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信号调理模块的应用与温度传感器之间的联系
添加时间:2020-09-09

隔离变送器也称为信号调理模块,是采用光电、磁电等隔离技术,实现输入输出信号相互隔离转换的装置。因其抗干扰能力强,传输精度高,广泛应用于仪器仪表、油田、石化加工、装备制造等领域,是工业控制系统中重要的组成部分。


一、什么是信号调理模块

    信号调理模块本质上就是隔离放大器,其主要作用就是用于信号的放大和前端电路的保护,由于它本身的隔离电压很高,极大的提升了测量设备在恶劣条件下使用不被击穿的性能。在工业自动化领域主要是对电压电流、AC交流、4-20mA、0-5V、mV毫伏、PWM脉冲、Hz频率、Pt100热电阻、正弦波、方波、电位器、转速等各种信号进行变送、转换、隔离、放大、远传的集成电路,可与各种工业传感器配合使用,满足用户本地监视远程数据采集的需求,同时提高系统的适应度和环境可靠性,对工业生产具有不可小觑地作用。


图 1 信号调理模块


二、 信号调理模块的隔离概念

    信号调理的三隔离指的是:信号的输入和输出之间隔离;电源的输入和输出之间隔离;信号通道和电源通道之间隔离。如图 2所示。



    隔离对产品而言,电源和信号传输之间有高阻断开,降低相互影响,信号的隔离让地环路、前后级的相互影响也尽量阻隔。


三、 信号调理的隔离传输应用

    如图 3所示,MCU处理数字温度、湿度传感器的信号,处理完毕后,通过信号调理模块隔离,再传送出去,以便跟现场的电流输入,或电压输入型电力仪表相连,同时具备隔离的功能,防止传感器前端的干扰信号串入现场的电力仪表、PLC,DCS等。


    一般,MCU处理后的温度、湿度信号,会通过DA转为电压模拟量,而现场的仪表、DCS等,可能需要电流输入信号,或电压输入信号,对此,可选用对应的信号调理模块实现不同的输出接口。


 

四、 传感器前端的应用

    有些电力系统的温湿度采集应用中,采用模拟量输出的温/湿度传感器,MCU离传感器比较远,温度、湿度传感器的信号传到MCU处时,因传感器的信号较小,且线路较长,引入了额外的干扰,有用的信号可能被干扰信号淹没。

    此时,如图 4所示,在传感器和MCU之间,使用电流输出型的ZCM模块,将传感器的电压信号隔离转换成电流信号,送给MCU处理,在对信号进行放大隔离的同时,还可大大增强信号的传送距离,降低信号的失真。

 

图 4 传感器前端的应用


    MCU处理完现场的温湿度信号后,可能需要跟其他传感器采集的节点组成网络,最终传到中控室,或由某个MCU集中处理。工业现场的组网一般采用RS-485或CAN总线,此时,可采用RSM485模块和CTM隔离CAN收发器,组成一个稳定可靠的现场通讯网络。


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