模拟量光耦隔离参考word

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模拟量光耦隔离

模拟量光耦隔离

线性光耦原理与电路设计1. 线形光耦介绍光隔离是一种很常用的信号隔离形式。

常用光耦器件及其外围电路组成。

由于光耦电路简单,在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到,如UART协议的20mA电流环。

对于模拟信号,光耦因为输入输出的线形较差,并且随温度变化较大,限制了其在模拟信号隔离的应用。

对于高频交流模拟信号,变压器隔离是最常见的选择,但对于支流信号却不适用。

一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案,如ADI的AD202,能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度,但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换,对产生的交流信号进行变压器隔离,然后进行频率-电压转换得到隔离效果。

集成的隔离放大器内部电路复杂,体积大,成本高,不适合大规模应用。

模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。

线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别,只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变,增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。

这样,虽然两个光接受电路都是非线性的,但两个光接受电路的非线性特性都是一样的,这样,就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性,从而达到实现线性隔离的目的。

市场上的线性光耦有几中可选择的芯片,如Agilent公司的HCNR200/201,TI子公司TOAS的TIL300,C LARE的LOC111等。

这里以HCNR200/201为例介绍2. 芯片介绍与原理说明HCNR200/201的内部框图如下所示其中1、2引作为隔离信号的输入,3、4引脚用于反馈,5、6引脚用于输出。

1、2引脚之间的电流记作IF,3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD 2。

输入信号经过电压-电流转化,电压的变化体现在电流IF上,IPD1和IPD2基本与IF成线性关系,线性系数分别记为K1和K2,即K1与K2一般很小(HCNR200是0.50%),并且随温度变化较大(HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间),但芯片的设计使得K1和K2相等。

模拟量光电隔离_解释说明以及概述

模拟量光电隔离_解释说明以及概述

模拟量光电隔离解释说明以及概述1. 引言1.1 概述模拟量光电隔离是一种重要的电子技术,用于隔离和保护模拟信号。

它通过使用光学器件将输入信号与输出信号之间进行物理隔离,从而实现信号的传递和保护。

模拟量光电隔离在工业自动化、仪表控制和通信系统等领域中广泛应用,对于提高系统的可靠性和安全性起到了关键作用。

1.2 文章结构本文将围绕着模拟量光电隔离展开讨论,主要分为以下几个部分:第二部分将详细解释说明模拟量光电隔离的概念、原理以及应用领域;第三部分将深入探讨模拟量光电隔离技术,包括光耦合器件及其工作原理、光电隔离器件的分类和特点以及选择方法;第四部分将通过实际案例分析与应用实践来进一步了解设备或系统中模拟量光电隔离的需求分析、选型依据,以及在工业自动化中的应用案例以及遇到的挑战与解决方案;第五部分将总结模拟量光电隔离的优势与不足,并对未来模拟量光电隔离发展进行展望。

1.3 目的本文的目的是提供读者对于模拟量光电隔离技术的全面理解。

通过阐述其概念、原理和应用领域,以及深入探讨其技术细节和实际案例,帮助读者了解模拟量光电隔离在工业自动化中的重要性和价值。

同时,本文还旨在为今后相关领域的研究和开发提供参考和指导。

2. 模拟量光电隔离解释说明2.1 模拟量信号与光电隔离的概念模拟量信号指的是连续变化的电信号,其数值可以在一定范围内任意取值。

而光电隔离是指通过使用光耦合器件将模拟量信号转换成光信号,实现信号之间的隔离和传递。

2.2 光电隔离的原理与作用光电隔离器件采用了光耦合技术,利用发射器将输入电信号转换成相应的光信号,然后经过介质空气或者光纤传输到接收器,接收器再将光信号转换回原始电信号输出。

