直流信號隔離器首先將變送器或儀表的信號，通過半導體器件調製變換，然後通過光感或磁感器件進行隔離轉換，然後再進行解調變換回隔離前原信號，同時對隔離後信號的供電電源進行隔離處理。保證變換後的信號、電源、地之間絕對獨立。
基本介紹
- 中文名：直流信號隔離器
- 外文名：Dc signal isolator
- 類別：隔離器
- 功能：信號、電源、地之間絕對獨立
- 中介設備：光感或磁感器
- 領域：工程技術
- 學科：電力工程
隔離器功能,主要類型,注意事項,作用,優越性,操作原則,隔離方式,選型方法,技術指標,
隔離器功能
1.保護下級的控制迴路。
2.消弱環境噪聲對測試電路的影響。
可有效的隔離：輸入、輸出和電源及大地之間的電位。能夠克服變頻器噪聲及各種高低頻脈動干擾。
主要類型
1、隔離器
工業生產中為增加儀表負載能力並保證連線同一信號的儀表之間互不干擾，提高電氣安全性能。需要將輸入的電壓、電流或頻率、電阻等信號進行採集、放大、運算、和進行抗干擾處理後，再輸出隔離的電流和電壓信號，安全的送給二次儀表或plc\dcs使用。
2、配電器
工業現場一般需要採用兩線制傳輸方式，既要為變送器等一次儀表提供24V配電電源，同時又要對輸入的電流信號進行採集、放大、運算、和進行抗干擾處理後，再輸出隔離的電流和電壓信號，供後面的二次儀表或其它儀表使用。
3、安全柵
一些特殊的工業現場（如燃氣公司和化工廠）不但需要兩線制傳輸，既提供配電電源又有信號隔離功能，同時還需要具有安全火花防爆的性能，可靠地遏制電源功率、防止電源、信號及地之間的點火，限流、降壓雙重限制信號及電源迴路，把進入危險場所的能量限制在安全定額範圍內。
信號隔離器位於二個系統通道之間，所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能，同時要使隔離器輸入輸出模式（電壓型、電流型、環路供電型等）適應前後端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強度﹑匯流排通訊功能等許多重要參數涉及產品性能，例如噪音與精度有關、功耗熱量與可靠性有關，這些需要使用者慎選。總之，適用、可靠、產品性價比是選擇隔離器的主要原則。
注意事項
由於生產廠家不同，對隔離器的生產工藝、接線定義也不都相同，但使用場合基本相同，所以對產品的防護要求及維護基本相同。
1． 使用前應詳細閱讀說明書。
2． 作為信號隔離使用時，應將輸入端串入環路電路中，輸出端接取樣迴路。
3． 作為隔離配電使用時，應將輸入端併入電源電路中，輸出端接變送器。
4． 若不正常工作應先檢查接線是否正確，注意電源有無及極性反正。
作用
（1）地環流干擾
在工業生產過程中實現監視和控制需要用到各種 自動化 儀表、控制系統和執行機構，他們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、毫安級的小信號；又有幾十伏，數千伏、數百安培的大信號；既有低頻直流信號，也有高頻脈衝信號等等，構成系統後往往發現在儀表和設備之間傳輸相互干擾，造成系統不穩定甚至誤操作，出現這種情況除了每個儀器、設備本身的性能原因如抗電磁干擾影響，還有一個十分重要的原因就是各種儀器設備根據要求和目的都需要接地,例如為了安全，機殼需要接大地；為了使電路正常工作，系統需要有公共參考點；為了抑制干擾加禁止罩，禁止罩也需要接地，但是由於儀表和設備之間的參考點之間存在電勢差（也就是各設備的共地點不同）因而形成“地環流”、“接地環流”問題是在系統處理信號過程中必須解決的問題。
（2）自然干擾
雷電是一種主要的自然干擾源，雷電產生的干擾可以傳輸到數千公里以外的地方。雷電干擾的時域波形是疊加在一串隨機脈衝背景上的一個大尖峰脈衝。宇宙噪音是電離輻射產生的，在一天中不斷變化。太陽噪音則隨著太陽活動情況的劇烈變化。自然界噪聲主要會對通訊產生干擾，而雷電能量尖蜂脈衝可以對很多設備造成損壞，應該加以避免或降低損壞程度，減少損失。
（3）人為干擾
電磁干擾產生的根本原因是導體中有電壓或電流的變化，即較大dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能夠使導體產生電磁波輻射。一方面，人們可以利用這一特點實現特定功能，例如，無限通信、雷達或其他功能，另一方面，電子設備在工作時，由於導體中的dv/dt或di/dt會產生伴隨電磁輻射。無論主觀上出於什麼目的，客觀上對電磁環境造成了污染。還有工廠企業在生產過程中會經常有一些大型的設備（電機、 變頻器 ）頻繁開關，他們也會造成一些容性、感性的干擾，也將影響儀器儀表正常顯示或採集。凡是有電壓電流突變的場合，肯定會有電磁干擾存在。數字脈衝電路就是一種典型的干擾源，隨著電子技術的廣泛套用,電磁污染情況會越來越嚴重.
