信號調理模塊的原理與應用

　　信號調理模塊或稱(chēng)隔離變送器，是采用光電、磁電等隔離技術(shù)，實(shí)現輸入輸出信號相互隔離轉換的裝置。因其抗干擾能力強，傳輸精度高，廣泛應用于儀器儀表、油田、石化加工、裝備制造等領(lǐng)域，是工業(yè)控制系統中重要的組成部分。

　　一、什么是信號調理模塊

　　信號調理模塊本質(zhì)上就是隔離放大器，其主要作用就是用于信號的放大和前端電路的保護，由于它本身的隔離電壓很高，極大的提升了測量設備在惡劣條件下使用不被擊穿的性能。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域主要是對電壓電流、AC交流、4-20mA、0-5V、mV毫伏、PWM脈沖、Hz頻率、Pt100熱電阻、正弦波、方波、電位器、轉速等各種信號進(jìn)行變送、轉換、隔離、放大、遠傳的集成電路，可與各種工業(yè)傳感器配合使用，滿(mǎn)足用戶(hù)本地監視遠程數據采集的需求，同時(shí)提高系統的適應度和環(huán)境可靠性，對工業(yè)生產(chǎn)具有不可小覷地作用。

　　圖 1 信號調理模塊

　　二、信號調理模塊的三隔離概念

　　信號調理的三隔離指的是：信號的輸入和輸出之間隔離;電源的輸入和輸出之間隔離;信號通道和電源通道之間隔離。如圖 2所示。

　　圖 2 信號調理的三隔離概念

　　三隔離對產(chǎn)品而言，電源和信號傳輸之間有高阻斷開(kāi)，降低相互影響，信號的隔離讓地環(huán)路、前后級的相互影響也盡量阻隔。

　　三、信號調理的隔離傳輸應用

　　如圖 3所示，MCU處理數字溫度、濕度傳感器的信號，處理完畢后，通過(guò)信號調理模塊隔離，再傳送出去，以便跟現場(chǎng)的電流輸入，或電壓輸入型電力儀表相連，同時(shí)具備隔離的功能，防止傳感器前端的干擾信號串入現場(chǎng)的電力儀表、PLC，DCS等。

　　圖 3 信號調理的隔離傳輸應用

　　一般，MCU處理后的溫度、濕度信號，會(huì )通過(guò)DA轉為電壓模擬量，而現場(chǎng)的儀表、DCS等，可能需要電流輸入信號，或電壓輸入信號，對此，可選用對應的信號調理模塊實(shí)現不同的輸出接口。推薦型號如下：

　　四、傳感器前端的應用

　　有些電力系統的溫濕度采集應用中，采用模擬量輸出的溫/濕度傳感器，MCU離傳感器比較遠，溫度、濕度傳感器的信號傳到MCU處時(shí)，因傳感器的信號較小，且線(xiàn)路較長(cháng)，引入了額外的干擾，有用的信號可能被干擾信號淹沒(méi)。

　　此時(shí)，如圖 4所示，在傳感器和MCU之間，使用電流輸出型的ZCM模塊，將傳感器的電壓信號隔離轉換成電流信號，送給MCU處理，在對信號進(jìn)行放大隔離的同時(shí)，還可大大增強信號的傳送距離，降低信號的失真。

　　圖 4 傳感器前端的應用

　　MCU處理完現場(chǎng)的溫濕度信號后，可能需要跟其他傳感器采集的節點(diǎn)組成網(wǎng)絡(luò )，最終傳到中控室，或由某個(gè)MCU集中處理。工業(yè)現場(chǎng)的組網(wǎng)一般采用RS-485或CAN總線(xiàn)，此時(shí)，可采用RSM485模塊和CTM隔離CAN收發(fā)器，組成一個(gè)穩定可靠的現場(chǎng)通訊網(wǎng)絡(luò )。相關(guān)產(chǎn)品信息如下：