这样就实现了输入与输出之间的完全电气隔离。

光电隔离主要有以下几个作用:1. 电气隔离:通过光学方法将输入和输出之间进行绝缘,避免了由于共地引起的潜在危险。

2. 抗干扰能力强:由于采用了光学传输方式,在一些噪声环境下具有很好的抗干扰能力,可以有效地防止外界干扰对模拟量信号的影响。

工控板串口光耦隔离参数

工控板串口光耦隔离参数

工控板串口光耦隔离参数通常包括以下几个方面:
1. 光耦类型:选用哪种光耦合器进行隔离,例如6N137、6N236等。

这些光耦合器具有不同的隔离电压等级和传输速率。

2. 串口速率:工控板串口通信的波特率,常见的有9600、19200、115200等。

根据实际需求选择合适的串口速率。

3. 光耦隔离电压:光耦合器能够承受的电压等级,一般有500V、1000V、1500V等。

需要根据工控板和下位机之间的电压等级选择合适的光耦隔离电压。

4. 传输距离:光耦隔离器支持的传输距离,一般取决于光耦合器的传输特性。

常见的传输距离为10米以内。

5. 接口类型:串口光耦隔离器的接口类型,如RS232、RS485、RS422等。

根据工控板的串口类型选择相应的光耦隔离器。

6. 光耦隔离器尺寸:根据实际应用场景选择合适尺寸的光耦隔离器,以满足安装需求。

7. 工作温度范围:光耦隔离器的工作温度范围,一般为-40℃至+85℃。

确保光耦隔离器能在工控板的工作环境下正常工作。

8. 接口电平:光耦隔离器的接口电平,如逻辑电平、差分电平等。

根据工控板和下位机的接口电平选择相应的光耦隔离器。

9. 抗干扰能力:光耦隔离器抗干扰的能力,如抗电磁干扰、抗静电能力等。

根据实际应用环境选择具有相应抗干扰能力的光耦隔离器。

10. 功耗:光耦隔离器的功耗,一般需要选择功耗较低的光耦隔离器,以节省工控板的电源。

在选择工控板串口光耦隔离参数时,需要根据实际应用需求和工控板的具体参数进行综合考虑,以确保通信稳定可靠。

模拟量光耦隔离

模拟量光耦隔离

线性光耦原理与电路设计1. 线形光耦介绍光隔离是一种很常用的信号隔离形式。

常用光耦器件及其外围电路组成。

由于光耦电路简单,在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到,如UART协议的20mA电流环。

对于模拟信号,光耦因为输入输出的线形较差,并且随温度变化较大,限制了其在模拟信号隔离的应用。

对于高频交流模拟信号,变压器隔离是最常见的选择,但对于支流信号却不适用。

一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案,如ADI的AD202,能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度,但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换,对产生的交流信号进行变压器隔离,然后进行频率-电压转换得到隔离效果。

集成的隔离放大器内部电路复杂,体积大,成本高,不适合大规模应用。

模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。

线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别,只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变,增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。

这样,虽然两个光接受电路都是非线性的,但两个光接受电路的非线性特性都是一样的,这样,就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性,从而达到实现线性隔离的目的。

市场上的线性光耦有几中可选择的芯片,如Agilent公司的HCNR200/201,TI子公司TOAS的TIL300,C LARE的LOC111等。

这里以HCNR200/201为例介绍2. 芯片介绍与原理说明HCNR200/201的内部框图如下所示其中1、2引作为隔离信号的输入,3、4引脚用于反馈,5、6引脚用于输出。

1、2引脚之间的电流记作IF,3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。

输入信号经过电压-电流转化,电压的变化体现在电流IF上,IPD1和IPD2基本与IF成线性关系,线性系数分别记为K1和K2,即K1与K2一般很小(HCNR200是0.50%),并且随温度变化较大(HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间),但芯片的设计使得K1和K2相等。

模拟量信号隔离模块,模拟量信号隔离器(最全)word资料

模拟量信号隔离模块,模拟量信号隔离器(最全)word资料

模拟量信号隔离模块、模拟量信号隔离器产品型号:DATA-8301产品概述:模拟量信号隔离模块主要用于对各类4~20mA信号采集设备或控制设备进行隔离保护。

该隔离模块实现了电源、输入信号、输出信号的全面隔离,唐山平升模拟量信号隔离模块可有效消除串流、电磁、谐波等干扰信号、显著提高信号质量。

同时,该模块还兼具信号分配功能。

产品特点:1、兼容性强,可接入各种4~20mA输出的变送仪表。

2、两路隔离电压输出,可为变送仪表提供DC 12V/24V供电电源。

3、使用灵活,两种工作模式可任选:● 一进二出:1路4~20mA输入,2路 4~20mA输出。

● 二进二出:2路4~20mA输入,2路 4~20mA输出。

4、体积小巧,安装简便。

技术参数:● 供电电源:10V~30V DC。

● 负载电阻:0~250Ω。

● 外形尺寸:100x25.4x74mm(含接线端子尺寸)。

● 安装方式:导轨式。

● 工作环境:温度:-40~+85℃;湿度:≤95%。

TEST PROCEDURE OF LOAD FLUCTUATION TEST OF MODULATING CONTROL SYSTEM FOR BALCO EXPANSION PROJECT 4×300 MW THERMALPOWER PLANT印度BALCO扩建 4×300 MW燃煤电站工程模拟量控制系统负荷变动试验调试方案Aug. 20212021年8月ITEM NO.: BALCO-COMM-IP009Complied by:编写:Checked by:初审:Revised by:审核:Approved by:批准:目录Contents1. 编制目的 Compile Purpose2. 负荷变动范围 Load change range3. 调试前必须具备的条件 Conditions of commissioning4. 调试步骤 Process of commissioning5. 注意事项 Precautions6. 附录 Append1.编制目的Compile Purpose为了指导及规范系统及设备的调试工作,检查机组模拟量控制系统适应负荷变化的能力,制定本方案。

