隔离式安全栅的隔离式安全栅的工作原理

如题所述

电阻R用于限制电流。当电压被限制后,适当选择电阻值,可将回路电流限制在安全限流值以下。
与齐纳式安全栅相比,隔离式安全栅除具有限压与限流的作用之外,还带有电流隔离的功能。隔离栅通常由回路限能单元、电流隔离单元和信号处理单元三部分组成,基本功能电路如图2所示。回路限能单元为安全栅的核心部分。此外,辅助有用于驱动现场仪表的回路供电电路和用于仪表信号采集的检测电路。信号处理单元则根据安全栅的功能要求进行信号处理。
工业现场一般需要采用两线制传输方式的配电器,既要为诸如压力变送器等一次仪表提供24V 配电电源,同时又要对输入的电流信号进行采集、放大、运算、和进行抗干扰处理后,再输出隔离的电流和电压信号,供后面的二次仪表或其它仪表使用。 但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型防爆的性能,可靠地防止电源高压与信号之间的混触,利用电流、电压双重化限制回路,把进入危险场所的能量限制在安全定额以下的具有特殊功能的配电器—安全栅。
隔离式安全栅,基本有检测端安全栅和操作端安全栅两种类型。检测端安全栅与两线制变送器配套使用;操作端安全栅与电气转换器或电气阀门配套使用。也有信号输入等类型隔离式安全栅。
由于隔离式安全栅采用了限压、限流、隔离等措施,不仅能防止危险能量从本安端子进入危险现场,提高系统的本安防爆性能,而且还增加了系统的抗干扰能力,大大提高了系统运行的可靠性。 24VDC 电源经DC-AC-DC变换后,输出模块电路所需要的多种电压。
检测端隔离式安全栅的原理是:模块电路将通过本安能量限制电路输入的电流或电压信号转变为0.2-1VDC后,送入模块内进行采集、放大、运算和进行抗干扰处理后,再经变压器调制成输出隔离的电流和电压信号,供后面的二次仪表或其它仪表使用。模块还需输出一个隔离的18.5∽28.5VDC电压,通过本安能量限制电路做为供给两线制变送器的工作电压。本安能量限制电路能限制大电流或高电压的危险信号窜入危险现场。
操作端隔离式安全栅的原理是:将调节器或操作器输出的4-20mA DC信号隔离后再输出4-20mA DC 的信号,通过本安能量限制电路供给电气转换器或现场的电气阀门定位器使用。

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第1个回答  2021-09-22

隔离式安全栅是由齐纳式安全栅发展而来。隔离式安全栅无一例外的包含了齐纳式安全栅的限压限流部分。隔离式安全栅在齐纳式安全栅的基础上增加了前后级隔离,使得故障情况下共模部分的能量不需要通过大地来吸收(因为隔离式安全栅前后级呈高阻态)。因此这里的隔离式安全栅原理没有介绍齐纳式安全栅部分(齐纳式安全栅的工作原理,朋友们可以通过浏览怡贝官网查询)。隔离式安全栅主要通过以下几种方式实现。

    第一、光电隔离。使用光电耦合元件作为前后级隔离的方式称为光电隔离,主要有几种情况会用到光电隔离。一,开关量信号安全栅的隔离一般使用光电耦合,开关信号经过采用整形后,可以很好的利用光电耦合方式进行隔离。二,通信信号(数字信号)安全栅可以采用光电隔离,通信信号一般用0、1来表示,即高低电平,可以利用光电耦合进行隔离。三、频率信号安全栅采用光电隔离。四、智能型安全栅可以采用光电隔离。智能型安全栅对现场物理量进行采样后采用PWM方式输出,此PWM信号一般通过光电耦合进行本安侧与非本安侧的隔离。五、早期有些国外品牌的模拟量信号也通过光电隔离,具体做法是将电压信号通过V/F电路转换成频率信号,再通过光电耦合元件传递到另一侧,再通过F/V及V/I电路转换成需要电压信号,或者电流信号。不过此种方式由于受环境电磁干扰影响太大,渐渐被弃用。总之安全栅中有很多类型是用到光电隔离的,但是在光电隔离元件时一定要考虑到频率范围,及过流过压保护。

    第二、磁电隔离。利用电磁效应,采用变压器隔离的电路称为磁电隔离。一般安全栅的

    电压部分均采用磁电隔离。隔离式安全栅内的电压隔离电路与普通的DC/DC电路有一定区别。在作为安全栅隔离元件使用的变压器,一定需要注意到本安与分本安侧的物理距离。本安与非本安侧不能跨接去耦电容。反馈电路的设计也需要考虑到与本安侧的隔离。

    第三、磁电耦合+调制解调方式隔离。传递模拟量信号,一般将模拟量信号调制,叠加在

    变压器原边的震荡电路上。经过变压器隔离后,通过电路将此信号解调出来。用磁电隔离,调制解调技术的模拟量信号安全栅具有精度高,抗干扰能力强,温飘小等特点。

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