搜索

中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所《测控技术》杂志社版权所有
地址:北京市亦庄经济技术开发区经海二路航空工业科技商务园9号楼 邮编:101111 
编辑部:010-65667497;
广告部:010-65667357;

发行部:010-65667497;
网管部:010-65667357;

扫码关注微信公众号

本网站为《测控技术》指定官方网站

Coypright◎2012-2018 北京长城航空测控技术研究所      京ICP备09097201号-2

按应用领域分类

按应用领域分类

按应用领域分类

测控技术

EL51xx:四款超小体积的高性能端子模块进一步完善了倍福的 EtherCAT I/O 系列
Maxim Integrated发布支持车载USB PD端口的buck/boost控制器
研华双鳍片全方位对流散热器,创新散热技术,释放卓越计算性能!
瑞地测控牵头推进车载毫米波雷达测试标准化,NI赋能首个方法落地
新思科技IC Validator在AMD EPYC处理器支持的Azure虚拟机上运行
Teledyne e2v 为下一代 3D 视觉系统推出无比灵活的高分辨率 ToF 传感器
研华新推WISE-PaaS/IoTSuite,打造工业物联网通用平台基座
泓格继电器输出扩充卡新品上市:XV119

知识工程

微视频

蔚华科技携手NI提供射频测试解决方案
欧陆科技解读:IEC/UL/CSA 62368-1电气距离要求及与60950-1差异
Spectrum仪器AWG卡为第二次量子革命开创性研究提供卓越精准度
元脑生态伙伴发布业内首个HEIF图像高质量压缩FPGA加速方案
研华科技于2020中国国际服贸会展出最新8K视频影像解决方案
实现安全的自动驾驶的取舍迫在眉睫
如何克服复杂待测件在生产测试中的挑战
集智达基于国产化可信计算和安全增强技术的应用案例

测控技术

知识工程

微视频

蔚华科技携手NI提供射频测试解决方案
欧陆科技解读:IEC/UL/CSA 62368-1电气距离要求及与60950-1差异
Spectrum仪器AWG卡为第二次量子革命开创性研究提供卓越精准度
元脑生态伙伴发布业内首个HEIF图像高质量压缩FPGA加速方案
研华科技于2020中国国际服贸会展出最新8K视频影像解决方案
实现安全的自动驾驶的取舍迫在眉睫
如何克服复杂待测件在生产测试中的挑战
集智达基于国产化可信计算和安全增强技术的应用案例

测控技术

知识工程

微视频

中国航空工业集团公司   中航高科智能测控有限公司  北京瑞赛长城航空测控技术有限公司   中国航空工业技术装备工程协会  中国航空学会

中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所 《测控技术》杂志社版权所有
地址:北京市亦庄经济技术开发区经海二路航空工业科技商务园9号楼 邮编:101111 
编辑部:010-65667497;
广告部:010-65667357;

发行部:010-65667497;
网站管理部:010-65665345

数据采集系统中隔离的作用(下)

浏览量
【摘要】:
数据采集系统中隔离的作用(下)

隔离域

可以实现隔离的两个基本域:

  • 模拟

  • 数字

模拟域隔离

模拟域隔离用于模拟传感器所输出的信号。这种隔离发生在模拟域中,在进入模数转换之前。

                             模拟或隔离系统

 

对于任何模拟隔离系统中,至关重要的是增益和失调必须具有很高的精度,因为我们不想对错误的信号进行数字化。

数字域隔离

在采集数字信号时,可以通过数字隔离技术来保护我们的信号、设备和操作人员。

                               数字域隔离系统

 

在这种情况下,隔离栅将外部信号与通过内部电路重新生成的信号隔离开来。随后,隔离的数字信号将被送至微处理器、FPGA、栅极驱动器等部件进一步处理。

现在让我们看一下在模拟和数字隔离中使用的三种基本隔离技术。

三种基本的隔离技术

有几种方法可以在信号源和采集系统之间建立隔离:

  • Opticalisolation光耦隔离

  • Inductiveisolation电感隔离

  • Capacitiveisolation电容隔离

让我们在本章节中对每种形式进行研究。

光耦隔离

光学隔离是从系统的其余部分和外界隔离信号的最流行和有效的方法之一。电信号输入到LED,并通过介电隔离栅将其传输到光电二极管,光电二极管将其重新转换回电信号。

 光耦隔离通过LED(左)和光电二极管(右)实现

 