光藕隔离放大器4-20MA、0-10V、0-75MV、0-10MA信号转换器

光藕隔离放大器4-20MA、0-10V、0-75MV、0-10MA信号转换器

模拟信号光电隔离放大器
IBF -U(A)□ -P □- O □
产品型号及定义
U1:0-5V A1:0—1mA 0mA
U3:0- U5:0- U6:0- U7:0-
O1: 4-20mA O2: 0-20mA O4: 0-5V O5: 0-10V O6: 1-5V O7: 0-±5V O8: 0-±10V O9: -20-+20mA O10: 用户自定义
产品说明:
SIP12脚符合UL94V-0标准阻燃封装
只需外接电位器既可调节零点和增益
电源、信号、输入输出 3000VDC 隔离
工业级温度范围:-45~+85度
有较强的抗EMC 电磁干扰和高频信号空间干扰特性
大小: 32.0mm*13.8mm*8.8mm
应用举例:
直流电流/电压信号的隔离、转换及放大
模拟信号地线干扰抑制及数据隔离采集
信号远程无失传输
电力监控、医疗设备隔离安全栅
一进一出、一进两出、两进两出模拟信号转换
连续隔离电压值: 3000VDC 电源电压输入范围: ±10%Vin 焊接温度(10秒): +300℃
特点:
精度等级:0.1级、0.2级、0.5级。

0-2.5V/0-5V/0-10V/1-5V等标准电压信号、0-1mA/ 0-10mA/0-20mA/4-20mA等标准电流信号输入, 输出标准的隔离信号。

输出电压信号:0-5V/0-10V/1-5V、输出电流信号:0-10mA/0-20mA/4-20mA,具有高带载能力。

全量程范围内极高的线性度(非线性度<0.2%)。

0-5V0-10V转0-20mA4-20mA光耦隔离技术

0-5V0-10V转0-20mA4-20mA光耦隔离技术

0-5V0-10V转0-20mA4-20mA光耦隔离技术0-5V/0-10V转0-20mA/4-20mA光耦隔离技术智能高隔离变送器仪表采用智能化设计,具备了传统产品所不具备的多种功能。

只需单电源供电就可将模拟信号进行隔离变送,并按设定范围线性对应地以十进制数字量显示出来。

传统嵌入的模拟显示表采用电位器调节,调节参数单一,不灵活,受温度影响较大。

相比于传统的模拟显示表,这种智能数字显示表采用两个按键组合操作,由中央处理器CPU进行控制,可实现零点、满量程、小数点、报警、延时等多种参数的设定,具有较强的灵活性和实用性。

数显表采用LED显示板,并具有反向、过流保护功能。

产品广泛用于高铁、地铁750V/1500V轨道电压隔离监测,电力仪器仪表与传感器信号收发及监控,高压变频器信号远程抗干扰无失真传输,电网变压器设备运行信号检测、隔离及长线传输,电力监控、医疗设备隔离安全栅。

