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号隔离器又名隔离器、号转换器、号调理器，是工业控制系统中重要组成部分， 号隔离器是一种采用光电隔离原理或者磁电隔离原理，将输入号进行隔离和转换后输出的电子设备。号隔离器采用了先进的数字化技术，在对高、低频干扰号的抑制方面均有着优异表现，即使在大功率变频控制系统中依然能够可靠应用，内部采用数字化调校、无零点及满度电位器、自动动态校准零点、温度漂移自动补偿等诸多先进技术，这一系列技术的应用使产品的稳定性及可靠性得到科学的保证。
什么是号隔离器
有源号隔离器
有源号隔离器是一种将（传感器输出）模拟电压或电流号经隔离转换成精度、线性度相匹配的混合集成电路。产品主要用于工业控制系统中模拟号输入输出控制，系统内部通过DSP、PLC的DA转换输出号来显示和控制其它装置的可调输出，现场工作电压、电流和各种运行参数的监测及系统外部增加4-20毫安（0-20毫安）/0-5V标准号接口等。该IC为标准Sip12 Pin符合UL-94的阻燃封装，占用PCB板面积少。装入仪器内部可以并联安装实现多路号的监测、隔离和转换。与光电隔离的产品相比具有更好的精度、线性度和温漂特性，并可实现零点、增益、满度免调节，方波用户现场使用及增强可靠性和稳定性。
无源号隔离器
无源号隔离器无需外供电源，从输入号上获取少许能量，实现号隔离。可以与各种工业传感器、现场仪表配合，取回参数号，隔离变送传输，满足用户本地远程数据的需求。
为了解决各种仪表设备之间因接地而引起的相互干扰，通常采用隔离器来解决。隔离器的作用就是使仪表设备之间的连接在电气上完全隔离，换句话说，就是使输入与输出之间没有共同的“地”，因此就不会影响号的正常传输。
国电中自新型号隔离器和栅简介
作为工业现场与控制室仪表之间的号隔离变送器设备，号隔离器和栅一直发挥着重要的作用，是工业控制系统中重要的组成部分。随着技术的进步，无论是现场的一次仪表，还是控制系统，都发生了变化，号隔离器和栅也需要进一步发展适应更高的要求。北京国电中自电气有限公司总结多年来的实践经验，对产品进行了改进，对隔离器和栅的性能进行了，以满足市场的需求。新型的隔离器和栅在性能和技术指标上都较过去有了更大的进步。
一、模块化的设计保证对市场的快速响应
隔离器和栅一般由输入号处理单元、隔离单元、输出号处理单元、电源等4部份构成。根据号的流向在输入或输出单元增加本质设计，从而构成隔离器和栅。
虽然实际应用中的隔离器和栅基本上都是由上述四个单元构成，但输入、输出的类型和数量的不同，组成了种类繁多的型号，为了满足市场的需求，越来越多的型号使得企业的生产负担加重，数量少品种多使得交货周期越来越长，也使得调试检验的成本增加。这些情况已经严重的阻碍了产品的市场推广。针对这种情况，宇通公司通过仔细的分析，采用模块化的设计方法，将隔离器和栅划分为七种功能模块，从而比较好的解决了上述问题。模块化的设计方法极大的解决了产品加工、调试、老化、库存的压力，产品的一致性好，质量得到提高。从根本上解决了品种多数量少给生产环节带来的压力，极大的缩短了交货周期。
二、低功耗设计
低功耗是电子产品设计永无止境的追求，伴随技术的发展，目前隔离器和栅的功耗与过去相比，已经减小许多，性能和技术指标也得到提高。
产品的功耗是各个功能单元功耗的总和，只有降低各个功能单元的功耗才能使得总得功耗降低，增加产品的热稳定性和寿命。隔离器和栅由输入、输出、隔离、电源、等单元构成，其中单元是无源的限压限流网络，技术上进行低功耗改进的可能性非常小。主要在输入、输出、电源、隔离四个单元进行技术改进。
韶关曲江温州盾开电气有限公司是一家专注于 电涌保护器,信号隔离器产品研究、开发、生产及销售的高科技技术型企业。公司依托雄厚的技术力量并与多家科研单位及高等院校建立了密切的合作关系，公司具备先进的生产工艺及严格的生产管理制度，研发和生产了各种 电涌保护器,信号隔离器。
低功耗是电子产品设计永无止境的追求，伴随技术的发展，目前隔离器和栅的功耗与过去相比，已经减小许多，性能和技术指标也得到提高。
产品的功耗是各个功能单元功耗的总和，只有降低各个功能单元的功耗才能使得总得功耗降低，增加产品的热稳定性和寿命。隔离器和栅由输入、输出、隔离、电源、等单元构成，其中单元是无源的限压限流网络，技术上进行低功耗改进的可能性非常小。主要在输入、输出、电源、隔离四个单元进行技术改进。
1、 输出单元模块的自适应负载技术
输出模块可以根据负载的大小动态调整输出模块的输出功率，从而减少自身的发热。传统的负载设计是根据额定负载的大小设计输出功率，当输出负载非常小时，多余的负载功率就耗散在仪表内部，从而时仪表自身发热。假设一台隔离器的输出负载设计为750欧姆，那么输出驱动功率一般设计为0.5W。如果在实际应用中此隔离器的负载使用在50欧姆的环境下，那么就有 0.5W – 0.02W = 0.48W的功率转换为仪表自身的发热。如果时多路输出将产生更多的热量，而降低输出模块的额定功率在实际应用中又难以应付市场的复杂状况。
