電量隔離傳感器基本工作原理

　　由于電量隔離傳感器產(chǎn)品的被檢測對像主要是電流和電壓信號，所以下面主要介紹電流和電壓信號的檢測原理。

　　1、交流信號檢測原理

　　交流信號又分為交流電壓和電流信號。圖1為交流電流信號的檢測原理框圖，圖2為交流電壓信號的檢測原理框圖，由CT和PT對信號進行隔離，電流為穿孔輸入方式，電壓為端子接線輸入方式。

　　其中，CT為電流互感器，PT為電壓互感器，輸出一般為0~5V或4~20mA。

　　2、直流信號檢測原理

　　圖3為直流信號檢測原理框圖。

　　直流信號分為直流電壓和直流電流，直流電流一般是通過電阻取樣，直流電壓一般用電阻降壓處理。由一個隔離電源向前置放大器供電，隔離原理常用的有兩種方案，一種是采用線性光耦隔離技術(shù)，一種是采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)。

　　由上述原理框圖可以看出，不論是交流信號還是直流信號，輸入輸出都是完全隔離的，一般，現(xiàn)場輸入信號都是大電流、高電壓或是微小信號，這樣電量隔離傳感器就可以把現(xiàn)場信號與低壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完全隔離，避免系統(tǒng)受到強信號的干擾，從而提高系統(tǒng)的可靠性。

　　電量隔離傳感器特點

　　1、輸入電量與輸出模擬信號或數(shù)字信號之間有必要的電氣隔離；

　　2、供電電源與輸入電量之間有必要的電氣隔離；

　　3、輸入信號與一次回路連接，輸出信號與二次儀表連接；

　　4、當(dāng)輸出為數(shù)字編碼信號時，一般滿足相關(guān)協(xié)議要求。

　　電量隔離傳感器特性參數(shù)

　　額定輸入：0.5～10～100mAAC；

　　額定輸出：0～5Vdc；0～20mA；4～20mA；

　　輸出紋波：≤10mV；

　　精度：1.0級；

　　線性范圍：0～120%；

　　響應(yīng)時間：≤300mS；

　　隔離耐壓：2500VDC/1分鐘；

　　工作溫度：-20℃～+70℃。

　　電量隔離傳感器的作用是什么

　　電量隔離傳感器是針對工程中的電量檢測（監(jiān)測），提高系統(tǒng)的整體抗干擾能力，而研制開發(fā)的一種小體積，高性能的電信號量測部件或模塊。電量隔離傳感器可以對現(xiàn)場的大電流，高電壓，功率，頻率，相角，電度等電參量進行隔離測量和變換，也可以對各種微弱信號（如各種橋路信號）。

　　進行隔離放大和變換，將其調(diào)理后，變換成符合國際通用標(biāo)準(zhǔn)的電壓，電率等模擬信號或變換成數(shù)字量，開關(guān)量狀態(tài)等信號輸出。這些輸出信號可以和傳統(tǒng)的指針式儀表相接，也與現(xiàn)代的數(shù)字式自控儀表，各種A/D轉(zhuǎn)換器以及計算機系統(tǒng)直接配接，從而可以形成一個組成高可靠的工業(yè)檢測（監(jiān)測）或控制系統(tǒng)。由于電量隔離傳感器在應(yīng)用中，用戶不需做二次開發(fā)工作，高電壓或大電流信號可以直接接入產(chǎn)品，（通過端子，插針輸入或穿孔方式輸入），就可以得到相應(yīng)的輸出信號。因此電量隔離傳感器作為信號調(diào)理，隔離和變換功能摸塊，是工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中比較理想的變送器產(chǎn)品。

　　電量隔離傳感器的發(fā)展趨勢

　　電量隔離傳感器數(shù)字化技術(shù)

　　交流信號數(shù)字式電量隔離傳感器一般由電壓/電流傳感器、信號調(diào)理、隔離放大、AD采樣、微處理器、通訊接口等部分組成。

　　電壓、電流傳感器依據(jù)測量信號特點可以是電壓互感器、電流互感器、霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器、羅氏線圈等等；

　　微處理器是產(chǎn)品數(shù)字化的核心部分，一般都選用帶A/D轉(zhuǎn)換器的單片機，如PIC16C74、MSP430或ADCUC812等，因此，電路可以很簡單。如果選ADUC812單片機，則可以直接輸出0~5V電壓信號，因為其內(nèi)部包含有兩個12位的D/A轉(zhuǎn)換器；

　　通訊接口部分是數(shù)字信號輸出的變換電路，廣泛采用的是RS-485總線接口，最常用的接口芯片為ADM483，它可以最多掛接32個節(jié)點，當(dāng)然也有許多其它類似芯片。RS-232接口一般有兩種方式實現(xiàn)，一種就是在RS-485網(wǎng)絡(luò)總線上加一個RS-485/RS-232轉(zhuǎn)換器，另一種就是，直接把RS-232接口芯片放在產(chǎn)品中，后一種的缺點就是產(chǎn)品的應(yīng)用將受到限制，不能組成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，只能點對點通訊。CAN-BUS是發(fā)展較快的一個總線，其優(yōu)點是傳輸距離遠，可以達到10km，不會出現(xiàn)總線沖突，多主工作方式，通訊協(xié)議通用性好，當(dāng)然其成本較高。采用光纖傳輸?shù)耐ㄓ嵔涌诰哂休^強的電磁兼容能力，適用復(fù)雜電磁環(huán)境下的高精度測量。

　　軟件主要包含三個功能模塊，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和通訊協(xié)議。其中數(shù)據(jù)采集主要就是讀取A/D的轉(zhuǎn)換結(jié)果，由于單片機自帶A/D，因此程序比較簡單；

　　數(shù)據(jù)處理主要完成交流變直流的運算，由于單片機的運算速度有限，因此我們采用頻率跟蹤法，來完成變換的計算；

　　通訊協(xié)議一般由用戶選定，如MODBUS協(xié)議，ASCII格式等。

　　電量隔離傳感器的趨勢

　　由于數(shù)字式電量隔離傳感器可以直接輸出數(shù)字量，對于許多應(yīng)用系統(tǒng)可以省去A/D采集模塊，所以，可以降低系統(tǒng)成本。因此，電量隔離傳感器的數(shù)字化，不僅提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，還可以使用戶進一步降低成本。

　　由于電量隔離傳感器產(chǎn)品種類較多，一種交流信號電量隔離傳感器數(shù)字化技術(shù)。電量隔離傳感器實現(xiàn)數(shù)字化的方法較多，目前最普遍的是采用單片機技術(shù)，因為它的應(yīng)用很靈活，可以實現(xiàn)各種不同功能。隨著集成電路不斷發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了許多專用的芯片，如電度表產(chǎn)品，已有許多專用芯片可選，有數(shù)字接口也有脈沖輸出等。