智能化隔离变送器,是一种将模拟电压或电流信号隔离放大、转换成精度、线性度相匹配的显示控制变送器。

该产品在原有隔离放大器IC基础上增加了显示控制功能,可将模拟电压或电流信号隔离放大、变送控制并实时显示出来。

产品集隔离、显示、报警控制、变送于一体,内部包含有一组高效率多隔离的DC/DC 电源变换电路、信号调制解调电路、信号耦合隔离变换电路、显示和报警控制电路等。

特别适用于:0-75mV/0-5V/0-10V/0-1mA/0-20mA/4-20mA等模拟量的免调节隔离放大变送、显示和控制。

产品采用磁电偶合的低成本方案,主要用于对EMC(电磁干扰)无特殊要求的场合。

内部集成工艺结构及新技术隔离措施使该器件能达到:辅助电源、信号输入与输出3000VDC三隔离。

并且能满足工业级宽温度、潮湿、震动环境要求。

智能化设计的新型隔离变送器系列产品内置反接、过载、抗浪涌等多种保护电路,无需外接其它元件,免零点增益调节,采用标准DIN35导轨安装方式,方便用户现场使用。

模拟量隔离电路

模拟量隔离电路

模拟量隔离电路模拟量隔离电路是一种常用的电路设计,在工业自动化控制系统和电子设备中被广泛应用。

它的主要作用是实现输入信号和输出信号之间的电气隔离,以保证系统的稳定性和安全性。

本文将介绍模拟量隔离电路的工作原理、常见的隔离电路形式以及应用案例。

一、工作原理模拟量隔离电路通过电气隔离的方式,将输入信号和输出信号之间的直流电气隔离开,从而避免了信号互相干扰和传输时的电气噪声。

它采用了光电耦合器、变压器和差动放大器等元件来实现电气隔离。

光电耦合器是模拟量隔离电路中最常用的元件之一。

它由一个发光二极管和一个光敏三极管组成。

输入信号通过发光二极管转换为光信号,然后光敏三极管将光信号转换为输出电压信号。

由于光信号不受电气干扰的影响,因此能够实现输入信号和输出信号的电气隔离。

二、常见的隔离电路形式1. 光耦合隔离电路光耦合隔离电路是一种基于光电耦合器的隔离电路。

它通过光电耦合器将输入信号和输出信号之间隔离开,从而实现电气隔离。

该电路结构简单、成本较低,因此被广泛应用于工业控制系统和电子仪器仪表中。

2. 变压器隔离电路变压器隔离电路是一种基于变压器的隔离电路。

它通过变压器将输入信号和输出信号之间的电气隔离开,从而实现隔离。

该电路具有高隔离效果和较低的传输损耗,适用于一些对信号传输质量要求较高的场合。

3. 差动放大器隔离电路差动放大器隔离电路是一种基于差动放大器的隔离电路。

它通过差动放大器将输入信号和输出信号之间的电气隔离开,从而实现隔离。

该电路具有良好的信号传输特性和较低的传输损耗,适用于一些对信号传输精度要求较高的场合。

三、应用案例1. 工业自动化控制系统模拟量隔离电路在工业自动化控制系统中起到了重要的作用。

它能够将传感器采集到的模拟量信号与控制系统之间进行电气隔离,从而保证了控制系统的稳定性和可靠性。

例如,在温度控制系统中,通过模拟量隔离电路将温度传感器采集到的模拟信号与控制系统之间隔离开,可以防止传感器信号对控制系统的干扰,确保温度控制的精度和稳定性。

0-5V0-10V转0-20mA4-20mA光耦隔离技术

0-5V0-10V转0-20mA4-20mA光耦隔离技术

0-5V/0-10V转0-20mA/4-20mA光耦隔离技术智能高隔离变送器仪表采用智能化设计,具备了传统产品所不具备的多种功能。

只需单电源供电就可将模拟信号进行隔离变送,并按设定范围线性对应地以十进制数字量显示出来。

传统嵌入的模拟显示表采用电位器调节,调节参数单一,不灵活,受温度影响较大。

相比于传统的模拟显示表,这种智能数字显示表采用两个按键组合操作,由中央处理器CPU进行控制,可实现零点、满量程、小数点、报警、延时等多种参数的设定,具有较强的灵活性和实用性。

数显表采用LED显示板,并具有反向、过流保护功能。

产品广泛用于高铁、地铁750V/1500V轨道电压隔离监测,电力仪器仪表与传感器信号收发及监控,高压变频器信号远程抗干扰无失真传输,电网变压器设备运行信号检测、隔离及长线传输,电力监控、医疗设备隔离安全栅。

智能化隔离变送器,是一种将模拟电压或电流信号隔离放大、转换成精度、线性度相匹配的显示控制变送器。

该产品在原有隔离放大器IC基础上增加了显示控制功能,可将模拟电压或电流信号隔离放大、变送控制并实时显示出来。

产品集隔离、显示、报警控制、变送于一体,内部包含有一组高效率多隔离的DC/DC 电源变换电路、信号调制解调电路、信号耦合隔离变换电路、显示和报警控制电路等。

特别适用于:0-75mV/0-5V/0-10V/0-1mA/0-20mA/4-20mA等模拟量的免调节隔离放大变送、显示和控制。

产品采用磁电偶合的低成本方案,主要用于对EMC(电磁干扰)无特殊要求的场合。

内部集成工艺结构及新技术隔离措施使该器件能达到:辅助电源、信号输入与输出3000VDC三隔离。

并且能满足工业级宽温度、潮湿、震动环境要求。

智能化设计的新型隔离变送器系列产品内置反接、过载、抗浪涌等多种保护电路,无需外接其它元件,免零点增益调节,采用标准DIN35导轨安装方式,方便用户现场使用。

>>精度等级:0.1级、0.2级、0.5级。

40. 如何实现模拟量信号的隔离?

