直流信號隔離器的操作原則
經典案例可以說明信號隔離的重要性:某大型公司的生產線調試中。控制系統的信號輸入板有八個通道,八個通道***用壹個A/D轉換器,經過變換後,由光電耦合元件實現與主機電路的隔離。但它的八個通道輸入之間並沒有隔離,八個通道輸入信號每個單獨接入控制系統均正常,接入多於兩個外部信號時,控制系統顯示數字亂跳,故障無法排除。
又如某鍋爐控制系統檢測鍋爐各點溫度,使用K分度熱電偶作為傳感器,同上述相似,僅檢測壹點均正常,但是向控制系統接入兩點以上熱電偶時,控制系統顯示的溫度明顯錯誤。
原因如下:兩個現場儀表(A,B)向控制系統傳送信號以及控制系統向兩臺現場儀表發出信號。假定傳送的均為1~5VDC信號。理想情況,控制系統及兩個現場儀表“地”電位完全相等,傳送過程中又沒有其他幹擾,從控制系統輸入來看,接收的信號正確。但實際上現場儀表不可能做到地電位完全相等,通常存在“地”電位差,若A儀表“地”與控制系統地同電位,B儀表比它們的“地”電位高0.1V,A儀表傳送給控制系統的信號為1~5VDC,而B儀表傳送給控制系統的信號則為1.1~5.1VDC,這樣控制系統的誤差就產生了。同時A、B儀表的“地”線在控制系統處匯合聯接。將0.1V電壓加在控制系統的地線上,有可能損壞控制系統的局部器件,同時在控制系統上顯示錯誤數據。由此引起了上述現場調試中出現的問題,這兩種情況在接入隔離器後均完全正常。
隔離器之所以能起到這個作用,就是它具有使輸入/輸出/電源在電氣上完全隔離的功能,即在輸入/輸出/電源之間沒有公***的“地”。輸入信號無論是否受到接“地”的幹擾,經隔離處理後的輸出信號“地”與現場儀表“地”完全隔離沒關系。正是由於這個原因,實現了輸入到控制系統輸入板的多個現場儀表信號之間隔離,消除了這些信號之間“地”的聯系。
由於隔離器的工作電源是為隔離器的輸入、輸出兩部份同時供電,要保證隔離器輸入/輸出信號隔離,也必須確保隔離器的工作電源在電氣上與這兩個部分完全隔離。這種輸入/輸出/電源之間相互隔離的隔離器常稱為三隔離或全隔離隔離器。 這種供電方式,在供電電源功率許可的情況下無論隔離器數量多少,均可使用壹臺電源供電,不會產生相互幹擾。若隔離器的工作電源沒有與隔離器的輸入/輸出部分隔離,嚴格地說隔離器的輸入/輸出信號也沒有被隔離,因為隔離器的輸入/輸出信號“地”可以通過工作電源連接到壹起。
以上敘述了信號輸入的隔離情況,同樣在控制系統向現場儀表傳輸信號時也存在類似的問題。采用三隔離隔離器就可以解決這樣的問題。