以下是:信號隔離器廠家的產品參數
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低功耗是電子產品設計永無止境的追求,伴隨技術的發展,目前隔離器和柵的功耗與過去相比,已經減小許多,性能和技術指標也得到提高。
產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,增加產品的熱穩定性和壽命。隔離器和柵由輸入、輸出、隔離、電源、等單元構成,其中單元是無源的限壓限流網絡,技術上進行低功耗改進的可能性非常小。主要在輸入、輸出、電源、隔離四個單元進行技術改進。
1、 輸出單元模塊的自適應負載技術
輸出模塊可以根據負載的大小動態調整輸出模塊的輸出功率,從而減少自身的發熱。傳統的負載設計是根據額定負載的大小設計輸出功率,當輸出負載非常小時,多余的負載功率就耗散在儀表內部,從而時儀表自身發熱。假設一臺隔離器的輸出負載設計為750歐姆,那么輸出驅動功率一般設計為0.5W。如果在實際應用中此隔離器的負載使用在50歐姆的環境下,那么就有 0.5W – 0.02W = 0.48W的功率轉換為儀表自身的發熱。如果時多路輸出將產生更多的熱量,而降低輸出模塊的額定功率在實際應用中又難以應付市場的復雜狀況。
自適應負載技術很好的解決了這個矛盾,此技術的原理圖示如下:
下表是對比的測試數據:
測試條件:電源24DC;負載變化 50歐姆~750歐姆
輸出模塊類型 標準輸出模塊自適應負載輸出模塊
模塊的耗散功率(50Ω) 320mW 10mW
模塊的耗散功率(250Ω) 220mW 10mW
模塊的耗散功率(500Ω) 120mW 10mW
模塊的耗散功率(750Ω) 20mW 10mW
從上表可以看到:自適應負載技術使得模塊的耗散功率是恒定在一個很低的水平,不會受到負載變化的影響。
負荷檢測可以根據負載的大小調整輸出功率,極大的減少了輸出模塊的發熱,用戶在定貨時無須說明負載大小,極大的方便了用戶的使用和緩解了庫存壓力。
2、 隔離單元模塊的低功耗改進
隔離單元是決定產品技術指標的重要單元。
目前隔離技術主要有磁隔離與光隔離兩大類。隔離電路形式有直接調制耦合,反饋調制耦合等多種形式,具體采用什么形式要根據產品的技術指標而定。 總的來講可以大致分為開關量號采用光隔離,模擬量號采用磁隔離的方式。從技術復雜程度來看,磁隔離比光隔離處理技術復雜,采用磁隔離技術, 設計者可以根據技術指標采用合適的設計方案,隔離的線性、精度可以根據產品要求靈活控制。而光隔離的線性、精度只能依賴器件廠家提供的技術指標, 設計人員可以調整的方式很少,也不可能超過廠家提供的技術指標。由于功耗大,光電隔離也不能實現無源隔離。北京國電中自電氣有限公司采用電流互感模式、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多種磁隔離方式。根據產品的特點選擇不同的磁隔離模式。
上述隔離模式中,電流互感功率補償模式是功耗低的模式,目前在新一代的無源隔離柵中使用,在保證技術指標的同時,降低了隔離單元的功耗。
3、電源模塊
電源的技術指標是基礎,決定產品的性能。目前流行的電源拓撲形式雖然非常多,也很成熟。但我們在隔離器和柵的電源設計中進行了技術創新,目前采用的參數式開關穩壓電源設計獲得了的發明專利。根據隔離器和柵的特點,參數式開關穩壓穩壓電源了效率,降低了電源的復雜程度。從工藝和成本上得到改進,減少了產品的故障率。
三、無源隔離器和柵
