用于可靠工業(yè)測(cè)量的隔離技術(shù)

　　電容隔離技術(shù)

　　德州儀器提供了基于電容耦合的數(shù)字隔離組件。這些隔離裝置提供了高數(shù)據(jù)傳輸速率和瞬態(tài)信號(hào)的高抗干擾能力。與電容隔離方法和光學(xué)隔離方法相比，感應(yīng)隔離消耗的功率更低。

　　感應(yīng)隔離技術(shù)

　　由Analog公司在2001年引入的iCoupler技術(shù)(analog.com/iCoupler)，利用感應(yīng)耦合 為高速率、高通道數(shù)應(yīng)用提供了數(shù)字隔離功能。iCoupler設(shè)備可以為一個(gè)采樣率達(dá)到兆赫茲范圍的16-位模擬測(cè)量系統(tǒng)在耐2500 V隔離下提供100 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。與光耦合器不同，iCoupler設(shè)備提供了其他的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如功耗降低、高達(dá)125℃的高工作溫度范圍和高達(dá)25 kV/ms的瞬態(tài)信號(hào)高抗干擾能力。

　　iCoupler技術(shù)基于小尺寸的、芯片大小的變壓器。一個(gè)iCoupler由三個(gè)主要部分組成——一個(gè)發(fā)射器、變壓器 和一個(gè)接收器。發(fā)射器電路利用邊緣觸發(fā)器編碼，并將數(shù)字線路上的上升沿和下降沿轉(zhuǎn)換為1 ns的脈沖。這些脈沖利用變壓器跨隔離層傳輸，并在另一側(cè)通過接收器電路解碼，如圖11所示。這些變壓器的小尺寸(約為1毫米的十分之三大小)使得它們幾 乎不受外部磁噪聲干擾。iCoupler設(shè)備還可以通過在每個(gè)集成電路(IC)上集成高達(dá)四路隔離式通道，降低測(cè)量硬件的成本，而且，與光耦合器相比，它 們所需的外部組件更少。

　　圖11  來自Analog公司的基于感應(yīng)耦合的iCoupler技術(shù)

　　來源：模擬設(shè)備公司(analog.com/iCoupler)

　　測(cè)量硬件供應(yīng)商們正使用由iCoupler 設(shè)備提供低成本高性能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。面向高速測(cè)量應(yīng)用的NI工業(yè)數(shù)據(jù)采集(DAQ)設(shè)備，如工業(yè)M系列多功能DAQ設(shè)備，采用了如圖12所示的 iCoupler數(shù)字隔離裝置。這些設(shè)備在模擬通道和數(shù)字通道上提供60 VDC的連續(xù)隔離和長(zhǎng)達(dá)5秒的1,400 Vrms/1,900 VDC通道與總線間隔離承受，并支持高達(dá)250 kS/s的采樣率。用于NI PAC平臺(tái)、NI CompactRIO、NI CompactDAQ以及其他高速NI USB設(shè)備的NI C系列模塊也采用了iCoupler技術(shù)。

　　圖12 工業(yè)NI M系列多功能DAQ采用數(shù)字隔離裝置

　　總結(jié)

　　帶隔離的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以在有危險(xiǎn)電壓和瞬態(tài)信號(hào)存在的惡劣環(huán)境下保證其可靠測(cè)量。您對(duì)于隔離功能的需求取決于的測(cè)量應(yīng) 用及其周圍環(huán)境的。那些需要利用單個(gè)通用數(shù)據(jù)采集設(shè)備與不同特性的傳感器相連的應(yīng)用，可以得益于具有模擬隔離功能的外部信號(hào)調(diào)理電路;然而，低成本、高性 能模擬輸入的應(yīng)用則可得益于具有數(shù)字隔離技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)。