自适应负载技术很好的解决了这个矛盾，此技术的原理图示如下：
下表是对比的测试数据:
测试条件：电源24DC；负载变化 50欧姆～750欧姆
输出模块类型 标准输出模块自适应负载输出模块
模块的耗散功率（50Ω） 320mW 10mW
模块的耗散功率（250Ω） 220mW 10mW
模块的耗散功率（500Ω） 120mW 10mW
模块的耗散功率（750Ω） 20mW 10mW
从上表可以看到：自适应负载技术使得模块的耗散功率是恒定在一个很低的水平，不会受到负载变化的影响。
负荷检测可以根据负载的大小调整输出功率，极大的减少了输出模块的发热，用户在定货时无须说明负载大小，极大的方便了用户的使用和缓解了库存压力。
2、 隔离单元模块的低功耗改进
隔离单元是决定产品技术指标的重要单元。
目前隔离技术主要有磁隔离与光隔离两大类。隔离电路形式有直接调制耦合，反馈调制耦合等多种形式，具体采用什么形式要根据产品的技术指标而定。 总的来讲可以大致分为开关量号采用光隔离，模拟量号采用磁隔离的方式。从技术复杂程度来看，磁隔离比光隔离处理技术复杂，采用磁隔离技术， 设计者可以根据技术指标采用合适的设计方案，隔离的线性、精度可以根据产品要求灵活控制。而光隔离的线性、精度只能依赖器件厂家提供的技术指标， 设计人员可以调整的方式很少，也不可能超过厂家提供的技术指标。由于功耗大，光电隔离也不能实现无源隔离。北京国电中自电气有限公司采用电流互感模式、电流互感反馈模式、 电压互感模式、电压互感反馈模式、电流互感功率补偿模式等多种磁隔离方式。根据产品的特点选择不同的磁隔离模式。
上述隔离模式中，电流互感功率补偿模式是功耗低的模式，目前在新一代的无源隔离栅中使用，在保证技术指标的同时，降低了隔离单元的功耗。
3、电源模块
电源的技术指标是基础，决定产品的性能。目前流行的电源拓扑形式虽然非常多，也很成熟。但我们在隔离器和栅的电源设计中进行了技术创新，目前采用的参数式开关稳压电源设计获得了的发明专利。根据隔离器和栅的特点，参数式开关稳压稳压电源了效率，降低了电源的复杂程度。从工艺和成本上得到改进，减少了产品的故障率。
三、无源隔离器和栅
传统的隔离器和栅均为有源，需要外接24V直流电源。而无源隔离器和栅不需要外接24V直流电源，接线数量减少了三分之一，降低了安装和维护难度。因此，无源隔离器和栅的应用越来越广泛，特别是在DCS和PLC系统的接口应用中，普遍采用无源隔离器和栅的设计模式
无源隔离器和栅的示意图：
无源隔离器和栅是指无须外接24V直流电源，其工作所需要的能量来源于表示号的4 ~ 20mA电流。因此，无源隔离器和栅的功耗必须非常小，是一种功耗的设计应用。更低的功耗和更高的输入、输出线性是衡量无源隔离器和栅的关键指标。
（1）地环流干扰
在工业生产过程中实现监视和控制需要用到各种 自动化 仪表、控制系统和执行机构，他们之间的号传输既有弱到毫伏级、毫安级的小号；又有几十伏，数千伏、数百安培的大号；既有低频直流号，也有高频脉冲号等等，构成系统后往往发现在仪表和设备之间传输相互干扰，造成系统不稳定甚至误操作，出现这种情况除了每个仪器、设备本身的性能原因如抗电磁干扰影响，还有一个十分重要的原因就是各种仪器设备根据要求和目的都需要接地,例如为了，机壳需要接大地；为了使电路正常工作，系统需要有公共参考点；为了抑制干扰加屏蔽罩，屏蔽罩也需要接地，但是由于仪表和设备之间的参考点之间存在电势差（也就是各设备的共地点不同）因而形成“地环流”、“接地环流”问题是在系统处理号过程中必须解决的问题。
（2）自然干扰
雷电是一种主要的自然干扰源，雷电产生的干扰可以传输到数千公里以外的地方。雷电干扰的时域波形是叠加在一串随机脉冲背景上的一个大尖峰脉冲。宇宙噪音是电离辐射产生的，在一天中不断变化。太阳噪音则随着太阳活动情况的剧烈变化。自然界噪声主要会对通讯产生干扰，而雷电能量尖蜂脉冲可以对很多设备造成损坏，应该加以避免或降低损坏程度，减少损失。
（3）人为干扰
电磁干扰产生的根本原因是导体中有电压或电流的变化，即较大dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能够使导体产生电磁波辐射。一方面，人们可以利用这一特点实现特定功能，例如，无限通、雷达或其他功能，另一方面，电子设备在工作时，由于导体中的dv/dt或di/dt会产生伴随电磁辐射。无论主观上出于什么目的，客观上对电磁环境造成了污染。还有工厂企业在生产过程中会经常有一些大型的设备（电机、 变频器 ）频繁开关，他们也会造成一些容性、感性的干扰，也将影响仪器仪表正常显示或采集。凡是有电压电流突变的场合，肯定会有电磁干扰存在。数字脉冲电路就是一种典型的干扰源，随着电子技术的广泛应用,电磁污染情况会越来越严重.