傳統的隔離器和柵均為有源,需要外接24V直流電源。而無源隔離器和柵不需要外接24V直流電源,接線數量減少了三分之一,降低了安裝和維護難度。因此,無源隔離器和柵的應用越來越廣泛,特別是在DCS和PLC系統的接口應用中,普遍采用無源隔離器和柵的設計模式
無源隔離器和柵的示意圖:
無源隔離器和柵是指無須外接24V直流電源,其工作所需要的能量來源于表示號的4 ~ 20mA電流。因此,無源隔離器和柵的功耗必須非常小,是一種功耗的設計應用。更低的功耗和更高的輸入、輸出線性是衡量無源隔離器和柵的關鍵指標。
號隔離器又名隔離器、號轉換器、號調理器,是工業控制系統中重要組成部分, 號隔離器是一種采用光電隔離原理或者磁電隔離原理,將輸入號進行隔離和轉換后輸出的電子設備。號隔離器采用了先進的數字化技術,在對高、低頻干擾號的抑制方面均有著優異表現,即使在大功率變頻控制系統中依然能夠可靠應用,內部采用數字化調校、無零點及滿度電位器、自動動態校準零點、溫度漂移自動補償等諸多先進技術,這一系列技術的應用使產品的穩定性及可靠性得到科學的保證。
什么是號隔離器
有源號隔離器
有源號隔離器是一種將(傳感器輸出)模擬電壓或電流號經隔離轉換成精度、線性度相匹配的混合集成電路。產品主要用于工業控制系統中模擬號輸入輸出控制,系統內部通過DSP、PLC的DA轉換輸出號來顯示和控制其它裝置的可調輸出,現場工作電壓、電流和各種運行參數的監測及系統外部增加4-20毫安(0-20毫安)/0-5V標準號接口等。該IC為標準Sip12 Pin符合UL-94的阻燃封裝,占用PCB板面積少。裝入儀器內部可以并聯安裝實現多路號的監測、隔離和轉換。與光電隔離的產品相比具有更好的精度、線性度和溫漂特性,并可實現零點、增益、滿度免調節,方波用戶現場使用及增強可靠性和穩定性。
無源號隔離器
無源號隔離器無需外供電源,從輸入號上獲取少許能量,實現號隔離。可以與各種工業傳感器、現場儀表配合,取回參數號,隔離變送傳輸,滿足用戶本地遠程數據的需求。
為了解決各種儀表設備之間因接地而引起的相互干擾,通常采用隔離器來解決。隔離器的作用就是使儀表設備之間的連接在電氣上完全隔離,換句話說,就是使輸入與輸出之間沒有共同的“地”,因此就不會影響號的正常傳輸。
國電中自新型號隔離器和柵簡介
作為工業現場與控制室儀表之間的號隔離變送器設備,號隔離器和柵一直發揮著重要的作用,是工業控制系統中重要的組成部分。隨著技術的進步,無論是現場的一次儀表,還是控制系統,都發生了變化,號隔離器和柵也需要進一步發展適應更高的要求。北京國電中自電氣有限公司總結多年來的實踐經驗,對產品進行了改進,對隔離器和柵的性能進行了,以滿足市場的需求。新型的隔離器和柵在性能和技術指標上都較過去有了更大的進步。
一、模塊化的設計保證對市場的快速響應
隔離器和柵一般由輸入號處理單元、隔離單元、輸出號處理單元、電源等4部份構成。根據號的流向在輸入或輸出單元增加本質設計,從而構成隔離器和柵。
雖然實際應用中的隔離器和柵基本上都是由上述四個單元構成,但輸入、輸出的類型和數量的不同,組成了種類繁多的型號,為了滿足市場的需求,越來越多的型號使得企業的生產負擔加重,數量少品種多使得交貨周期越來越長,也使得調試檢驗的成本增加。這些情況已經嚴重的阻礙了產品的市場推廣。針對這種情況,宇通公司通過仔細的分析,采用模塊化的設計方法,將隔離器和柵劃分為七種功能模塊,從而比較好的解決了上述問題。模塊化的設計方法極大的解決了產品加工、調試、老化、庫存的壓力,產品的一致性好,質量得到提高。從根本上解決了品種多數量少給生產環節帶來的壓力,極大的縮短了交貨周期。
二、低功耗設計
低功耗是電子產品設計永無止境的追求,伴隨技術的發展,目前隔離器和柵的功耗與過去相比,已經減小許多,性能和技術指標也得到提高。
