絶縁変換器

絶縁変換器とは

絶縁変換器は、測定信号をある回路から別の回路へ、両者を電気的につなぐことなく伝えます。ループの両端が異なる接地電位にある場所、または長いケーブルが、そうでなければ読みに現れるはずの妨害を受け取る場所で設置します。絶縁変換器は値を変えません。不要な電流が流れる導通経路を除去します。

同じ名前で 2 種類の形が供給されることが通例です。絶縁変換器は、それ自体の電源を持つ機器からの信号を伝えます。分配器は現場機器にも電源を供給します。2 線式トランスミッタは、信号を運ぶ対線そのままから電源も取るため、これを必要とします。両者は取り換えられません。素の絶縁変換器につないだ 2 線式トランスミッタは単に無電源のままになり、別電源の供給源を分配器につなぐと、1 つのループで 2 つの電源が競合します。

選定は 4 つの問いにかかります。現場機器に電源が必要か、入出力の信号形態は何か、精度を保ったまま出力が駆動できる負荷はどれか、用途が要求する絶縁はどれかです。入力の形と出力の形は、1 つずつではなく一緒に決める必要があります。絶縁した信号は、元の信号の比例形でしか再現できないためです。

絶縁変換器の測定原理

絶縁は、信号を、どの導体も跨がない障壁を越えて伝えることで実現します。通常は磁気または光学の手段です。入力信号は障壁を渡れる形に変換され、渡されたあと、向こう側で同じ比例値として再構成されます。両側は導体を共用しないため、両者の電位差は信号ケーブルに沿って電流を流す経路を失います。そうでなければ正しい読みに対して接地ループがオフセットを加えるのが、この仕組みです。

コモンモード妨害に対する除去も、同じ構造から出てきます。モータドライバと共用したケーブルトレイで受けるような、入力対線の両導体に誘起された電圧は、受信側では差分ゼロとして現れます。フィルタはそのような信号を減衰させるだけですが、絶縁障壁は、測定に到達した経路そのものを無くします。近くのモータドライバが動いてもまだ値がずれる信号なら、より重いフィルタではなく絶縁変換器のケースだというのが、その理由です。

出力段は、絶縁した信号を何につなげられるかを決定します。電流出力は、うたわれた抵抗まで負荷を駆動し、それは受信計器とそこへのケーブルを賄える値です。電圧出力は電源側なので、負荷は最大以下ではなく最小以上である必要があります。それを下回る軽い負荷は、損傷ではなく、うたわれた精度の外に出力を持っていきます。両方の数値は、モジュールがうたわれる精度の条件で適用されるもので、絶対限度ではありません。

構成の選択肢

仕様のほとんどは、精度等級ではなくこれらの判断で決まります。一つが次を制約するため、順番に決めていきます。

絶縁変換器の選び方

絶縁の数値は耐電圧であり、使用電圧ではありません。モジュールが 3 つのポートの間で耐えるものを示すのであって、連続して加えてよい電位差を示すものではなく、電気安全に関する記述でもありません。

近似する代替機種

絶縁変換器 のお問い合わせが、実際にはどのタイプにあたるのか、そして選定がどこで決まるのかをまとめています。

問い合わせに含める内容

お問い合わせにこれらの内容が含まれていれば、最初の返信は質問集ではなく見積りになります。数値が不明な場合は、用途の説明をお送りいただければ、そこから必要な条件を確認します。

1. 現場機器と、それが出す信号、そしてループ上で給電されるか
2. 受信機器が想定する信号。形と範囲として示します
3. チャンネル数、および信号が 2 か所に届く必要があるか
4. 出力が駆動するもの。受信計器とケーブル長を含めます
5. 制御盤で使える電源電圧
6. モジュールが断ち切るべき電位差、または接地ループの原因
7. ループが危険区域に入るか、入る場合のゾーン
8. 使える DIN レールの長さと、設置するチャンネル数
9. 現場配線を動かさずにモジュールを交換できる必要があるか