40. 如何实现模拟量信号的隔离?

40. 如何实现模拟量信号的隔离?11 合同主体甲方:____________________________地址:____________________________联系方式:____________________________乙方:____________________________地址:____________________________联系方式:____________________________111 合同标的本合同旨在探讨和确定实现模拟量信号隔离的相关方案、技术要求以及双方在合作过程中的权利和义务。

112 权利义务甲方权利义务:1、有权要求乙方按照合同约定的技术要求和时间节点,提供模拟量信号隔离的解决方案。

2、有义务按照合同约定向乙方支付相应的费用。

3、应当配合乙方获取实现模拟量信号隔离所必需的相关信息和数据。

乙方权利义务:1、有权按照合同约定收取服务费用。

2、有义务向甲方提供专业、可行的模拟量信号隔离方案,并确保方案符合国家相关技术标准和行业规范。

3、负责方案的实施和调试,确保模拟量信号隔离达到预期效果。

4、应当保守在合作过程中获取的甲方相关机密信息。

113 违约责任若甲方未按照合同约定支付费用,每逾期一天,应按照未支付金额的X%向乙方支付违约金。

若逾期超过具体天数天,乙方有权解除合同,并要求甲方支付已完成工作对应的费用及违约金。

若乙方未按照合同约定的时间节点提供方案或完成方案的实施和调试,每逾期一天,应按照合同总金额的X%向甲方支付违约金。

若逾期超过具体天数天,甲方有权解除合同,并要求乙方返还已支付的费用及支付违约金。

若乙方提供的模拟量信号隔离方案不符合国家相关技术标准和行业规范,或者未达到合同约定的预期效果,乙方应负责免费重新提供方案或进行整改,直至达到要求。

若因此给甲方造成损失的,乙方应承担相应的赔偿责任。

114 争议解决方式本合同在履行过程中发生的争议,由双方协商解决。

光耦隔离

光耦隔离

光耦隔离一.光耦隔离1.类型光耦的主要构件是发光器件和光敏器件,发光器件一般都是IRLED,而光接受器件有光敏二极管、光敏三极管、达林顿管、光集成电路等类型,在高频开关电源中,对光耦的响应速度要求很高,故一般采用如图1所示的响应较快的高速型,延迟时间在500nS以内。

用于模拟信号或直流信号传输时,应采用线性光耦以减小失真,而传输数字开关信号时,对其线性度的要求不太严格。

2.重要参数①隔离电容一般要求小于1PF②直流电流传输比CTR 一般为20%--300%,越接近常数则线性越好,其大小反映光耦的传输能力③输入输出间的绝缘电压Viso(典型值:1—10KV) 和绝缘电阻Riso(典型值:1011--1012Ω)④饱和压降VCES 一般小于0.4V⑤响应速度一般用tPHL和tPLH表示3.在开关电源中的应用光耦应用于开关电源的控制信号传输与隔离,最主要考虑的是其响应速度能否满足要求。

设开关频率为100KHz,则开关周期为10us, 光耦传输延迟初步限定在500ns①以内,查阅目前市场上光耦器件的技术资料,能满足这一要求的产品主要有:型号响应时间(ns)管脚及封装生产厂家电源TLP250 200 8 东芝10-35VTLP559DS tPHL:300tPLH:500 8东芝-0.5-15VFOD2200 300 飞兆半导体4.5-20VHCPL-3120 300 8 惠普15-30VHCPL-4504/6 tPHL:300tPLH:500 8 安捷伦4.5-30V6N137 60 8 +5VHCPL-260/060L tPHL:30tPLH:45 8 安捷伦3.3VPS9121/9821-1/2 <25 NEC 3.3-7V由于传输的是开关信号,故对光耦的线性特性要求并不严格,应用上述光耦器件进行隔离,可有两种方案:①采用传输延迟在200—500ns之间的器件,电路稍简单,但延迟稍长;②采用传输延迟在100ns以下的数字光耦,延迟短,但需电平转换。

隔离放大器的设计

隔离放大器的设计

隔离放大器的设计电子电路抗干扰设计的有效方法是利用光电隔离。

但是,由于光电隔离器件的电流传输系数是非线性的,直接用来传输模拟量时,非线性失真较大、精度差,我们利用光电耦合器件与运算放大器结合设计一个线性度较好的模拟量光隔离放大器电路如图3-29所示。