通过将电信号转换为光然后再转换为电,信号与外界完全分离。光不易受到电磁(EMI)或射频(RFI)干扰的影响,这是此方式的固有优势。

但是,光耦合器的速度不如光本身快,它们受限于LED的开关频率。通常情况下慢于电感或电容隔离器。此外,LED光的强度会随着时间而下降,需要重新校准或更换。

电感隔离

工程师根据电磁感应原理,将信号输送到绕组中,通过放置在绕组附近并与之平行第二个绕组,将信号感应或“耦合”到第二绕组中。

          由绝缘介质隔开的绕组进行电感隔离

 

电感耦合隔离方式,绕组之间安装了绝缘介质,这样,从第一个绕组传递到第二个绕组的唯一信号就是电磁感应的信号,没有直接电信号的接触。电感耦合器具有很高的带宽并且非常可靠,但是它们可能会受到附近磁场的影响。

电容隔离

电容隔离器通过通常由二氧化硅制成的隔离栅将信号耦合。电容无法传递直流信号,但使它们非常擅长阻止共模信号。信号先被转换为数字信号,然后使用电容耦合在隔离栅的另一侧复制。

 电容隔离使用电容耦合在隔离栅的另一侧重建信号

 

与电感式隔离不同,电容式隔离不易受到电磁干扰。这些隔离器具有高数据速率和长使用寿命的特点。电容隔离器具有不同的额定值,以提供正确的安全级别,以防止故障和可能的短路。

隔离技术比较

下面是三种基本隔离技术的一些参数比较

 

光耦

电感

电容

数据速率

中等
 (受限于 LED切换频率)


 ~100 Mb/s


 ~100 Mb/s

绝缘强度


 ~100 Vrms/µm

较佳
 ~300 Vrms/µm

最佳
 ~500 Vrms/µm

寿命

相对较短

磁场干扰

受影响

隔离的关键性能指标

鉴于以上所有信息,一台高品质的测量系统应具有隔离的模拟输入。但是,当您查看测量系统和信号调理器的隔离规范时,可能会看到诸如“通道对地”和“通道对通道”之类的术语来定义隔离性能。这些术语是什么意思,它们之间有何关系?

通道对地隔离

通道对地隔离定义了通道输入与仪器接地之间最大绝缘电压。通常情况下,仪器的信号地和仪器的电源地参考电势相同。通过将信号地与机箱地进行隔离,我们可以消除大多数接地环路问题。

            SIRIUS模块差分放大器的通道对地隔离

 

有时,这也称为输入与输出隔离。所有通道共用一个公共接地,该接地与仪器的供电地或接地电位隔离。如果仅有一个信号连接到采集系统,完全没有问题。但是,如果连接了多个信号,信号地之间存在电位差,则可能会导致信号之间产生噪声,并导致共模问题。 

如果多个通道共用一个公共接地,则它们并不是电气隔离的。当仪器参数仅注明输入到输出或通道到地隔离时,请注意这一点。

通道间隔离

通道间隔离定义了一个通道与其他任何通道之间允许的最大绝缘电压。通道之间不能使用公共接地,每个通道还必须与系统的其余部分(例如系统的电源,机箱接地等)隔离。如果所有通道彼此隔离,则它们也必定与地隔离,因此通道间隔离中包含通道对地隔离。

                SIRIUS模块差分放大器的通道间隔离

 

综上所述,如果数采系统通道对地隔离,并不一定意味着它具有通道间隔离。但是,如果数采系统具有通道对通道的隔离,则一定具有通道对地的隔离。

Dewesoft的SIRIUS 系列数据采集系统提供了通道间和通道对地的隔离,如以下短片所示:

介电强度

介电强度是绝缘材料能够防止信号交叉允许的最大电压值。各种绝缘材料具有不同的介电强度,以Vrms / µm为单位。空气本身的介电系数约为1 Vrms / µm,环氧树脂材料的额定值能够提高20倍,在许多电容式隔离栅中使用的二氧化硅的介电系数约为500 Vrms / µm。隔离栅常用其他材料包括在电容隔离器中使用的聚酰亚胺,以及在光学隔离器中经常使用的二氧化硅填充的环氧模塑料。

