В данном видео мы поговорим о модулях гальванической развязки токового сигнала 4...20 мА НПСИ-200-ГР1 и НПСИ-200-ГР2
Давайте вначале обсудим, что такое гальваническая развязка, когда она необходима, и что может произойти, если ее не использовать.
Если говорить простыми словами гальваническая развязка - это передача сигнала между цепями без непосредственного электрического контакта. Для информационных сигналов чаще всего применяют индуктивную, емкостную и оптоэлектронную развязки. Когда требуется передавать и энергию, то применяется индуктивная (она же трансформаторная) развязка.
Существуют 3 основные проблемы, 3 задачи, когда гальваническую развязку необходимо применять.
Первая задача - это защита сигнальных цепей и цепей, доступных для прикосновения обслуживающим персоналом, от цепей питания приборов, на которых присутствуют или могут присутствовать в аварийных ситуациях большие напряжения. Это необходимое требование техники безопасности. Пробой изоляции по питанию поступает в сигнальную сеть, и выводит измеретельную систему из строя, если в ней нет гальванической изоляции. Решение - модуль гальванической изоляции в сигнальной линии.
"Вторая задача - это использование в многоканальной системе различных источников сигналов, которые неизолированы и находятся под разными потенциалами. Например, при измерении действющих значений в сети, сигнал заведомо является высоковольтным. Даже заземленные источники, расположенные на некотором удалении друг от друга, находятся под разными потенциалами частотой 50 Гц. Наличие данных потенциалов обусловлено электромагнитными наводками и токами утечки от силовых цепей.
Эта проблема особенно актуальна в энергоемких промышленных условиях."
Даже при наличии групповой развяки в многоканальной системе, отсутствие поканальной гальванической развязки также может вывести из строя измерительную систему из-за разности потенциалов между каналами. Решение - модуль гальванической изоляции в каждой сигнальной линии.
Наконец, третья задача - это повышение устойчивости системы к воздействию высокочастотных электромагнитных помех. Система может подвергаться помехам, которые вызваны короткими импульсами тока в силовых цепях. Например, такие импульсы могут возникать при работе сварочных аппаратов, индукторов, частотных преобразователей, тиристорных и электромагнитных коммутаторов, а также при грозовых разрядах. Линии связи выступают в роли антенн.
Помехи могут достигать уровня единиц и десятков вольт и значительно превышать уровень полезного сигнала. Большие импульсы могут вывести из строя измерительные системы. Кроме того, этот электромагнитный «мусор» смешивается с полезным измеренным сигналом и искажает полученную информацию.
В этом случае, гальваническая развязка не только предохраняет измерительные цепи от разрушения из-за воздействия таких высокочастотных помех, но и повышает качество полезного сигнала.
Итак, гальваническая развязка необходима при измерении практически всех видов сигналов, особенно, если линии связи длиные.
Поэтому гальваническая развязка цепей реализована в большинстве нормирующих преобразователей компании "КонтрАвт", которые преобразуют один вид сигнала в другой. Однако, сейчас речь пойдет о гальванической развязке очень широко распространенного унифицированного сигнала 4...20 мА. Сигнал уже является унифицированным, никакого преобразования вида и диапазона сигнала не требуется. Для этой цели применяются модули гальванической развязки. В сущности, их главной задачей является гальванически развязать сигнал 4... 20 мА и при этом его не исказить.
Речь прежде всего идет о модуле гальванической развязки НПСИ-ГРТП, имеющем модификации с 1,2 и 4 каналами. Ссылка на подробное видео с обзором данного прибора приведена в описании к этому видео.
Гальваническая развязка на основе НПСИ-ГРТП является очень компактной и экономной, обладает высокой линейностью и температурной стабильностью преобразования. Несмотря на это, фирма КонтрАвт дополнительно предлагает для гальванической развязки сигнала 4...20 мА и другие преобразователи.
Дело в том, что НПСИ-ГРТП работает исключительно с активными входными сигналами. Он транслирует 1 в 1 активный сигнал 4…20 мА на входе в такой же активный сигнал на выходе. Он не может работать с пассивными сигналами, он не обеспечивает питание датчика.