優越性
·絕大部分情況，採用信號隔離器+非隔離卡件比採用隔離卡件便宜
·信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
·信號隔離器套用靈活，而且它還有信號轉換和信號分配及接口轉換等功能，使用起來更加方便
·信號隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互完全獨立、構成系統的配置、日常維護更加方便。
操作原則
經典案例可以說明信號隔離的重要性：某大型公司的生產線調試中。控制系統的信號輸入板有八個通道，八個通道共用一個A/D轉換器，經過變換後，由光電耦合元件實現與主機電路的隔離。但它的八個通道輸入之間並沒有隔離，八個通道輸入信號每個單獨接入控制系統均正常，接入多於兩個外部信號時，控制系統顯示數字亂跳，故障無法排除。
又如某鍋爐控制系統檢測鍋爐各點溫度，使用K分度熱電偶作為感測器，同上述相似，僅檢測一點均正常，但是向控制系統接入兩點以上熱電偶時，控制系統顯示的溫度明顯錯誤。
原因如下：兩個現場儀表(A,B)向控制系統傳送信號以及控制系統向兩台現場儀表發出信號。假定傳送的均為1～5VDC信號。理想情況，控制系統及兩個現場儀表“地”電位完全相等，傳送過程中又沒有其他干擾，從控制系統輸入來看，接收的信號正確。但實際上現場儀表不可能做到地電位完全相等，通常存在“地”電位差，若A儀表“地”與控制系統"地"同電位，B儀表比它們的“地”電位高0.1V，A儀表傳送給控制系統的信號為1～5VDC，而B儀表傳送給控制系統的信號則為1.1～5.1VDC，這樣控制系統的誤差就產生了。同時A、B儀表的“地”線在控制系統處匯合聯接。將0.1V電壓加在控制系統的地線上，有可能損壞控制系統的局部器件，同時在控制系統上顯示錯誤數據。由此引起了上述現場調試中出現的問題，這兩種情況在接入隔離器後均完全正常。
隔離器之所以能起到這個作用，就是它具有使輸入/輸出/電源在電氣上完全隔離的功能，即在輸入/輸出/電源之間沒有公共的“地”。輸入信號無論是否受到接“地”的干擾，經隔離處理後的輸出信號“地”與現場儀表“地”完全隔離沒關係。正是由於這個原因，實現了輸入到控制系統輸入板的多個現場儀表信號之間隔離，消除了這些信號之間“地”的聯繫。
由於隔離器的工作電源是為隔離器的輸入、輸出兩部份同時供電，要保證隔離器輸入/輸出信號隔離，也必須確保隔離器的工作電源在電氣上與這兩個部分完全隔離。這種輸入/輸出/電源之間相互隔離的隔離器常稱為三隔離或全隔離隔離器。 這種供電方式，在供電電源功率許可的情況下無論隔離器數量多少，均可使用一台電源供電，不會產生相互干擾。若隔離器的工作電源沒有與隔離器的輸入/輸出部分隔離，嚴格地說隔離器的輸入/輸出信號也沒有被隔離，因為隔離器的輸入/輸出信號“地”可以通過工作電源連線到一起。
以上敘述了信號輸入的隔離情況，同樣在控制系統向現場儀表傳輸信號時也存在類似的問題。採用三隔離隔離器就可以解決這樣的問題。
