無源型信號隔離器現場應用

導讀：無源，在電子方面指電路中無需加電源即可在有信號時工作，通常將無需電源就可以工作的器件稱為無源器件，電路中常用的無源元件主要是二極管、電阻類、電感類和電容類等元件。電路中需要外接輔助電源才能正常工作的器件叫有源器件，有源器件一般用來將信號隔離放大、轉換變送等。常用的有源器件有三極管、功率放大器、信號隔離器、隔離放大器、場效應管、晶閘管等器件。順源科技根據當前工業互聯網對工業現場的各種傳感器、變送器與PLC、DCS系統的匹配需要，推出一系列低成本、小體積無源型（無需外接輔助電源）模擬量信號隔離器新產品，提供給傳感器與儀器儀表制造商及工業互聯網系統集成設計工程師選用。以下推薦幾種新型兩線制4-20mA輸出的無源型模擬量信號隔離器選配技術方案，供廠家和工業互聯網系統集成工程師現場選配信號隔離器應用時參考。

 無源信號隔離器應用1：無源型直流單雙向電壓電流、電子尺位移電阻信號轉兩線制電流信號隔離器

 

無源型位移電阻信號（ISO R-O）、模擬電壓信號（ISO U-O）、模擬電流信號隔離器（ISO A-O）變送器是一種業界最小體積低成本無源型回路饋電模擬信號隔離變送器IC。該IC有高效信號耦合變壓器回路饋電技術，通過后級電流輸出回路饋電方式提供電源工作，而無須外接工作電源供電。IC在設計方案中同傳感器、儀器儀表、PLC/DCS匹配在一起，可適應多種規格的模擬電壓、電流或位移電阻信號輸入，將工業現場二線/三線/四線制通用傳感器有源信號放大調理及隔離變送后，輸出4~20mA/2-10mA/4-12mA/4-8mA/12-20mA等各種參數的兩線制模擬電流信號。 技術方案中的核心器件：無源型位移電阻信號（ISO R-O）、模擬電壓信號（ISO U-O）、電流信號（ISO A-O）變送器設計為高精度、小體積的標準SIP12 Pin 阻燃IC封裝，其采用磁電隔離耦合方式及高效能后級饋電技術，可實現直流電壓、電流、單雙向信號及角位移、電子尺、電位器等模擬信號到兩線制回路饋電電流環信號的精準隔離轉換，同各種類型的儀器儀表標準模擬量輸入端口（如PLC、DCS、FCS）相匹配。方案核心產品有小體積IC封裝的PCB板上安裝方式和DIN35標準導軌安裝方式，DIN導軌式安裝方式可為工業現場實現信號一進一出、一進二出、一進三出、二進二出，四路、八路、十六路信號的隔離轉換功能，用戶可根據現場需要選擇技術方案。
 

無源信號隔離器應用2：無源型低成本、小體積兩線制4-20mA（0-20mA）電流環路模擬信號隔離器

兩線無源ISO 4-20mA（SIP12 Pin封裝）和ISOS 4-20mA（SIP7 Pin封裝）的4-20mA電流環路信號隔離器，是一種前級 4-20mA（0-20mA）電流信號輸入，后級 4-20mA(0-20mA)電流信號輸出的無源信號隔離模塊。方案采用電磁隔離模式及高效能輸入端回路竊電技術，有效地解決了儀器儀表與傳感器之間傳輸電流信號隔離對供電電源的依賴問題，實現4-20mA(0-20mA)標準信號的高精度及高線性度的隔離。方案設計中無源型信號隔離器從傳感器工作的電流回路中獲取能量，經過隔離后輸出有源4-20mA模擬信號，驅動或控制儀器儀表、PLC、DCS裝置。方案核心產品有小體積IC封裝的PCB板上安裝方式和DIN35標準導軌安裝方式，DIN導軌式安裝方式可為工業現場實現信號一進一出、二進二出，三進三出等多路信號的隔離轉換功能，用戶可根據現場需要選擇方案。

 

 

無源信號隔離器應用3：無源型低成本、小體積兩線制4-20mA回路饋電模擬信號隔離器

ISO 4-20mA-F（SIP12 Pin）和ISOS 4-20mA-F （SIP7 Pin封裝）的4-20mA電流環路信號隔離配電器，是一種兩線制回路供電的隔離模塊。通過后級饋電方式，給前級兩線制設備供電，并接收來自兩線制設備輸出的4-20mA 電流信號，經模塊隔離后輸出 4-20mA 的電流信號給傳感器工作。本方案采用電磁隔離模式及高效能后級饋電技術，有效地解決了電流信號隔離對供電電源的依賴問題，實現標準信號 4~20mA 精準隔離傳送，可與各種儀表的兩線制回路供電模擬量輸入端口（如 PLC、DCS 系統等）相匹配。

 

 

無源信號隔離器應用4：無源型低成本、小體積模擬電壓轉兩線制4-20mA電流信號V/I轉換信號隔離器

ISO V-4-20mA（SIP12 Pin）和ISOS V-4-20mA（SIP 7Pin）無源型V/I轉換模擬信號隔離變送器，是一種電壓輸入、兩線制電流輸出回路供電的信號隔離變送模塊。通過后級電流回路饋電方式，給輸入端提供一組5V（3mA）功能拓展電源給前級設備供電，并接收來自前級設備輸出的電壓信號，經模塊隔離后輸出4~20mA的標準兩線制電流信號。本方案采用電磁隔離模式及高效能后級饋電技術，實現電壓信號到4-20mA 標準信號的精準隔離轉換，可與各種儀表的模擬量輸入端口（如PLC、DCS 系統等）相匹配。該技術方案使用十分方便，無需外加任何器件，即可實現電壓信號輸入、位移電位器等需配電型傳感器或電橋（稱重）檢測電路的電壓信號隔離變送。

