信號隔離器是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中常用的設備,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。
一、地環(huán)流有效干擾
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,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(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,構成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設施之間傳輸相互有效干擾,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器、設施本身的性能原因如抗電磁有效干擾影響,還有一個十分重要的原因就是,各種儀器設施根據(jù)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(tǒng)需要有公共參考點;為了抑制有效干擾加屏蔽罩,屏蔽罩也需要接地,但是由于儀表和設施之間的參考點之間存在電勢差(也就是各設施的共地點不同)因而形成“地環(huán)流”、“接地環(huán)流”問題是在系統(tǒng)處理信號過程中必須解決的問題。
二、自然有效干擾
雷電是一種主要的自然有效干擾源,雷電發(fā)生的有效干擾可以傳輸?shù)綌?shù)千公里以外的地方。雷電有效干擾的時域波形是疊加在一串隨機脈沖背景上的一個大尖峰脈沖。宇宙噪音是電離輻射發(fā)生的,不斷變化。太陽噪音則隨著太陽活動情況的劇烈變化。自然界噪聲主要會對通訊發(fā)生有效干擾,而雷電能量尖蜂脈沖可以對很多設施造成損壞,應該加以避免或降低損壞程度,減少損失。
三、人為有效干擾
電磁有效干擾發(fā)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能夠使導體發(fā)生電磁波輻射。
一方面,人們可以利用這一特點實現(xiàn)特定功能,例如,無線通信、雷達或其他功能。另一方面,電子設施在工作時,由于導體中的dv /dt或di/dt會發(fā)生伴隨電磁輻射。
無論主觀上出于什么目的,客觀上對電磁環(huán)境造成了污染。還有工廠企業(yè)在生產(chǎn)過程中會經(jīng)常有一些大型的設施(電機、變頻器)頻繁開關,也會造成一些容性、感性的有效干擾,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合,肯定會有電磁有效干擾存在。數(shù)字脈沖電路就是一種典型的有效干擾源,隨著電子技術的廣泛應用,電磁污染情況會越來越嚴重。
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(部分設備可以做到),也可以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:
1、價廉
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。
2、性能好
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。
3、應用靈活
信號隔離器、信號轉換和信號分配及接口轉換等功能,使用起來更加方便。
4、應用方便
信號隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互完全獨立,構成系統(tǒng)的配置、日常維護更加方便。
信號在傳輸過程中會遇到各種各樣的干擾,為保證信號穩(wěn)定,使用信號隔離器尤為重要。首先將PLC接收的信號,通過半導體器件調制變換,然后通過光感或磁感器件進行隔離轉換,然后再進行解調變換回隔離前原信號或不同信號,同時對隔離后信號的供電電源進行隔離處理,保證變換后的信號、電源、地之間獨立。