電量隔離傳感器基本工作原理
由于電量隔離傳感器產(chǎn)品的被檢測(cè)對(duì)像主要是電流和電壓信號(hào)，所以下面主要介紹電流和電壓信號(hào)的檢測(cè)原理。
1、交流信號(hào)檢測(cè)原理
交流信號(hào)又分為交流電壓和電流信號(hào)。圖1為交流電流信號(hào)的檢測(cè)原理框圖，圖2為交流電壓信號(hào)的檢測(cè)原理框圖，由CT和PT對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離，電流為穿孔輸入方式，電壓為端子接線輸入方式。
其中，CT為電流互感器，PT為電壓互感器，輸出一般為0~5V或4~20mA。
2、直流信號(hào)檢測(cè)原理
圖3為直流信號(hào)檢測(cè)原理框圖。
直流信號(hào)分為直流電壓和直流電流，直流電流一般是通過(guò)電阻取樣，直流電壓一般用電阻降壓處理。由一個(gè)隔離電源向前置放大器供電，隔離原理常用的有兩種方案，一種是采用線性光耦隔離技術(shù)，一種是采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)。
由上述原理框圖可以看出，不論是交流信號(hào)還是直流信號(hào)，輸入輸出都是完全隔離的，一般，現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)都是大電流、高電壓或是微小信號(hào)，這樣電量隔離傳感器就可以把現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與低壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完全隔離，避免系統(tǒng)受到強(qiáng)信號(hào)的干擾，從而提高系統(tǒng)的可靠性。
電量隔離傳感器特點(diǎn)
1、輸入電量與輸出模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)之間有必要的電氣隔離；
2、供電電源與輸入電量之間有必要的電氣隔離；
3、輸入信號(hào)與一次回路連接，輸出信號(hào)與二次儀表連接；
4、當(dāng)輸出為數(shù)字編碼信號(hào)時(shí)，一般滿(mǎn)足相關(guān)協(xié)議要求。
電量隔離傳感器特性參數(shù)
額定輸入：0.5～10～100mAAC；
額定輸出：0～5Vdc；0～20mA；4～20mA；
輸出紋波：≤10mV；
精度：1.0級(jí)；
線性范圍：0～120%；
響應(yīng)時(shí)間：≤300mS；
隔離耐壓：2500VDC/1分鐘；
工作溫度：-20℃～+70℃。
電量隔離傳感器的作用是什么
電量隔離傳感器是針對(duì)工程中的電量檢測(cè)（監(jiān)測(cè)），提高系統(tǒng)的整體抗干擾能力，而研制開(kāi)發(fā)的一種小體積，高性能的電信號(hào)量測(cè)部件或模塊。電量隔離傳感器可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的大電流，高電壓，功率，頻率，相角，電度等電參量進(jìn)行隔離測(cè)量和變換，也可以對(duì)各種微弱信號(hào)（如各種橋路信號(hào)）。
進(jìn)行隔離放大和變換，將其調(diào)理后，變換成符合國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)的電壓，電率等模擬信號(hào)或變換成數(shù)字量，開(kāi)關(guān)量狀態(tài)等信號(hào)輸出。這些輸出信號(hào)可以和傳統(tǒng)的指針式儀表相接，也與現(xiàn)代的數(shù)字式自控儀表，各種A/D轉(zhuǎn)換器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直接配接，從而可以形成一個(gè)組成高可靠的工業(yè)檢測(cè)（監(jiān)測(cè)）或控制系統(tǒng)。由于電量隔離傳感器在應(yīng)用中，用戶(hù)不需做二次開(kāi)發(fā)工作，高電壓或大電流信號(hào)可以直接接入產(chǎn)品，（通過(guò)端子，插針輸入或穿孔方式輸入），就可以得到相應(yīng)的輸出信號(hào)。因此電量隔離傳感器作為信號(hào)調(diào)理，隔離和變換功能摸塊，是工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中比較理想的變送器產(chǎn)品。
電量隔離傳感器的發(fā)展趨勢(shì)
電量隔離傳感器數(shù)字化技術(shù)
交流信號(hào)數(shù)字式電量隔離傳感器一般由電壓/電流傳感器、信號(hào)調(diào)理、隔離放大、AD采樣、微處理器、通訊接口等部分組成。
電壓、電流傳感器依據(jù)測(cè)量信號(hào)特點(diǎn)可以是電壓互感器、電流互感器、霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器、羅氏線圈等等；
微處理器是產(chǎn)品數(shù)字化的核心部分，一般都選用帶A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)，如PIC16C74、MSP430或ADCUC812等，因此，電路可以很簡(jiǎn)單。如果選ADUC812單片機(jī)，則可以直接輸出0~5V電壓信號(hào)，因?yàn)槠鋬?nèi)部包含有兩個(gè)12位的D/A轉(zhuǎn)換器；
通訊接口部分是數(shù)字信號(hào)輸出的變換電路，廣泛采用的是RS-485總線接口，最常用的接口芯片為ADM483，它可以最多掛接32個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)然也有許多其它類(lèi)似芯片。RS-232接口一般有兩種方式實(shí)現(xiàn)，一種就是在RS-485網(wǎng)絡(luò)總線上加一個(gè)RS-485/RS-232轉(zhuǎn)換器，另一種就是，直接把RS-232接口芯片放在產(chǎn)品中，后一種的缺點(diǎn)就是產(chǎn)品的應(yīng)用將受到限制，不能組成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，只能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊。CAN-BUS是發(fā)展較快的一個(gè)總線，其優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn)，可以達(dá)到10km，不會(huì)出現(xiàn)總線沖突，多主工作方式，通訊協(xié)議通用性好，當(dāng)然其成本較高。采用光纖傳輸?shù)耐ㄓ嵔涌诰哂休^強(qiáng)的電磁兼容能力，適用復(fù)雜電磁環(huán)境下的高精度測(cè)量。
軟件主要包含三個(gè)功能模塊，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和通訊協(xié)議。其中數(shù)據(jù)采集主要就是讀取A/D的轉(zhuǎn)換結(jié)果，由于單片機(jī)自帶A/D，因此程序比較簡(jiǎn)單；
數(shù)據(jù)處理主要完成交流變直流的運(yùn)算，由于單片機(jī)的運(yùn)算速度有限，因此我們采用頻率跟蹤法，來(lái)完成變換的計(jì)算；
通訊協(xié)議一般由用戶(hù)選定，如MODBUS協(xié)議，ASCII格式等。
電量隔離傳感器的趨勢(shì)
由于數(shù)字式電量隔離傳感器可以直接輸出數(shù)字量，對(duì)于許多應(yīng)用系統(tǒng)可以省去A/D采集模塊，所以，可以降低系統(tǒng)成本。因此，電量隔離傳感器的數(shù)字化，不僅提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，還可以使用戶(hù)進(jìn)一步降低成本。
由于電量隔離傳感器產(chǎn)品種類(lèi)較多，一種交流信號(hào)電量隔離傳感器數(shù)字化技術(shù)。電量隔離傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的方法較多，目前最普遍的是采用單片機(jī)技術(shù)，因?yàn)樗膽?yīng)用很靈活，可以實(shí)現(xiàn)各種不同功能。隨著集成電路不斷發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了許多專(zhuān)用的芯片，如電度表產(chǎn)品，已有許多專(zhuān)用芯片可選，有數(shù)字接口也有脈沖輸出等。