一、概述

<dd id='mujj6'></dd>

　　電(dian)量(liang)隔(ge)離傳(chuan)感器(qi)變送器(qi)是針(zhen)對工程中的(de)電(dian)量(liang)檢測(ce)（監(jian)測(ce)），提高系統(tong)的(de)整體抗干擾(rao)能(neng)力(li)，而(er)研制開發的(de)一種小體積、高性能(neng)的(de)電(dian)量(liang)測(ce)試部件（產(chan)品）。

　　電(dian)(dian)(dian)量(liang)隔離(li)傳感器變(bian)送器可(ke)(ke)(ke)以(yi)對現場的大電(dian)(dian)(dian)流(liu)、高(gao)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)、功率、頻率、相(xiang)角、電(dian)(dian)(dian)度等(deng)電(dian)(dian)(dian)參量(liang)進(jin)(jin)行(xing)隔離(li)測量(liang)和變(bian)換(huan)，也可(ke)(ke)(ke)以(yi)對各(ge)(ge)種微弱信(xin)(xin)號(hao)(hao)（如(ru)各(ge)(ge)種橋(qiao)路(lu)信(xin)(xin)號(hao)(hao)）進(jin)(jin)行(xing)隔離(li)放(fang)大和變(bian)換(huan)，將其(qi)調理后(hou)，變(bian)換(huan)成符合國際通用標準的電(dian)(dian)(dian)壓(ya)、電(dian)(dian)(dian)流(liu)、頻率等(deng)模擬信(xin)(xin)號(hao)(hao)或變(bian)換(huan)成數字(zi)量(liang)、開(kai)關量(liang)狀態等(deng)信(xin)(xin)號(hao)(hao)輸出(chu)。這些輸出(chu)信(xin)(xin)號(hao)(hao)可(ke)(ke)(ke)以(yi)和傳統(tong)的指針式儀(yi)(yi)表相(xiang)接，也與現代(dai)的數字(zi)式自控儀(yi)(yi)表、各(ge)(ge)種AD轉換(huan)器以(yi)及計(ji)算(suan)機(ji)系統(tong)直接配接，從而(er)可(ke)(ke)(ke)以(yi)形成一個高(gao)可(ke)(ke)(ke)靠的工(gong)業檢測（監測）或控制(zhi)系統(tong)。

　　由于電(dian)(dian)量隔離傳感(gan)器在(zai)應(ying)用中，用戶不需做(zuo)二(er)次開發工作(zuo)，高(gao)電(dian)(dian)壓(ya)或(huo)大電(dian)(dian)流(liu)信號可以(yi)直接接入(ru)產品，（通過(guo)端(duan)子、插針輸入(ru)或(huo)穿孔方式輸入(ru)），就可以(yi)得(de)到相應(ying)的輸出信號。因(yin)此電(dian)(dian)量隔離傳感(gan)器作(zuo)為信號調理、隔離和變換功能摸塊，是工業控(kong)制和數據采集系統中比較理想的變送器產品。

　　隨(sui)著科(ke)學技術(shu)的(de)(de)不(bu)斷發展，工業控(kong)制或(huo)檢測(ce)(ce)（監測(ce)(ce)）系統對電量隔離(li)傳感器(qi)的(de)(de)要求也越來(lai)越高，特別是(shi)(shi)(shi)在(zai)產品(pin)的(de)(de)穩定性(xing)、檢測(ce)(ce)精度和(he)功能(neng)方(fang)(fang)面。由于(yu)數字化(hua)產品(pin)不(bu)論其性(xing)能(neng)還(huan)是(shi)(shi)(shi)功能(neng)，如(ru)非線性(xing)校正和(he)小信號處理方(fang)(fang)面，模(mo)擬(ni)產品(pin)是(shi)(shi)(shi)不(bu)可比擬(ni)的(de)(de)。因此，電量隔離(li)傳感器(qi)的(de)(de)數字化(hua)是(shi)(shi)(shi)一種必(bi)然趨勢。

　　下面就電量隔離傳感器的工(gong)作原理和其(qi)數(shu)字化技(ji)術問(wen)題(ti)作一(yi)個簡述(shu)，供大家參考。

　　二(er)、電(dian)量(liang)隔離傳感器基本(ben)工作(zuo)原理

　　由于電量隔離(li)傳感器產品的(de)被檢測對像主要(yao)是電流和(he)電壓(ya)信(xin)號，所(suo)以下面主要(yao)介紹電流和(he)電壓(ya)信(xin)號的(de)檢測原(yuan)理。