產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,增加產品的熱穩定性和壽命。隔離器和柵由輸入、輸出、隔離、電源、等單元構成,其中單元是無源的限壓限流網絡,技術上進行低功耗改進的可能性非常小。主要在輸入、輸出、電源、隔離四個單元進行技術改進。
實行電源分組供電,例如:將執行電機的驅動電源與控制電源分開,以防止設備間的干擾。
(5)采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅動器對其它設備的干擾。該措施對以上幾種干擾現象都可以有效地抑制。
(6)采用隔離變壓器。考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初、次級線圈的互感耦合,而是靠初、次級寄生電容耦合的,因此隔離變壓器的初、次級之間均用屏蔽層隔離,減少其分布電容,以提高抵抗共模干擾能力。
(7)采用高抗干擾性能的電源,如利用頻譜均衡法設計的高抗干擾電源。這種電源抵抗隨機干擾非常有效,它能把高尖峰的擾動電壓脈沖轉換成低電壓峰值(電壓峰值小于TTL電平)的電壓,但干擾脈沖的能量不變,從而可以提高傳感器、儀器儀表的抗干擾能力。
低功耗
產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,增加產品的熱穩定性和壽命。隔離器主要在輸入、輸出、電源、隔離四個單元進行技術改進。
1、 輸出單元模塊的自適應負載技術
輸出模塊可以根據負載的大小動態調整輸出模塊的輸出功率,從而減少自身的發熱。傳統的負載設計是根據額定負載的大小設計輸出功率,當輸出負載非常小時,多余的負載功率就耗散在儀表內部,從而時儀表自身發熱。假設一臺隔離器的輸出負載設計為750歐姆,那么輸出驅動功率一般設計為0.5W。如果在實際應用中此隔離器的負載使用在50歐姆的環境下,那么就有 0.5W-0.02W = 0.48W的功率轉換為儀表自身的發熱。如果時多路輸出將產生更多的熱量,而降低輸出模塊的額定功率在實際應用中又難以應付市場的復雜狀況。
2、隔離單元模塊的低功耗改進
隔離單元是決定產品技術指標的重要單元。
隔離技術主要有磁隔離與光隔離兩大類。隔離電路形式有直接調制耦合,反饋調制耦合等多種形式,具體采用什么形式要根據產品的技術指標而定。總的來講可以大致分為開關量號采用光隔離,模擬量號采用磁隔離的方式。從技術復雜程度來看,磁隔離比光隔離處理技術復雜,采用磁隔離技術,設計者可以根據技術指標采用合適的設計方案,隔離的線性、精度可以根據產品的要求靈活控制。而光隔離的線性、精度只能依賴器件廠家提供的技術指標,設計人員可以調整的方式很少,也不可能超過廠家提供的技術指標。由于功耗大,光電隔離也不能實現無源隔離。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低的模式。
3、電源模塊
電源的技術指標是基礎,決定產品的性能。流行的電源拓撲形式雖然非常多,也很成熟。
優越性
在各個過程環路中使用號隔離辦法可以用DCS或PLC等隔離卡件或者現場帶隔離的變送器(部分設備可以做到),也可以使用號隔離器來實現。比較起來,用號隔離器有以下優點:
● 絕大部分情況,采用號隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜。
● 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越。