图3-29 光电隔离放大器其中,G 1,G 2是两个性能、规格相同(同一封装)的光电耦合器,G 1,G 2的初级串连,并用同一偏置电流I 1激励,设G 1和G 2的电流传输系数分别为a 2和a 2,则112I I α= , 123I I α=(3-6)则集成运放A4具有理想性能,则62R I U U U i ===-+(3-7)而输出电压U 0为()为跟随器5730A R I U =(3-8)因此,电路的电压增益A V 可由下式确定 627310V A R I R I U U ==(3-9)将式(3-4)和(3-5)代入上式,则 1627V A ααR R =(3-10)由于G 1、G 2是同性能、同型号、同封装的光电耦合器(MOC8111),因此G 1、G 2的电流传输系数a 1和a 2可看作是相等的,所以光耦合放大器的电压增益为67R R A V =(3-11)由此可知,如图所示的光耦放大器增益与G 1,G 2的电流传输系数a 1和a 2无关。

实际上是利用G 1,G 2电流传输系数的对称性补偿了它们之间的非线性。

运放A 5(uA741)接成跟随器形式,以提高电路的负载能力。

运放A 1连接反馈电容C ,用来消除电路的自激振荡。

由于光电耦合器初级、次级之间存在着延迟,使G 1和G 2组成的负反馈电路之间显得迟缓,容易引起电路C 自激振荡,连接电容之后,保证了电路对瞬变信号的负反馈作用,提高了电路的稳定性。

电容C 的容量可根据电路的频率特性要求来确定,经实验和实际应用,电路的非线性误差小于0.2%较好地解决了模拟信号不共地传输的问题。

3.13 可控硅调功控温可控硅调功控温具有不冲击电网,对用电设备不产生干扰等优点,是一种应用广泛的控温方式。

3.3v模拟量隔离

3.3v模拟量隔离

3.3v模拟量隔离
3.3V模拟量隔离是指对3.3V模拟信号进行隔离处理的技术。

在工业控制和电子设备中,模拟量隔离通常用于隔离传感器、测量仪器和控制系统之间的模拟信号,以确保信号传输的稳定性和安全性。

从技术角度来看,3.3V模拟量隔离可以采用多种方法实现,其中包括光耦隔离、变压器隔离和差分放大器隔离等。

光耦隔离利用光电器件将输入和输出电路隔离开来,能够有效地消除地线干扰和提高系统的抗干扰能力;变压器隔离则通过磁性耦合来实现信号隔离,具有良好的线性特性和高频响应;差分放大器隔离则利用差分输入来抵消噪声和干扰,提高了信号的传输质量。

另外,从应用角度来看,3.3V模拟量隔离广泛应用于工业自动化、电力电子、通信设备等领域。

在工业控制系统中,3.3V模拟量隔离可以帮助实现信号的隔离放大和滤波处理,提高系统的抗干扰能力和稳定性;在电力电子设备中,隔离技术可以有效地保护控制系统和操作人员的安全;在通信设备中,模拟量隔离可以帮助提高信号的传输质量和系统的可靠性。

总的来说,3.3V模拟量隔离是一项重要的电子技术,它不仅可以帮助解决模拟信号传输中的干扰和安全隐患问题,还可以提高系统的稳定性和可靠性,促进工业和电子设备的发展和应用。