 

無源信號隔離器應用5：無源型低成本兩線制4-20mA電流轉模擬電壓信號I/V轉換信號隔離器

ISO 4-20mA-O系列（SIP12 Pin封裝）兩線制無源型4-20mA轉電壓信號隔離轉換器，可以將輸入有源4-20mA的電流信號隔離轉換成電壓信號I/V轉換輸出。該方案采用兩線制輸入回路供電方式，高效信號回路竊電技術，無須外接工作電源，大大簡化了用戶的設計，降低用戶布線成本。該模塊內部包含有電流信號調制解調電路、信號耦合隔離變換電路、電源逆變電路、減法電路，緩沖處理輸出電路等，很小的輸入等效電阻，使該產品能夠從傳感器信號輸出回路中采集電流信號，并能達到輸入20mA信號時電壓降 ≤10V。以滿足用戶無需外接輔助電源而實現信號遠距離、無失真傳輸變換的需要。

 

二線制信號隔離器應用6：無源型低成本、小體積兩線制4-20mA電流環路信號隔離器

ISO 4-20mA-E（SIP12 Pin封裝）和ISOS 4-20mA-E（SIP7 Pin）兩線制無源型4-20mA模擬量隔離調理控制器，可將輸入有源4-20mA電流信號轉換成隔離的無源控制信號輸出，用來控制二線制回路供電（防爆方式）4-20mA電流環路，實現傳感器信號采集與模擬量輸入接口有源負載的現場匹配，有效解決了采集有源4-20mA電流信號與二線制電流環供電回路接收口電源沖突問題。該方案采用高效能的回路竊電技術，無需獨立電源供電，使用非常方便，用戶可通過調節電位器進行ADJ校正。

 

二線制信號隔離器應用7：無源型低成本、小體積兩線制PWM信號轉模擬信號隔離器

ISO D-O1系列（SIP8 Pin封裝），是一種無源型 PWM 脈沖調寬信號隔離轉換為兩線制 4-20mA 變送器 IC。該 IC 工作方式是通過后級（輸出端）電流回路饋電方式，接收來自前級設備輸出的 PWM信號，經過隔離轉換后輸出對應的 4-20mA 標準兩線制電流信號。PWM 脈寬變送器方案設計為SIP8 Pin（單排8腳直插封裝）小體積的PCB板焊接安裝方式，IC內部包含信號耦合高速隔離變換電路、精密基準電壓源開關控制電路、低通濾波電路， 驅動放大電路、VI 轉換電路等，具有 PWM 信號轉換精度高、線性度好、輸出回路供電電壓范圍寬（12-36VDC）等特點。高集成工藝結構及新技術隔離措施使該方案中的核心器件能達到：信號輸入與輸出 3000VDC 隔離，并且能滿足工業級寬溫度、潮濕、震動的現場惡劣工作環境要求。

 

 

二線制信號隔離器應用8：無源型兩線制Pt100/Cu50熱電阻溫度測量信號回路饋電信號隔離器

ISO Z-W-O1小體積（12腳單列直插IC封裝SIP12 Pin）低成本無源型兩線制4-20mA環路饋電熱電阻信號隔離變送器，主要用于三線、四線或兩線制 Pt10 / Pt100 / Pt1000 或Cu50/Cu100溫度傳感器信號的采集、隔離與變送。方案用在工業現場的溫度檢測中，可將熱電阻傳感器采集的溫度信號按變化量轉換成線性比例的標準4-20mA電流信號輸出。

ISO Z-W-O1 采用電磁隔離模式及高效能后級饋電發明技術，無需獨立電源供電即可實現熱電阻傳感器輸出的溫度信號到 4-20mA 標準信號的精準隔離轉換，可以直接同各類常用儀器儀表的模擬量輸入端口（如PLC、DCS系統等）相匹配。IC內部包含信號調制解調電路、信號耦合隔離變換電路、高效能的DC-DC升壓電路、信號零點、滿度校準電路和Pt100熱電阻線性化、長線補償、干擾抑制電路等。輸出回路供電電壓范圍寬（12-36VDC）、轉換精度高、線性度好，滿度和零點由用戶通過外接電位器現場調節和校準。

 

 

二線制信號隔離器應用9：無源型兩線制交流（AC）電流電壓信號轉4-20mA模擬信號隔離器

DIN ISO AC-O1系列交流轉直流(AC/DC)無源兩線制信號隔離變送器，是一種能將被測交流電流、電壓按線性比例輸出直流標準4-20mA電流信號的隔離變送器。配以相應的指示儀表或直接輸送到DCS/FCS系統，實現系統對交流電壓或電流的測量和控制。

該模塊輸出是針對24VDC和取樣電阻（二線制儀表）相串聯的二線制供電回路來設計的，同當前工業現場常用的模擬量輸入接口板（上位機）、PLC、DCS或其他儀表的模擬量輸入端口相匹配。方案設計中選用了高效能的回路竊電技術而無需獨立電源供電，采用的兩線制回路供電輸出方式可省掉兩根電源線，大大簡化了用戶的系統方案設計，降低用戶布線成本。

方案設計中充分運用系統中的指示儀表、PLC或DCS等裝置的工作電源回路，將信號的輸入電路裝置與輸出檢測控制回路*隔離，提高了系統運行的可靠性和穩定性，充分保障及提高設備和工作人員的安全系數，所以該方案在電力遠程監控、電力儀器儀表、醫療設備、工業自控等領域廣泛應用。