● 號隔離器應用靈活,而且它還有型號轉換和 號分配功能,使用起來更加方便。
● 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,構成系統的配置、日常維護更加方便。
適宜在還原性或中性介質中使用,其熱電勢比較大,靈敏度高,線性度非常好,價格便宜,缺點是測溫上限不高。
在進行熱電偶的選型時,除要注意上述熱電偶的使用環境、測量范圍、測量精度、靈敏度和響應速度之外,還要注意熱電偶保護套管的結構、材料、耐壓強度及保護套管的插入深度等。對于精度要求較高,響應速度和靈敏度要求較高的工藝測量點,必須選用較貴重的S型熱電偶;對于溫度較高,響應速度和靈敏度要求不很高的工藝測量點,選用B型熱電偶:一般的工藝參數測量,我們選用經濟實用的K型或E型熱電偶。例如:我公司窯尾煙室和分解爐的溫度測量,我們多選用S型或K型熱電偶。因為這兩處為動態溫度場,其溫度隨噴煤量的變化而變化,要準確、快速地檢測此兩處的溫度,則熱電偶必須有較高的靈敏度和熱響應速度。我公司窯頭和三次風管(入窯尾煙室處)的溫度測量多選用B型熱電偶;而一、二、三級預熱器出口處的溫度測量多選用K型熱電偶;旋風分離器出口、烘干破碎機出口、窯尾電除塵器出入口的溫度測量多選用E型熱電偶。
2. 熱電偶的冷端溫度補償
在生產實際中,由于熱電偶的工作端(測量端)與冷端(參比端)離得很近,而且冷端又暴露在工作環境之中,因而容易受到周圍工作環境溫度波動的影響,所以冷端溫度難以保持恒定,造成測量不準。實際應用是用專用補償導線,將熱電偶的冷端延伸至溫度較低和比較穩定的地方。
在使用補償導線時,要注意兩個問題。其一,補償導線的型號要與熱電偶的型號相配。其二,熱電偶與補償導線連接端所處的溫度不超過100℃,否則補償導線所產生的金屬導體的溫差電勢不能忽略。
3. 熱電偶的安裝
(1)熱電偶的安裝應盡可能保持垂直,以防止保護套管在高溫下產生變形,但在有流速的情況下,則必須迎著被測介質的流向插入,以保證測溫元件與流體的充分接觸。
(2)熱電偶應安裝在有保護層的管道內,以防止熱量散失。
(3)熱電偶安裝在負壓管道中時,必須保證測量處的密封性,以防止外界冷空氣進入,使讀數偏低。
(4)熱電偶的接線盒面蓋應向上,入線口應向下,以避免雨水或灰塵進入接線盒,影響測量精度。
介紹了一種實用化實時測溫系統。該系統采用了PIN硅光電二極管作光接收器件,由光學接收系統、號放大與處理系統及顯示系統三部分組成。從系統的相對測溫靈敏度及探測器的溫度分辨率與波長間的關系出發,結合大氣對紅外輻射的透射特性,確定了系統的工作波長;從系統的抗反射輻射能力出發,并結合探測器的小可探測光功率要求,確定了系統的波長帶寬。從輻射能P1、P2的測量不確定度出發,討論了待測目標的發射率及溫度的測量精度。結果表明,當λ=0·80μm、Δλ=20 nm時,在測溫范圍600~2 500℃內,系統的測溫不確定度
1 引 言
輻射測溫法分為主動式輻射測溫法和被動式輻射測溫法兩類[1,2]。在主動式輻射測溫法中,由于使用了激光源或紅外源作為輔助測量光源[3~5],因而都能實時測出待測目標的溫度,且都具有較高的精度。被動式輻射測溫法又可分為單波長、雙波長及多波長輻射測溫法三種[6,7]。由于目前的單波長或雙波長輻射測溫法不能測出待測目標的發射率,因而往往都有較大的測溫誤差。本文所述的測溫儀器采用了PIN硅光電二極管作光電轉換器件。由于使用了反射鏡與之配合,因而可以“被動地”同時實現發射率及溫度的測量,且具有較高的測量精度。
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