　　1、交流信號(hao)檢測原(yuan)理

　　交流(liu)信號又分為交流(liu)電(dian)壓和電(dian)流(liu)信號。圖(tu)1為交流(liu)電(dian)流(liu)信號的檢(jian)測原理框(kuang)圖(tu)，圖(tu)2為交流(liu)電(dian)壓信號的檢(jian)測原理框(kuang)圖(tu)，由(you)CT和PT對(dui)信號進行隔離，電(dian)流(liu)為穿孔輸(shu)(shu)入方(fang)式(shi)，電(dian)壓為端子(zi)接線輸(shu)(shu)入方(fang)式(shi)。

圖(tu)(tu)1交流電流信(xin)號檢測原理框圖(tu)(tu)

圖(tu)2 交(jiao)流電壓信(xin)號檢測原理框(kuang)圖(tu)

　　其中，CT為(wei)電流互感器(qi)，PT為(wei)電壓(ya)互感器(qi)，輸出一般為(wei)0～5V或4～20mA。

　　2、直流(liu)信號檢測原理

圖3直流信號檢測(ce)原(yuan)理(li)框圖

　　直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)(liu)信號分為直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)壓和(he)直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)，直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)一般(ban)是通過電(dian)(dian)阻(zu)取樣，直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)壓一般(ban)用電(dian)(dian)阻(zu)降壓處(chu)理。由一個隔離電(dian)(dian)源向前置放大器供(gong)電(dian)(dian)。

　　由上述原理框(kuang)圖可以看出，不論是交流(liu)信(xin)(xin)號(hao)還(huan)是直流(liu)信(xin)(xin)號(hao)，輸(shu)入輸(shu)出都(dou)是完(wan)全隔離的(de)，一般(ban)，現場輸(shu)入信(xin)(xin)號(hao)都(dou)是大電(dian)(dian)流(liu)或高電(dian)(dian)壓，這樣(yang)電(dian)(dian)量隔離傳(chuan)感器(qi)就(jiu)可以把現場信(xin)(xin)號(hao)與低壓數(shu)據(ju)采集系(xi)(xi)統完(wan)全隔離，避免[FS:PAGE]系(xi)(xi)統受到強(qiang)信(xin)(xin)號(hao)的(de)干擾，從而提高系(xi)(xi)統的(de)可靠性。

　　三、電(dian)量隔離(li)傳感(gan)器(qi)數字化技術

　　圖4為一種交流信號(hao)數字(zi)式電量隔離傳感器(qi)的組合框圖，它由(you)互感器(qi)、數據處理、接口、TV變(bian)換和輸出等部分組成。

圖4交流信號數字式電(dian)量隔離傳感器組合(he)框圖

　　·互感(gan)(gan)(gan)器有(you)電(dian)(dian)流互感(gan)(gan)(gan)器和電(dian)(dian)壓(ya)互感(gan)(gan)(gan)器兩種(zhong)，電(dian)(dian)流互感(gan)(gan)(gan)器一般為穿孔方式，電(dian)(dian)壓(ya)互感(gan)(gan)(gan)器在(zai)其原(yuan)邊一般需要加(jia)限流電(dian)(dian)阻;

　　·數(shu)據(ju)處理部分(fen)(fen)是(shi)產品數(shu)字化的核(he)心(xin)部分(fen)(fen)，目(mu)前一般都選用帶AD轉換器單(dan)(dan)片機(ji)，如PIC16C74、MSP430或ADCUC812等，因(yin)此(ci)，電(dian)路可以很簡單(dan)(dan)。如果選ADUC812單(dan)(dan)片機(ji)，則可以直接輸出0～5V電(dian)壓信號，因(yin)為其內部包含有兩個12位的DA轉換器;