模拟量隔离电路

模拟量隔离电路

模拟量隔离电路模拟量隔离电路是一种常用的电路设计方案,用于解决信号传输中的隔离和抗干扰问题。

本文将从模拟量隔离电路的原理、应用场景以及常见的设计方法等方面进行介绍。

一、模拟量隔离电路的原理模拟量隔离电路的设计目的是实现输入信号和输出信号之间的完全电气隔离,避免信号传输过程中的干扰。

其基本原理是通过光电耦合器或变压器等元器件,将输入信号和输出信号通过光电转换或电磁感应实现隔离。

光电耦合器是一种常用的隔离元件,其内部包含一个发光二极管和一个光敏三极管。

输入信号经过放大和调整后驱动发光二极管,发光二极管产生光信号,经过光敏三极管接收后再转换为输出信号。

这样,输入信号和输出信号之间就实现了电气隔离。

模拟量隔离电路广泛应用于工业自动化、仪器仪表、医疗设备等领域。

在这些场景中,输入信号往往来自于各种传感器或测量设备,输出信号需要传输到控制系统或显示设备中。

通过使用模拟量隔离电路,可以实现输入信号和输出信号的隔离,避免由于信号传输过程中的干扰导致的误差。

以工业自动化为例,生产现场中存在大量的电磁干扰源,如电机、高压设备等。

如果直接将传感器采集到的模拟量信号传输到控制系统中,很容易受到干扰影响,导致信号失真或误差较大。

而通过使用模拟量隔离电路,可以将输入信号和输出信号之间隔离开来,使得输入信号受到的干扰不会传播到输出信号中,从而保证了信号的准确性和稳定性。

三、模拟量隔离电路的设计方法在实际设计中,模拟量隔离电路的设计需要考虑多个因素,如输入信号范围、输出信号范围、隔离电压等。

根据具体的应用需求,可以选择不同的设计方案和元器件。

常见的模拟量隔离电路设计方案包括光电耦合器隔离、变压器隔离和隔离放大器等。

其中,光电耦合器隔离是最常用的方案之一,具有隔离效果好、传输带宽高等优点。

但是在实际应用中,还需要根据具体的输入输出信号范围选择合适的光电耦合器型号,并进行合理的电路布局和线路阻抗匹配,以保证信号传输的稳定性和准确性。

plc 模拟量隔离

plc 模拟量隔离

plc 模拟量隔离英文回答:Analog Isolation in PLCs.Analog isolation is an essential aspect of programmable logic controller (PLC) design, particularly in industrial environments where electrical noise and interference can compromise the accuracy and reliability of analog signals. By isolating analog input and output (I/O) channels, PLCs can ensure the integrity of these signals, preventing errors and malfunctions that could affect the overall system performance.There are several methods for achieving analogisolation in PLCs, each with its own advantages and disadvantages. Here are the most common techniques:Optical Isolation: Optical isolators use light-emitting diodes (LEDs) and phototransistors to transmitsignals across an electrical barrier. This method provides excellent isolation performance and is relatively inexpensive. However, it can be sensitive to temperature variations and electromagnetic interference (EMI).Transformer Isolation: Transformer isolation employs electrical transformers to isolate analog signals. This method offers high isolation levels and can handle a wide range of signal levels. However, it can be bulky and expensive, especially for high-current applications.Capacitive Isolation: Capacitive isolation utilizes capacitors to create a capacitive barrier between isolated circuits. This method is inexpensive and compact, but it has limited isolation performance and can be affected by parasitic capacitance.The choice of analog isolation method depends on the specific requirements of the PLC application. Factors such as isolation level, signal range, accuracy, and cost should be carefully considered.Benefits of Analog Isolation in PLCs.Analog isolation provides several key benefits for PLCs, including:Improved Signal Integrity: Isolation eliminates the effects of electrical noise and interference, ensuring the accuracy and reliability of analog signals.Enhanced System Reliability: By preventing groundloops and other electrical hazards, analog isolationreduces the risk of system malfunctions and downtime.Increased Safety: Isolation protects personnel and equipment from electrical shocks and other hazards.Reduced EMI: Isolated circuits minimizeelectromagnetic interference, preventing crosstalk and interference with other system components.Applications of Analog Isolation in PLCs.Analog isolation is widely used in various industrial applications requiring reliable and accurate analog I/O, such as:Process Control: Monitoring and controlling analog signals in industrial processes, such as temperature, pressure, and flow.Data Acquisition: Collecting analog data from sensors and transducers for monitoring, analysis, and control purposes.Instrumentation: Interfacing with analog measuring instruments, such as multimeters, oscilloscopes, and data loggers.中文回答:PLC 模拟量隔离。

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线性光耦原理与电路设计
1. 线形光耦介绍
光隔离是一种很常用的信号隔离形式。

常用光耦器件及其外围电路组成。

由于光耦电路简单,在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到,如UART协议的20mA电流环。

对于模拟信号,光耦因为输入输出的线形较差,并且随温度变化较大,限制了其在模拟信号隔离的应用。

对于高频交流模拟信号,变压器隔离是最常见的选择,但对于支流信号却不适用。

一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案,如ADI的AD202,能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度,但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换,对产生的交流信号进行变压器隔离,然后进行频率-电压转换得到隔离效果。

集成的隔离放大器内部电路复杂,体积大,成本高,不适合大规模应用。

模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。

线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别,只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变,增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。

这样,虽然两个光接受电路都是非线性的,但两个光接受电路的非线性特性都是一样的,这样,就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性,从而达到实现线性隔离的目的。

