Что такое устройство развязки сигналов
Устройство развязки передаёт измерительный сигнал из одной цепи в другую без электрического соединения между ними. Его ставят там, где два конца петли сидят на разных потенциалах земли, или где длинный кабель наводит помеху, которая иначе появилась бы в показании. Значение развязка не меняет - она убирает проводящий путь, по которому шёл бы блуждающий ток.
Под одним названием обычно дают два исполнения. Развязка передаёт сигнал от прибора, у которого уже есть своё питание. Распределитель ещё и питает полевое устройство - именно это нужно двухпроводному передатчику, поскольку он берёт питание по той же паре, по которой идёт его сигнал. Эти два исполнения не взаимозаменяемы: двухпроводной передатчик, подключённый к простой развязке, просто остаётся без питания, а отдельно запитанный источник, подключённый к распределителю, оставляет два источника питания на одной паре.
Выбор сводится к четырём вопросам: нужно ли питать полевое устройство, каковы формы входного и выходного сигнала, какую нагрузку может вести выход, сохраняя заявленную погрешность, и какая развязка нужна применению. Формы входа и выхода решают вместе, а не по одному, потому что развязанный сигнал можно воспроизвести только пропорциональной формой оригинала.
Как устройство развязки сигналов выполняет измерение
Развязку получают тем, что сигнал передают через барьер, который ни один проводник не пересекает, - обычно магнитно или оптически. Входной сигнал преобразуется в форму, способная пересечь барьер, переносится и на другой стороне восстанавливается как то же пропорциональное значение. Поскольку общей цепи у двух сторон нет, разности потенциалов между ними некуда идти током по сигнальному кабелю - а именно так контур заземления и добавляет смещение к показанию, которое в остальном верно.
Способность подавлять синфазную помеху следует из того же устройства. Напряжение, наведённое на обоих проводниках входной пары - скажем, в кабельном лотке, проложенном рядом с приводом, - приходит на приём как разность, равная нулю. Фильтр такую помеху ослабляет, а барьер развязки убирает сам путь, которым она попала в измерение. Поэтому сигнал, который продолжает плыть, когда рядом работает привод, - случай для развязки, а не для более тяжёлого фильтра.
Выходной каскад решает, что можно подключить к развязанному сигналу. Выход по току ведёт нагрузку до указанного сопротивления, чего обычно хватает на принимающий прибор и кабель к нему. Выход по напряжению - это источник, и потому его нагрузка должна быть выше минимума, а не ниже максимума; нагрузка легче минимума уводит выход за заявленную погрешность, а не повреждает его. Обе величины отнесены к погрешности, на которую рассчитан модуль, и не являются предельными.
Варианты конфигурации
Большую часть спецификации определяют именно эти решения, а не класс точности. Каждое ограничивает следующее, поэтому их и утверждают по порядку.
| Конфигурация | Что нужно зафиксировать | Что это на самом деле определяет |
| Устройство развязки или распределитель | Простая развязка либо развязка с питанием полевого устройства | Можно ли вообще подключить двухпроводной передатчик. Это задаёт полевое устройство, а не предпочтение. |
| Форма входа | Токовая или напряжённая петля, в определённом наборе диапазонов | Что модуль способен принять. Напряжение, поданное на токовый вход, даёт заниженное показание вместо отказа. |
| Форма выходного сигнала | Ток или напряжение, пропорциональной формой входа | Что видит принимающее оборудование. На большинстве модулей форму в поле не переключить, поэтому её фиксируют при заказе. |
| Канальная конфигурация | Один канал, один вход на два выхода или два независимых канала | Должен ли один полевой сигнал прийти в два места и сколько модулей должен вместить шкаф по глубине. |
| Уровень развязки | Испытательное напряжение между входом, выходом и питанием | Разность потенциалов между портами, которую модуль выдерживает, - именно её создают контур заземления или испытательное напряжение. |
| Нагрузочная способность выхода | Максимальное сопротивление для токового выхода или минимальное для напряжённого | Сможет ли модуль вести принимающий прибор и кабель к нему, удерживая заявленную погрешность. |
| Ширина монтажа | Ширина на модуль на DIN-рейке | Сколько каналов влезет в шкаф - на крупном предприятии это чаще решает выбор, чем спецификация. |
| Клеммы и питание | Отсоединяемые клеммы и напряжение питания, доступное в шкафу | Как быстро модуль можно заменить, не трогая полевую проводку, и можно ли его питать от уже имеющегося источника. |