优越性
在各个过程环路中使用号隔离器办法可以用DCS或 PLC 等隔离卡件或者现场带的隔离的变送器（部分设备可以做到），也可以用号隔离器来实现。比较起来，用号隔离器有以下优点：
·绝大部分情况，采用号隔离器+非隔离卡件比采用隔离卡件便宜
·号隔离器比隔离卡件在隔离能力、抗电磁干扰等方面性能更加优越
·号隔离器应用灵活，而且它还有号转换和号分配及接口转换等功能，使用起来更加方便
·号隔离器通常有单通道、双通道、通道间相互完全独立、构成系统的配置、日常维护更加方便。
操作原则
经典案例可以说明号隔离的重要性：某大型公司的生产线调试中。控制系统的号输入板有八个通道，八个通道共用一个A/D转换器，经过变换后，由光电耦合元件实现与主机电路的隔离。但它的八个通道输入之间并没有隔离，八个通道输入号每个单独接入控制系统均正常，接入多于两个外部号时，控制系统显示数字乱跳，故障无法排除。
又如某锅炉控制系统检测锅炉各点温度，使用K分度热电偶作为传感器，同上述相似，仅检测一点均正常，但是向控制系统接入两点以上热电偶时，控制系统显示的温度明显错误。
原因如下：两个现场仪表(A,B)向控制系统传送号以及控制系统向两台现场仪表发出号。假定传送的均为1～5VDC号。理想情况，控制系统及两个现场仪表“地”电位完全相等，传送过程中又没有其他干扰，从控制系统输入来看，接收的号正确。但实际上现场仪表不可能做到地电位完全相等，通常存在“地”电位差，若A仪表“地”与控制系统"地"同电位，B仪表比它们的“地”电位高0.1V，A仪表传送给控制系统的号为1～5VDC，而B仪表传送给控制系统的号则为1.1～5.1VDC，这样控制系统的误差就产生了。同时A、B仪表的“地”线在控制系统处汇合联接。将0.1V电压加在控制系统的地线上，有可能损坏控制系统的局部器件，同时在控制系统上显示错误数据。由此引起了上述现场调试中出现的问题，这两种情况在接入隔离器后均完全正常。
隔离器之所以能起到这个作用，就是它具有使输入/输出/电源在电气上完全隔离的功能，即在输入/输出/电源之间没有公共的“地”。输入号无论是否受到接“地”的干扰，经隔离处理后的输出号“地”与现场仪表“地”完全隔离没关系。正是由于这个原因，实现了输入到控制系统输入板的多个现场仪表号之间隔离，了这些号之间“地”的联系。
由于隔离器的工作电源是为隔离器的输入、输出两部份同时供电，要保证隔离器输入/输出号隔离，也必须确保隔离器的工作电源在电气上与这两个部分完全隔离。这种输入/输出/电源之间相互隔离的隔离器常称为三隔离或全隔离隔离器。 这种供电方式，在供电电源功率许可的情况下无论隔离器数量多少，均可使用一台电源供电，不会产生相互干扰。若隔离器的工作电源没有与隔离器的输入/输出部分隔离，严格地说隔离器的输入/输出号也没有被隔离，因为隔离器的输入/输出号“地”可以通过工作电源连接到一起。
以上叙述了号输入的隔离情况，同样在控制系统向现场仪表传输号时也存在类似的问题。采用三隔离隔离器就可以解决这样的问题。
隔离方式
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