市场上的线性光耦有几中可选择的芯片,如Agilent公司的HCNR200/201,TI子公司TOAS的TIL300,C LARE的LOC111等。

这里以HCNR200/201为例介绍
2. 芯片介绍与原理说明
HCNR200/201的内部框图如下所示
其中1、2引作为隔离信号的输入,3、4引脚用于反馈,5、6引脚用于输出。

1、2引脚之间的电流记作IF,3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。

输入信号经过电压-电流转化,电压的变化体现在电流IF上,IPD1和IPD2基本与IF成线性关系,线性系数分别记为K1和K2,即
K1与K2一般很小(HCNR200是0.50%),并且随温度变化较大(HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间),但芯片的设计使得K1和K2相等。

在后面可以看到,在合理的外围电路设计中,真正影响输出/输入比值的是二者的比值K3,线性光耦正利用这种特性才能达到满意的线性度的。

HCNR200和HCNR201的内部结构完全相同,差别在于一些指标上。

相对于HCNR200,HCNR201提供更高的线性度。

采用HCNR200/201进行隔离的一些指标如下所示:
* 线性度:HCNR200:0.25%,HCNR201:0.05%;
* 线性系数K3:HCNR200:15%,HCNR201:5%;
* 温度系数: -65ppm/oC;
* 隔离电压:1414V;
* 信号带宽:直流到大于1MHz。

从上面可以看出,和普通光耦一样,线性光耦真正隔离的是电流,要想真正隔离电压,需要在输出和输出处增加运算放大器等辅助电路。

下面对HCNR200/201的典型电路进行分析,对电路中如何实现反馈以及电流-电压、电压-电流转换进行推导与说明。

3. 典型电路分析
Agilent公司的HCNR200/201的手册上给出了多种实用电路,其中较为典型的一种如下图所示:
图2
设输入端电压为Vin,输出端电压为Vout,光耦保证的两个电流传递系数分别为K1、K2,显然,,和之间的关系取决于和之间的关系。

将前级运放的电路提出来看,如下图所示:
设运放负端的电压为,运放输出端的电压为,在运放不饱和的情况下二者满足下面的关系:Vo=Voo-GVi (1)
其中是在运放输入差模为0时的输出电压,G为运放的增益,一般比较大。

忽略运放负端的输入电流,可以认为通过R1的电流为IP1,根据R1的欧姆定律得:
通过R3两端的电流为IF,根据欧姆定律得:
其中,为光耦2脚的电压,考虑到LED导通时的电压()基本不变,这里的作为常数对待。

根据光耦的特性,即
将和的表达式代入上式,可得:
上式经变形可得到:
将的表达式代入(3)式可得:
考虑到G特别大,则可以做以下近似:
这样,输出与输入电压的关系如下:
可见,在上述电路中,输出和输入成正比,并且比例系数只由K3和R1、R2确定。

一般选R1=R2,达到只隔离不放大的目的。

4. 辅助电路与参数确定
上面的推导都是假定所有电路都是工作在线性范围内的,要想做到这一点需要对运放进行合理选型,并且确定电阻的阻值。

4.1 运放选型
运放可以是单电源供电或正负电源供电,上面给出的是单电源供电的例子。

为了能使输入范围能够从0到VCC,需要运放能够满摆幅工作,另外,运放的工作速度、压摆率不会影响整个电路的性能。

TI公司的LM V321单运放电路能够满足以上要求,可以作为HCNR200/201的外围电路。

4.2 阻值确定
电阻的选型需要考虑运放的线性范围和线性光耦的最大工作电流IFmax。

K1已知的情况下,IFmax又确定了IPD1的最大值IPD1max,这样,由于Vo的范围最小可以为0,这样,由于
考虑到IFmax大有利于能量的传输,这样,一般取
另外,由于工作在深度负反馈状态的运放满足虚短特性,因此,考虑IPD1的限制,
这样,
R2的确定可以根据所需要的放大倍数确定,例如如果不需要方法,只需将R2=R1即可。

另外由于光耦会产生一些高频的噪声,通常在R2处并联电容,构成低通滤波器,具体电容的值由输入频率以及噪声频率确定。

4.3 参数确定实例
假设确定Vcc=5V,输入在0-4V之间,输出等于输入,采用LMV321运放芯片以及上面电路,下面给出参数确定的过程。

* 确定IFmax:HCNR200/201的手册上推荐器件工作的25mA左右;
* 确定R3:R3=5V/25mA=200;
* 确定R1:;
* 确定R2:R2=R1=32K。

5. 总结
本文给出了线性光耦的简单介绍以及电路设计、参数选择等使用中的注意事项与参考设计,并对电路的设计方法给出相应的推导与解释,供广大电子工程师参考。

(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)。

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