信号隔离器在控制系统中的选择与应用

1  引言
控制系统中需要监视和控制各类物理量,例如:温度、湿度、压力等,这些不同的物理量总是不断的变化。用于检测这些状态和变化的器件必须如实反映这些变化,这些参数被精确地测量后,尽管要受到诸如大气和安装等外部因素的影响,也必须保证在从现场传输到控制室的过程不被消减或干扰。信号隔离器能将这些信号转换或变送需要高质量的电子系统,它们能适应或抵御恶劣环境,诸如温度变化、电磁干扰、振动、腐蚀或爆炸等因素的干扰或影响。

2  干扰产生的原因
在工业生产过程中对信号传输的干扰多种多样,绝对隔离是不可能实现的。通常干扰主要由以下几个原因产生:

2.1  接地回路
各种仪器设备根据要求和目的都需要接地,例如为了安全,机壳需要接大地;为了使电路正常工作,系统需要有公共参考点;为了抑制干扰加屏蔽罩,屏蔽罩也需要接地,但是由于仪表和设备之间的参考点之间存在电势差,因而形成  “接地环流。控制系统直流电源的负端通常会接地,如果输入信号是由另外的电源供电或是传感器本身已经接地,瞬态电流将流过沿接地导体之间产生的地电位差所形成的回路,从而干扰正常信号。

2.2  辐射噪声
来自空间的辐射电磁场主要是由电力网络、电气设备等的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的, 通常称又称为为辐射干扰。通常传感器发出的都是较小的信号,因而容易受容性或感性设备的干扰,例如雷电干扰的时域波形是叠加在一串随机脉冲背景上的一个大尖峰脉冲。宇宙噪音是电离辐射产生的,在一天中不断变化。

2.3  线路引入
控制系统在正常情况下供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广,将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。特别是电网内部的变化,开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都会通过输电线路到电源。控制系统的电源通常采用隔离电源,但它的机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上,由于分布参数特别是分布电容的存在,绝对隔离是不可能实现的。