　　·接口(kou)(kou)部分是(shi)(shi)數字(zi)信號輸(shu)(shu)出(chu)的(de)(de)變換電(dian)路，目前廣(guang)泛(fan)采用(yong)的(de)(de)是(shi)(shi)RS-485總線(xian)接口(kou)(kou)，最常(chang)用(yong)的(de)(de)接口(kou)(kou)芯(xin)片為ADM483，它可以最多掛(gua)接32個(ge)(ge)節點(dian)，當然(ran)現(xian)(xian)在也有許多其它類似芯(xin)片。RS-232接口(kou)(kou)一(yi)(yi)(yi)般有兩種(zhong)方式實現(xian)(xian)，一(yi)(yi)(yi)種(zhong)就是(shi)(shi)在RS-485網(wang)絡總線(xian)上加一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)RS-485RS-232轉換器(qi)，另一(yi)(yi)(yi)種(zhong)就是(shi)(shi)，直接把RS-232接口(kou)(kou)芯(xin)片放在產品中，后(hou)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)的(de)(de)缺點(dian)就是(shi)(shi)產品的(de)(de)應(ying)用(yong)將受到(dao)限制，不(bu)能組成網(wang)絡結(jie)構，只能點(dian)對點(dian)通訊。CAN-BUS是(shi)(shi)目前發展較快的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)總線(xian)，其優(you)點(dian)是(shi)(shi)傳輸(shu)(shu)距離遠，可以達到(dao)10km，不(bu)會出(chu)現(xian)(xian)總線(xian)沖突(tu)，多主工作(zuo)方式，通訊協議通用(yong)性好，當然(ran)其成本較高(gao)。

　　·TV變(bian)換是(shi)為了兼容模擬信號采(cai)集輸入(ru)系(xi)統，目前一(yi)般(ban)是(shi)采(cai)用PWM方式輸出，再經過TV變(bian)換，輸出0～5V或4～20mA模擬信號。

　　·軟(ruan)件主要包(bao)含(han)三個(ge)功能(neng)模塊，數(shu)據采集、數(shu)據處理和通(tong)訊(xun)協(xie)議。其(qi)中數(shu)據采集主要就是讀取(qu)AD的(de)轉換結果，由于單(dan)片機自(zi)帶(dai)AD，因此程序比較簡單(dan);

　　·數據處理主要完(wan)成交流變(bian)(bian)直流的運(yun)算(suan)，由(you)于單片(pian)機的運(yun)算(suan)速度有限，因此我們(men)采用頻(pin)率(lv)跟蹤法，來完(wan)成變(bian)(bian)換的計算(suan);

　　通訊協議一般(ban)由(you)用戶選定，如(ru)MODBUS協議，ASCII格(ge)式等。

　　四、結束語

　　以(yi)上簡(jian)單地介紹(shao)了電量隔(ge)離(li)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)的基本工作原理和數字化技(ji)術問(wen)題。由于數字式電量隔(ge)離(li)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)可以(yi)直接輸出(chu)數字量，對于許多(duo)應用(yong)(yong)系統(tong)可以(yi)省去(qu)AD采集(ji)模塊，所以(yi)，可以(yi)降低系統(tong)成本。因此，電量隔(ge)離(li)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)的數字化，不僅(jin)提(ti)高產(chan)品(pin)穩定性，還可以(yi)使用(yong)(yong)戶(hu)進一步降低成本。

　　由于電量隔(ge)離(li)(li)傳(chuan)感器產品種類較多，本文僅介紹了一種交流信(xin)號電量隔(ge)離(li)(li)傳(chuan)感器數(shu)字化(hua)技術。電量隔(ge)離(li)(li)傳(chuan)感器實現(xian)數(shu)字化(hua)的(de)(de)方法(fa)較多，目前最普(pu)遍的(de)(de)是(shi)采(cai)用(yong)(yong)單(dan)片機技術，因為它的(de)(de)應用(yong)(yong)很靈(ling)活，可以(yi)實現(xian)各種不(bu)同功能。隨著(zhu)集(ji)成(cheng)電路不(bu)斷發展，已(yi)(yi)經出現(xian)了許多專(zhuan)用(yong)(yong)的(de)(de)芯片，如電度表產品，已(yi)(yi)有許多專(zhuan)用(yong)(yong)芯片可選，有[FS:PAGE]數(shu)字接口(kou)也有脈沖輸出等。

　　本(ben)文對電(dian)量隔(ge)離傳感器(qi)產品數(shu)字(zi)化問題作了(le)膚淺的(de)(de)探討，僅供有關人員參考，希望起到拋磚引玉的(de)(de)作用，加快(kuai)電(dian)量隔(ge)離傳感器(qi)數(shu)字(zi)化技術的(de)(de)更大發展。