Dewesoft隔离型数据采集系统

SIRIUS 数据采集系统

SIRIUS高速数据采集系统具有多种物理架构, SIRIUS模块可以直接通过USB或EtherCAT连接到计算机,R3数据采集系统支持机架安装,R1 / R2,R4和R8则是内置计算机的一体式数据采集系统。

                          SIRIUS系列产品线

 

Dewesoft SIRIUS 双核系列及SIRIUS HS (高速) 系列数据采集模块通道间及通道对地的隔离电压高达1000V。SIRIUS HD (高密) 系列每组通道间的隔离电压可达 ±500V

在实际测试中,通常不只需要信号输入-通常也需要信号放大器提供激励电压或电流来为传感器供电。应变片、RTD、LVDT和IEPE加速度计都是需要供电的常见传感器。

Dewesoft系列产品提供了隔离及/或差分输入,过压保护及对地短路保护,避免仪器和操作人员遭受接地环路伤害。

KRYPTON 及 KRYPTON ONE 系列数据采集系统

KRYPTON系列是Dewesoft提供的坚固型数据采集产品。KRYPTON专为承受极端温度、冲击和振动等恶劣条件而设计,模块的防护等级为IP67,可防水防尘等。数据通过EtherCAT接口连接到任何运行Windows操作系统的计算机(Dewesoft提供了IP67防护等级的坚固版计算机,型号为 KRYPTON CPU),模块之间/与计算机的最大距离为100米(328英尺),这样即使测试环境比较恶劣,用户可以将模块直接放置在信号源附近。与SIRIUS一样,它们运行强大的数据采集软件DewesoftX。

多通道KRYPTON模块的常见配置,可连接多种DSI适配器

 

坚固型产品也有单通道模块的形式,这个系列被命名为称为KRYPTON ONE。多通道系列和单通道系列KRYPTON模块拥有相同的技术参数和环境指标。

 

       上图左侧:KRYPTON ONE 1xTH-HV模块

       上图右侧:KRYPTON ONE 1xHV模块

 

在隔离性能方面,KRYPTON和KRYPTON-1系列参数如下:

KRYPTON   多通道模块

 

STG

TH

RDT

ACC

LV

LA

DIO

类型

应变/电压

热电偶

铂电阻 

IEPE /电压

低压

小电流

数字I/O

隔离电压

差分输入

1000 V

1000 V

差分输入

1000 V

1000 V

250 V

通道间

 

 

通道对地

 

 

KRYPTON   ONE单通道模块

 

AO

DI

DO

ACC

STG

LV

HV

TH-HV

CNT

类型

模拟

输出

数字

输入

数字

输出

IEPE
 
电压

应变
 电压

低压

高压

温度

计数器
 编码器
 数字

隔离电压

N/A

Galv.

Galv.

125 Vrms

125 Vrms

125 Vrms

1000V CAT II
 600 V CAT III

1000V CAT II
 600 V CAT III


 N/A

通道间

 

 

通道对地

 

 

在上表中,Diff.表示差分输入,Galv. 指电流隔离。

IOLITE 数据采集系统

IOLITE是一款独一无二的产品,将实时工业控制系统的基础功能与功能强大的数据采集系统结合在一起。IOLITE测试系统可以全速记录数百个模拟和数字通道,并实时将数据发送到任意第三方EtherCAT主控制器。

左侧:IOLITEr机架版测试系统,12个模块插槽

右侧:IOLITEs台式测试系统,8个模块插槽

 

在隔离性能方面,IOLITE 系列参数如下:

 

IOLITE   多通道输入模块

模块

STG

TH

DI

DO

RTD

LV

类型

应变/电压

热电偶

数字输入

数字输出

铂电阻

低压

隔离电压

差分输入

1000 V

1000 V

1000 V

1000 V

1000 V

通道间

 

通道对地

 

 



知识工程

按照应用领域分类

按照技术领域分类

视频展示

相关文件

暂时没有内容信息显示
请先在网站后台添加数据记录。