Как выбрать устройство развязки сигналов
| Фактор | Почему от этого зависит ответ | Как решить это до запроса |
| Питается ли полевое устройство от петли | Это разделяет два исполнения, а ошибка оставляет полевое устройство без питания или даёт два источника на одной паре | Укажите тип полевого устройства и как оно питается, а не только сигнал, который оно даёт |
| Формы входного и выходного сигнала | Их выбирают вместе, потому что выход может быть только пропорциональной формой входа | Дайте сигнал источника и сигнал, который ждёт принимающее оборудование, - парой |
| Приёмная нагрузка | У токового выхода нагрузка ограничена сверху, у напряжённого - снизу, и то и другое привязано к величине погрешности | Укажите, что ведёт сигнал, и длину кабеля до него |
| Число мест назначения | Сигнал, нужный в двух местах, требует модуля с двумя выходами или второго передатчика | Перечислите всё, что должно получать сигнал, включая регистраторы и указатели |
| Требование к развязке | Испытательное напряжение должно превышать любую разность потенциалов, которую может задать установка | Опишите, к чему подключены два конца петли, - именно это задаёт разность |
| Место в шкафу и рейка | Ширина на канал решает, сколько их влезет, а тип рейки - поставится ли модуль вообще | Дайте доступную длину рейки и число каналов |
| Категория помещения | Петля, входящая во взрывоопасную зону, требует сертифицированного для неё оборудования, а стандартное исполнение таковым не является | Укажите категорию помещения и зону, если она есть на полевом конце петли |
Величина развязки - это испытательное напряжение, а не рабочее. Она описывает, что модуль переживёт между своими тремя портами, а не разность потенциалов, которую можно подавать постоянно, и это не утверждение об электрической безопасности.
Ближайшие альтернативы
устройство развязки сигналов: какие типы обычно имеют в виду в запросе и где на самом деле решается выбор.
| Ближайшая альтернатива | Что отличает его от устройства развязки сигналов |
| Преобразователи сигналов | Преобразователь меняет форму или диапазон сигнала, например с термопары на 4-20 mA, и многие преобразуют без развязки. Если два конца петли уже сидят на одном потенциале, преобразователь - решение меньше и дешевле; если нет, покупают как раз функцию развязки. |
| Удалённый ввод-вывод | Удалённый ввод-вывод переносит преобразование и сбор в поле и передаёт значения в цифровом виде, так что несколько каналов делят одно соединение. Устройство развязки работает с одной петлёй за раз. На новой установке с цифровой шиной удалённый ввод-вывод может убрать нужду в отдельных развязках; на существующей аналоговой петле - не уберёт. |
| Программируемые логические контроллеры | Программируемый контроллер считывает сигнал и воздействует по нему, а у некоторых входных карт есть собственная развязка между каналами. Если такая развязка уже есть, отдельный модуль избыточен; если карта развязана только относительно задней панели, контур заземления между двумя полевыми приборами - по-прежнему случай для развязки. |
| Устройства защиты от импульсных перенапряжений | Ограничитель перенапряжений уводит переходный процесс в землю, а развязка убирает проводящий путь вовсе. Они дополняют, а не заменяют друг друга: ограничитель ограничивает то, что доходит до шкафа, а развязка разрывает петлю, которая иначе несла бы разность потенциалов между двумя заземлёнными точками. |
| Блоки питания | Распределитель питает полевое устройство и одновременно развязывает его сигнал, что и нужно двухпроводному передатчику. Блок питания запитывает цепь, не пропуская через себя сигнал. Различие важно там, где передатчик описан как питаемый от петли: это требование к распределителю, а не к источнику питания. |
Что включить в запрос
Первый ответ может быть предложением, а не списком вопросов, если запрос содержит эти данные. Если значение неизвестно, пришлите описание задачи - мы уточним, что из неё следует.
- Полевое устройство, какой сигнал оно даёт и питается ли от петли
- Сигнал, который ждёт принимающее оборудование, - форма и диапазон
- Число каналов и нужно ли какому-то сигналу прийти в два места
- Что ведёт выход, включая принимающий прибор и длину кабеля
- Напряжение питания, доступное в шкафу
- Разность потенциалов или источник контура заземления, который модуль должен разорвать
- Входит ли петля во взрывоопасную зону и какая это зона
- Доступная длина DIN-рейки и число каналов, которые нужно поставить
- Должны ли модули заменяться без вмешательства в полевую проводку