隔離器是一種采用線性光耦隔離原理,將輸入信號進行轉(zhuǎn)換輸出。輸入,輸出和工作電源三者相互隔離,特別適合與需要電隔離的設(shè)備儀表配用。

　　隔離器又名信號隔離器,是工業(yè)控制系統(tǒng)中重要組成部分。

　　隔離器新國家標(biāo)準(zhǔn)的制訂由重慶宇通儀表主持起草。

　　■ 信號隔離器的作用原理

　　系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因

　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中實現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種自動化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，它們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、微安級的小信號，又有幾十伏，甚至數(shù)千伏、數(shù)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(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間信號傳輸互相干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。出現(xiàn)這種情況除了每個儀表、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外，還有一個十分重要的因素就是由于儀表和設(shè)備之間的信號參考點之間存在電勢差，因而形成“接地環(huán)路”造成信號傳輸過程中失真。因此，要保證系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠的運行，“接地環(huán)路”問題是在系統(tǒng)信號處理過程中必須解決的問題。

　　解決“接地環(huán)路”的方法

　　根據(jù)理論和實踐分析，有三種解決方案：

　　第一種方案：所有現(xiàn)場設(shè)備不接地，使所有過程環(huán)路只有一個接地點，不能形成回路，這種方法看似簡單，但在實際應(yīng)用中往往很難實現(xiàn)，因為某些設(shè)備要求必須接地才能保證測量精度或確保人生安全，某些設(shè)備可能因為長期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點。

　　第二種方案：使兩接地點的電勢相同，但由于接地點的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響，這種方案其實在實際中無法完全能做到。

　　第三種方案：在各個過程環(huán)路中使用信號隔離方法，斷開過程環(huán)路，同時又不影響過程信號的正常傳輸，從而徹底解決接地環(huán)路問題。

　　■ 隔離器的組成單元

　　隔離器一般由輸入信號處理單元、隔離單元、輸出信號處理單元、電源等4部份構(gòu)成。雖然實際應(yīng)用中的隔離器基本上都是由上述四個單元構(gòu)成，但輸入、輸出的類型和數(shù)量的不同，組成了種類繁多的型號，下面的表格大致進行了歸納。

　　輸入處理單元大致類型：

　　輸出信號的大致類型

　　隔離單元的大致類型

　　電源類型（均為隔離電源）

　　■ 隔離器中的低功耗的設(shè)計

　　產(chǎn)品的功耗是各個功能單元功耗的總和，只有降低各個功能單元的功耗才能使得總得功耗降低，增加產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性和壽命。隔離器主要在輸入、輸出、電源、隔離四個單元進行技術(shù)改進。

　　1、 輸出單元模塊的自適應(yīng)負載技術(shù)

　　輸出模塊可以根據(jù)負載的大小動態(tài)調(diào)整輸出模塊的輸出功率，從而減少自身的發(fā)熱。傳統(tǒng)的負載設(shè)計是根據(jù)額定負載的大小設(shè)計輸出功率，當(dāng)輸出負載非常小時，多余的負載功率就耗散在儀表內(nèi)部，從而時儀表自身發(fā)熱。假設(shè)一臺隔離器的輸出負載設(shè)計為750歐姆，那么輸出驅(qū)動功率一般設(shè)計為0.5W。如果在實際應(yīng)用中此隔離器的負載使用在50歐姆的環(huán)境下，那么就有 0.5W – 0.02W = 0.48W的功率轉(zhuǎn)換為儀表自身的發(fā)熱。如果時多路輸出將產(chǎn)生更多的熱量，而降低輸出模塊的額定功率在實際應(yīng)用中又難以應(yīng)付市場的復(fù)雜狀況。