Кроме того, модуль НПСИ-ГРТП для своего питания использует энергию входного активного сигнала (4…20) мА, и эту же энергию он трансформирует в выходной сигнал. С одной стороны, это большое преимущество такого решения, поскольку не требуется дополнительное питание для самого модуля. Но, с другой стороны, нагрузка на выходе модуля полностью переносится на источник сигнала. При больших сопротивлениях нагрузки более 500 Ом, это налагает дополнительные условия на выходное напряжение источника сигнала.
Иное решение задачи гальванической развязки тока 4...20 мА предлагают модули гальванической развязки НПСИ-200-ГР1 для одного канала и НПСИ-200-ГР2 для двух каналов. Им и посвящено данное видео.
Возможны три различные схемы подключения датчиков к этим модулям. Первая двухпроводная схема аналогична схеме подключения модуля НПСИ-ГРТП, когда на входе и выходе мы имеет активные сигналы. Датчик имеет собственное питание. Источник сигнала должен обеспечивать напряжение на входе модуля не менее 4,2 В.
Вторая схема также является двухпроводной, но здесь на вход поступает уже пассивный сигнал по токовой петле. Питание токовой петли выполняется от встроенного источника 24 В.
Наконец, третья схема является трехпроводной и имет активный сигнал на входе, активный сигнал на выходе. Питание датчика , в отличие от первой схемы с актвиным сигналом, осуществляется от встроенного источника модуля.
Обратим внимание то ,что для одноканальной модифкации НПСИ-200-ГР1 существует возможность формирования не только активного сигнала на выходе, но пассивного для измерительных систем с активным входом.
Подключения входных сигналов у двухканальной модификации НПСИ-200-ГР2 аналогичны одноканальной, однако, на выходе формируются только активные сигналы.
Применение двухканальных модулей НПСИ-200-ГР2 снижает цену канала по сравнению с одноканальным НПСИ-200-ГР1, а также позволяет сэкономить место в шкафу управления
Модули рассчитаны для монтажа на шину (DIN-рельс).
При этом допускается плотный монтаж модулей без зазоров между корпусами
Сам процесс монтажа проводов максимально прост и удобен и производится с использование винтовых клемм.
Рассмотрим теперь подробнее задачу разветвления токового сигнала, когда необходимо сигнал от одного источника (датчика) передать двум (и более) потребителям, например, в систему регулирования и одновременно в систему регистрации. Здесь необходима гальваническая развязка не только между источником и приемниками, но и между приемниками.
Применение для решения этой задачи модуля гальванической развязки НПСИ-ГРТП подробно разбирается нами в отдельном видео. Разветвление обеспечивается последовательным соединением внешними линиями по входу двух или более каналов. Ссылка видео дано в описании. Там подробно объясняются все ньюансы данного подхода.
Аналогично, путем внешних соединений по входу можно обеспечить разветвление и с помощью НПСИ-200 ГР. Рассмотрим примеры на основе двухканального модуля НПСИ-200-ГР2.
На первой двухпроводной схеме организовано разветвление от пассивного сигнала на два активных выходных сигнала. Питание токовой петли на входе обеспечивается встроенным источником модуля.
При размножении сигналов от одного пассивного источника 1 в N, источник сигнала должен сохранять работоспособность при указанном здесь напряжении. Например при разветвлении на два потребителя N=2 и следовательноб, источник сигнала должен сохранять работоспособность при напряжении не более 18.8 B,
В модулях НПСИ-200-ГР нагрузка на выходе не нагружает источник сигнала, кроме того, разрыв цепей на выходе в одном канале не влияет на работоспособность другого канала. Это важное отличие данного решения от решения на основе ГРТП.
Разветвление актвиного сигнала с двухпроводной схемой подключения показана на следующем рисунке. Питание датчика осуществляется от отдельного источника.
В этом случае источник сигнала должен обеспечивать на своем выходе напряжение не менее следующего
Истчоник актвиного сигнала может быть запитан и от модуля, как показано на схеме.
Данные схемы разветвления приведены для модуля НПСИ-200-ГР2. Модули НПСИ-200-ГР1 подключаются аналогично, только вместо двух каналов двухканального модуля НПСИ-200-ГР2 используются два одноканальных модуля НПСИ-200-ГР1. При этом на выходе могут быть как активные, так и пассивные сигналы.
На этом мы заканчиваем описание модулей гальванической развязки токового сигнала 4...20 ма НПСИ-200-ГР1/ГР2
Авторизация
