干货|信号隔离模块的工作原理及选择方法

在传感器与控制系统之间通过安装信号隔离模块，一则可以有效保护控制系统的硬件模块，二则可以有效抑制外界环境的干扰信号。

聚英电子提供信号隔离模块终端，拥有抗干扰、三端隔离、高精度转换等特点，可以面对电力系统、煤炭采集、石油采矿、铁道线路、政府设施等恶劣的现场工况，保证信号传输稳定。下面我们就来谈谈信号隔离模块的工作原理和选择信号信号隔离模块的方法。

1、信号隔离器的作用

无论是什么电气控制系统，都有可能面临复杂环境的干扰，或短路、过压、不明脉冲等状况。因此，具有保护下级控制回路、削弱环境噪声影响、抑制接地或设备干扰、具有限压、额流和保护控制系统输入输出及通讯接口的隔离器，成为控制系统不可或缺的一部分。

(1)信号隔离器能够消除接电势差所造成的一系列后果影响：由于不同型号和不同厂家所制造的仪表和设备的不同，它们之间的信号点存在着一定的电势差(这是不可避免的)，而电势差直接的影响便是会形成接地环路，产生干扰或者导致信号在传输中出行失真。想要保证系统稳定和可靠的运行，接地环路问题就必须要处理，而使用信号隔离器则是方便快捷的办法。

(2)信号隔离器能够解决设备之前信号不匹配问题：在需要共同通信连接但不具备直接建立联系的设备如若想要进行连接是一件非常麻烦，甚至是不可能的事情，这是由于信号的输出类型和接受信号类型的不同所造成的设备无法正常连接，而使用耐用的信号隔离器来对设备进行实现信号的转换即可实现设备的连接。

(3)信号隔离器能够使得一路信号输入分配为多路信号输出：在一些只有一个信号场合中，用户假若需要将信号输送给多个系统，比如控制系统和显示系统，这时候就可以选择信号隔离器的一进多出的功能来实现。隔离器既可以保证现场的信号分配，又能够做到信号隔离，可以说简单方便却又不失水准，深受广大用户的喜爱。

注意：信号隔离安全栅是指接在本质安全电路和非本质安全电路之间。将供给本质安全电路的电压或电流限制在一定安全范围内的装置。安全栅是一种统称，分为齐纳式安全栅和隔离式安全栅。一些特殊的工业现场不但需要两线制传输，既提供配电电源又有信号隔离功能，同时还需要具有安全火花防爆的性能，可靠地遏制电源功率、防止电源、信号及地之间的点火，限流、降压双重限制信号及电源回路，把进入危险场所的能量限制在安全定额范围内，供二次监测设备使用，这里就必须选用安全栅。

2、信号隔离器的原理

信号隔离器的原理是将变送器或仪表的信号，通过半导体器件调制转化，然后通过光感或是磁感器件实现隔离转换，然后再实行解调转换回隔离前原信号，同时对隔离后信号的供电电源实行隔离处理，保证转换后的信号、电源、地之间绝对独立。同时对叠加在测量值上的干扰信号进行滤波，以及根据控制系统输入、输出要求对信号进行匹配，因此，隔离、放大、滤波和匹配是信号隔离器所起的作用。

注意：虽然有些DCS模块自带光电隔离功能，但是从整个系统的成本和时效性考虑，还是建议选配信号隔离器。

3、信号隔离器的分类

信号隔离器分有源隔离器、无源信号隔离器两大类。下面分别阐述这两类隔离器的进一步的细分。

(1)有源信号隔离器

有源信号隔离器由独立的电源供电，以确保隔离器出色工作，模块在输入侧需要有源信号，在输出侧它们则提供经过过滤和放大的信号，根据应用情况输入/输出与电源之间相互隔离。有源信号隔离器包括三端隔离、输入端隔离与输出端隔离。

三端隔离

三端隔离只需要一个电源，这个电源与测量电路隔离，采用这种技术隔离的模块，它们所有连接在输入端、输出端或者电源上的组件皆不会互相干扰，三端之间也相应地互相电隔离。

输入端隔离

采用这种隔离技术的模块应该保护输出侧连接的电子设备(例如控制器的输入卡)不受现场的各种干扰。所以，输入端和等电位的输出端和电源部分是电隔离的。

输出端隔离

采用这种隔离技术的模块应该保护输入侧连接的电子设备(例如控制器的输出卡)不受现场的各种干扰。所以，输出端和等电位的输入端和电源部分是隔离的。

(2)无源信号隔离器

无源信号隔离器提供了一种附加和实质性的便利，它无需额外的电源供电，模块的的工作电源是通过输入或输出回路提供，其内部电路消耗的电流极小，不影响信号的正确传输。根据信号隔离器的供电方式分输入侧供电、输出侧供电、无源馈电等。

输入侧供电

采用这种隔离技术时，这些模块从有源输入回路(例如电磁流量计或控制系统输出卡)获取所需的能量用于信号传输和电隔离，输出侧提供经过处理的电流信号用于控制或调节。

输出侧供电

采用这种隔离技术时，这些模块从有源输出回路(最好是从控制系统输入卡用辅助电源供电的)获取所需的能量用于信号传输和电隔离。

无源馈电隔离器

采用这种隔离技术时，这些模块从有源输出回路获取所需的能量用于信号传输和电隔离，无源馈电隔离器把这种从输出回路获得的能量另外还供给一个连接在输入侧的无源检测探头(例如压力变送器)，检测探头借助于提供的能量发出一个有源信号，通过无源馈电隔离器电隔离并且从输出侧输出。

4、信号隔离器如何选择?

(1)功能匹配

在选择信号隔离器时，首先是满足基本功能。其中包括输入输出功能匹配：供电类型、输出回路数、安装尺寸等。

(2)性能匹配

看其精度

在选择信号隔离器时，一定要看好其精度，这是衡量信号隔离器的性能的一个重要的参数，信号隔离器能否正常使用跟精度的高低有着直接的联系，同时信号隔离器的精度参数也体现了其制造水平和设计水平，由此大家一定在选择信号隔离器时一定要选择精度系数高的。

看其输出纹波

输出纹波是可对信号隔离器的精度产生重要影响的一项参数，信号隔离器内部高频交流分量的存在是产生输出纹波的原因所在，这个交流分量的频率高、谐波多，对信号的污染较大，很难完全清楚，如若输出纹波较高，信号隔离器所采集到的信号误差也会较大，由此大家在选择信号隔离器时选择输出纹波较小的信号隔离器。

看其温度漂移

温度漂移是指信号隔离器连续工作时会产生大量的热量，而这些热量会导致信号隔离器的输出值会发生变化，而这种变化就是所谓的温度漂移，温度漂移越小说明信号隔离器的能耗就越低，就越能减少信号隔离器发热的现象，从而可更好地保证信号隔离器性能的发挥，由此大家在选择信号隔离器时要选择温度漂移较小的。

应用场景