　　2、隔離單元模塊的低功耗改進

　　隔離單元是決定產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的重要單元。

　　目前隔離技術(shù)主要有磁隔離與光隔離兩大類。隔離電路形式有直接調(diào)制耦合，反饋調(diào)制耦合等多種形式，具體采用什么形式要根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)而定?？偟膩碇v可以大致分為開關(guān)量信號采用光隔離，模擬量信號采用磁隔離的方式。從技術(shù)復(fù)雜程度來看，磁隔離比光隔離處理技術(shù)復(fù)雜，采用磁隔離技術(shù)，設(shè)計者可以根據(jù)技術(shù)指標(biāo)采用合適的設(shè)計方案，隔離的線性、精度可以根據(jù)產(chǎn)品的要求靈活控制。而光隔離的線性、精度只能依賴器件廠家提供的技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計人員可以調(diào)整的方式很少，也不可能超過廠家提供的技術(shù)指標(biāo)。由于功耗大，光電隔離也不能實現(xiàn)無源隔離。磁隔離模式有電流互感模式、電流互感反饋模式、電壓互感模式、電壓互感反饋模式、電流互感功率補償模式等，電流互感功率補償模式是相對來說功耗最低的模式。

　　3、電源模塊

　　電源的技術(shù)指標(biāo)是基礎(chǔ)，決定產(chǎn)品的性能。目前流行的電源拓撲形式雖然非常多，也很成熟。

　　■ 信號隔離器的供電方式

　　隔離器常見的供電方式有獨立供電、回路供電和輸出回路供電。

　　獨立供電的隔離器：

　　需要配備獨立20~35VDC的直流電源。這種方式的優(yōu)點是隔離傳輸精度高；電源、輸入、輸出之間完全隔離，多路系統(tǒng)供電電源不需隔離，可保證高抗干擾性能，輸入信號可以變換為其它類型的型號。

　　回路供電的隔離器：

　　在實際工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中，DCS、PLC或其他顯示儀表具有卡件內(nèi)部供電的使用越來越廣泛?；芈饭╇娦透綦x器又往往不能滿足這些卡件對信號隔離傳輸精度要求高和二線制變送器配電電壓要求高的條件。因此，輸出回路供電型的隔離器既保留了獨立供電型隔離器的優(yōu)越性能，又滿足輸出回路供電接口的要求。

　　■ 采用隔離器的優(yōu)越性

　　在各個過程環(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(xiàn)場帶隔離的變送器（部分設(shè)備可以做到），也可以使用信號隔離器來實現(xiàn)。比較起來，用信號隔離器有以下優(yōu)點：

　　● 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優(yōu)越。

　　● 信號隔離器應(yīng)用靈活，而且它還有型號轉(zhuǎn)換和 信號分配功能，使用起來更加方便。

　　● 信號隔離器通常有單通道、雙通道、一入二出等通道形式，通道間相互完全獨立，構(gòu)成系統(tǒng)的配置、日常維護更加方便。

　　智能隔離器的說明：

　　SKGL型智能隔離器是將輸入單路或雙路的電流或電壓信號，變送輸出隔離的單路或雙路線性的電流或電壓信號，并提高輸入、輸出、電源之間的電氣隔離性能。

　　技術(shù)特點 :

　　以上各項技術(shù)領(lǐng)先國際先進水平。

　　適用性:

　　智能隔離器可以與單元組合儀表及DCS、PLC等系統(tǒng)配套使用，在油田、石化、制造、電力、冶金等行業(yè)的重大工程中有著廣泛應(yīng)用。

　　技術(shù)參數(shù) :

　　溫度漂移：≤0.005%F·S/℃

　　工作溫度：工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn) -10～+55℃

　　輸入阻抗：電流：100Ω；電壓：500KΩ

　　電流輸出允許外接的負載阻抗：

　　4-20mA輸出時0～500Ω；0-10mA輸出時0～1KΩ,需要更大的負載能力請在訂貨時說明。

　　電磁兼容：符合IEC61000-4-4：1995中所規(guī)定的第四類（惡劣工業(yè)現(xiàn)場）環(huán)境對產(chǎn)品的抗電磁干擾要求。

　　輸入/輸出/電源/通訊/雙路間絕緣強度：≥1500V.ac

　　儲運環(huán)境溫度：-40～+80℃

　　相對濕度：10-90％RH（40℃時）

　　供電電源：交流： AC 95～265V

　　直流：DC12V～32V（反接保護）

　　輸入功率：0.9～1.8W（與型號有關(guān)，詳見本手冊附錄中關(guān)于輸入功率的計算方法）

　　通訊接口：RS232 或 RS485，MODBUS軟件協(xié)議（選配）。

　　外形尺寸：寬×高×深：22.5×100×115mm