12V之间,在较长距离的通信中,地登基差形成的共模干扰很轻易造成通信接口IC的破坏,所以通信接口也必须进行隔离设计,以进步体系靠得住性。 hvpsc.com

三、隔离变送器的应用。

针对工业现场仪表的模仿旌旗灯号的输入输出端口的隔离疗养设计,广州金升阳科技有限公司推出了专门的解决筹划。

1、输入型隔离变送器TE_N系列。

输入型隔离变送器的道理框图如图2所示。该系列产品具有以下特点:

l 内部自带隔离电源,无需外部DC/DC隔离电源,简化用户电源设备设计 ;

l 多种旌旗灯号类型的隔离转换 ;                                                  

l 小体积:DIP封装(26*9.5*12.5mm),超小的┞芳板面积,靠得住的焊接靠得住性 ;

l 高精度等级(0.1%F.S.) ;

l 宽工作温度范围:- 40+85

l 调节功能:旌旗灯号满度调节及零点调节。

输入型的隔离变送器产品针对模仿旌旗灯号的输入端口设计,产品内部自带隔离电源,无需外部DC/DC隔离电源,产品的供电端与旌旗灯号输出端共地,可以很便利的大年夜MCU体系侧取电,简化了用户电源设备设计;TE_N产品具有很高的传输精度,出厂精度为0.1%FS,并且带有满度调节和零点调节引脚,当产品应用于体系中,体系中的其它部分的旌旗灯号线性度须要调剂时,可以很便利的经由过程TE_N产品满度调节和零点调节引脚实现;TE_N产品的小体积可以知足工业仪表小体积的需求,并且采取双列直插的引脚排布方法,有着优胜的焊接靠得住性及抗振机能;TE_N产品在旌旗灯号输入侧还供给一组隔离电源输出,与旌旗灯号输入端共地,当隔离变送器无法知足实际转换疗养需求时,可以应用隔离电源搭建简单的旌旗灯号疗养电路,知足实际疗养需求;TE_N系列产品可以供给工业惯例旌旗灯号(0~20mA4~20mA0~5V0~10V)的互相隔离转换,还可认为客户的实际量程定制响应的输入输出量程范围,还可以供给惯例的24V15V12V5V等多种电源范围的产品。具有高精度、小体积、低功耗、低成本等特点。

2、输出型隔离变送器TF_N系列。

输出型隔离变送器的道理框图如图3所示。该系列产品具有以下特点:

l 内部自带隔离电源,无需外部DC/DC隔离电源,简化用户电源设备设计 ;

l 宽工作温度范围:- 40+85

l 多种旌旗灯号类型的隔离转换 ;                                                   

2:输入型隔离变送器道理框图 内容来自高压电源网

l 小体积:DIP封装(26*9.5*12.5mm),超小的┞芳板面积,靠得住的焊接靠得住性 ;

l 高精度等级(0.1%F.S.) ;


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l 调节功能:旌旗灯号满度调节及零点调节。

工业仪表一般须要将采集到的物理量旌旗灯号转换成0~20mA4~20mA 的旌旗灯号输出,达到远传给主控制中间的目标。TF_N系列输出型隔离变送器产品专门针对这种模仿旌旗灯号的隔离转换输出的应用而设计。其产品的供电端与旌旗灯号输入端共地,可以很便利的大年夜旌旗灯号输入端取电,产品的输出侧就是所须要的隔离4~20mA旌旗灯号,无需其它附加电路。与TE_N系列输入型的隔离变送器的产品功能及特点类似,同样也具有高精度、小体积、低功耗、低成本等特点。

3:输出型隔离变送器道理框图 高压电源hvpsc.com

l 完全的EMC防护电路推荐。

在工业现场总线中,485总线,具有设计简单,抗干扰性强,成本低等优势;CAN总线,具有传输速度高,抗干扰性强,先辈的总线仲趁机制,优良的总线故障检测及故障自锁功能等优势;两种总线都可以采取低廉的双绞线介质进行远距离通信传输,被工业仪表广泛采取。针对这两种常用总线的端口隔离设计,广州金升阳科技有限公司也推出了集成解决筹划。

1485总线隔离收发器TD501D485HCAN总线隔离收发器TD501DCAN

485总线隔离收发器TD501D485H其应用接线图如图4所示;CAN总线隔离收发器TD501DCAN应用接线图如图5所示。该系列产品是针对传统的485总线及CAN总线端口隔离设计筹划进行了电源竽暌古化,端口静电防护等级优化而推出的集成产品。该系列产品具有以下功能特点: copyright hvpsc.com

l 内部自带隔离电源,无需外部DC/DC隔离电源,简化用户电源设备设计;          

l 集成化,小体积,低功耗 ;                                                   hvpsc.com

四、总线隔离收发器的应用。 内容来自高压电源网

l 更高的端口静电防护才能 ;

l 宽工作温度范围:- 40+85


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TD系列的总线隔离收发器,在电源设计上,针对实际通信的电源消费作了优化设计,可以或许在包管通信质量的同时,包管功耗更低;并且针对传统的光耦进行数字隔离的电路作了优化与严格的设计测试,包管数字隔离传送在全部高低温工作范围内传输靠得住,并且设计中推敲了光耦的经久工作的CTR衰减问题,包管了设计的经久靠得住性;在整体构造设计上,包管了小体积的同时,更确保更小的┞芳板面积,知足工业仪表小体积的需求;别的,推敲到工业情况的电气复杂性,在产品技巧手册上有完全的EMC防护电路推荐,以简化客户实际的端口设计。 copyright hvpsc.com


4485隔离收发器应用接线图

内容来自高压电源网

5CAN隔离收发器应用接线图         

三、小结 hvpsc.com

跟着工业仪表的智能化程度越来越高,功能越来越多,在全部产品的┞符体设计上要推敲的问题也越来越多,如,电源设备、MCU体系设计、显示及人机界面设计、软件算法、通信协定等等,端口的电气靠得住性设计往往会被设计者所忽视,以上推荐的几种端口设计的集成化产品,可以大年夜大年夜简化工业仪表的端口电气靠得住性设计,大年夜而缩短工业仪表开辟周期,进步体系靠得住性。


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