隔離方式
目前隔離技術主要有磁隔離和光隔離兩大類。從技術難度來看，磁隔離比光隔離技術複雜、難度更高。但是，採用磁隔離技術，產品設計可以根據產品技術指標的要求選用合適的產品設計方案，在產品的線性、精度、功耗等技術指標上可以根據產品的要求靈活設計實現要求。而對於光隔離的產品，在產品的線性、精度、功耗等方面只能依賴元器件廠家所提供光隔離元器件的技術指標。產品設計人員為達到一些技術指標可以使用的手段很少，也不可能超過廠家提供的元器件技術指標。另外，光隔離的功耗較大，導致產品的總功耗大、發熱量大，產品的精度、功耗、穩定性與磁隔離產品相比都有較大的差距。光隔離元器件也不能套用於無源隔離。總的來講，磁隔離比光隔離更具有先進性。
選型方法
隔離器的選型應該根據現場儀表、控制系統或二次儀表的接口進行，目前自動化行業輸入/輸出信號的標準為：4～20mADC或者1～5VDC，當然也有一些特殊的輸入/輸出信號。
按照儀器儀表的接口分為：信號隔離類；一入多出隔離類；配電類；一入多出配電類；溫度隔離變送類；無源隔離類；二線制隔離類；二線制配電類；二線制溫度隔離變送類等類型。
用戶可以根據據現場儀表、控制系統或二次儀表的接口自由的選用。
技術指標
精度
隔離器的精度是非常重要的參數，精度的高低直接關係到隔離器能否正常使用。隔離器的精度體現了隔離器的設計、製造水平。我們公司的生產的隔離器除小信號、小量程等特殊輸入信號的隔離變送器精度為±0.2%以外，其餘的精度均為±0.1%。用戶在選用時應該選用精度高的產品。
輸出紋波
溫度漂移是由於隔離器工作時產生熱量，導致隔離器內所使用的電子元器件性能指標下降造成隔離器的輸出值發生變化。選擇隔離器時應要求溫度漂移的值越小越好。為了防止溫度漂移，隔離器應進行了低功耗、微功耗設計，使得隔離器工作時本身的發熱量很小甚至於不發熱，這樣就能防止因產品工作時發熱引起所使用元器件的性能指標下降，防止造成溫度漂移。
低功耗
功耗是指隔離器工作時所消耗的電能。它涉及到產品在工作時的發熱量，這個參數與隔離器的使用壽命、可靠性和隔離器的外形、安裝方式都有密切的關係。在選用隔離器時應選擇功耗低的產品。我們公司在隔離器的電路設計上採用了多項獲得國家發明專利的新技術，這些新技術是：輸出部分可以根據負載的大小動態調整輸出功率的自適應負載技術；隔離部分的電流互感功率補償技術；電源部分的參數式開關穩壓電源技術。目前我們公司隔離器的功耗只有目前世界一流品牌產品功耗的一半以下。
若產品的功耗大，在產品工作時產生的熱量就大，造成產品殼體內的溫度高。組成產品的電子元器件長期的處於高溫環境下，會導致運算放大器參數蛻變﹑電阻阻值變化﹑電容漏電增大等。這些問題將使產品性能下降，甚至導致產品故障、失效。
回響時間
回響時間是指產品的輸入量發生變化到產品的輸出量正確的將變化量反映的輸出上的時間。回響時間越短，就能夠越真實的正確反映出輸入量的變化，有效的監視和控制生產過程。在選擇隔離器時回響時間要求越短越好。我
