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(多图) 两线制智能仪表的信号隔离方案

金升阳?? 2014年08月20日 ?? 收藏2
两线制智能仪表以其应用简单,成本低廉的特点大量地应用于压力、温度等过程参数检测的一次仪表中。然而两线制回路需要同时传输能量和高精度信号,这就使得信号的隔离变得非常困难。本文介绍了两线制回路的基本工作方式。并以此为基础分析了现有无源电流信号隔离器在两线制信号隔离电路中的不足,进而介绍了传输精度更高的基于TS107L-F-2两线制隔离转换器的信号隔离方案及其配电扩展方案。最后针对智能仪表的通信要求介绍了TS107HL-F-2在两线制回路中的Hart信号隔离传输方案。

1、两线制信号传输的基本方式

图1 两线制典型应用框图
图1 两线制典型应用框图

两线制信号传输方式的典型电路如图1所示。在信号检测端主要包括传感器和二线制转换器两部分组成。在信号接收端包括两线制回路供电电源VL和电流检测电路组成。一般电流检测电路由精密电阻RL将电流信号转换成电压信号再通过AD转换传送到控制系统中。

两线制转换器的功能是将两线制回路的电压Vin转换成传感器的供电电压Vcc,同时根据传感器的输入信号Sin控制两线制回路Vin的负载电流Is。这里Is就是两线制电路传输的4~20mA电流信号。

在两线制回路中,只有唯一的电压源VL,负载分别为Vin和VRL。由于电流检测电阻流过电流信号Is,因此在电阻不变的情况下电压VRL由Is决定。根据基尔霍夫电压定律,两线制接口的电压Vin应当是随着VRL的变化而变化的,并且满足以下等式(1):

Vin=VL-VRL(不考虑线路阻抗的压降) (1)

由于Is由电路信号决定,因此Vin决定了二线制转换器的输入能量,进而也决定了二线制转换器Vcc的最大输出能量。

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智能仪表? 两线制? 信号隔离? Hart通信?

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