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摘要：電量隔離感測器變送器是針對工程中的電量檢測(監測)，提高系統的整體抗干擾能力，而研製開發的一種小體積、高效能的電量測試部件(產品)。
關鍵字：感測器,轉換器,互感器
一、概述
電量隔離感測器變送器是針對工程中的電量檢測(監測)，提高系統的整體抗干擾能力，而研製開發的一種小體積、高效能的電量測試部件(產品)。
電量隔離感測器變送器可以對現場的大電流、高電壓、功率、頻率、相角、電度等電參量進行隔離測量和變換，也可以對各種微弱訊號(如各種橋路訊號)進行隔離放大和變換，將其調理後，變換成符合國際通用標準的電壓、電流、頻率等模擬訊號或變換成數字量、開關量狀態等訊號輸出。這些輸出訊號可以和傳統的指標式儀表相接，也與現代的數字式自控儀表、各種ad轉換器以及計算機系統直接配接，從而可以形成乙個高可靠的工業檢測(監測)或控制系統。
由於電量隔離感測器在應用中，使用者不需做二次開發工作，高電壓或大電流訊號可以直接接入產品，(通過端子、插針輸入或穿孔方式輸入)，就可以得到相應的輸出訊號。因此電量隔離感測器作為訊號調理、隔離和變換功能摸塊，是工業控制和資料採集系統中比較理想的變送器產品。
隨著科學技術的不斷發展，工業控制或檢測(監測)系統對電量隔離感測器的要求也越來越高，特別是在產品的穩定性、檢測精度和功能方面。由於數位化產品不論其效能還是功能，如非線性校正和小訊號處理方面，模擬產品是不可比擬的。因此，電量隔離感測器的數位化是一種必然趨勢。
下面就電量隔離感測器的工作原理和其數位化技術問題作乙個簡述，供大家參考。
二、電量隔離感測器基本工作原理
由於電量隔離感測器產品的被檢測對像主要是電流和電壓訊號，所以下面主要介紹電流和電壓訊號的檢測原理。
1、交流訊號檢測原理
交流訊號又分為交流電壓和電流訊號。圖1為交流電流訊號的檢測原理框圖，圖2為交流電壓訊號的檢測原理框圖，由ct和pt對訊號進行隔離，電流為穿孔輸入方式，電壓為端子接線輸入方式。
其中，ct為電流互感器，pt為電壓互感器，輸出一般為0～5v或4～20ma。
2、直流訊號檢測原理
直流訊號分為直流電壓和直流電流，直流電流一般是通過電阻取樣，直流電壓一般用電阻降壓處理。由乙個隔離電源向前置放大器供電。
由上述原理框圖可以看出，不論是交流訊號還是直流訊號，輸入輸出都是完全隔離的，一般，現場輸入訊號都是大電流或高電壓，這樣電量隔離感測器就可以把現場訊號與低壓資料採集系統完全隔離，避免系統受到強訊號的干擾，從而提高系統的可靠性。
三、電量隔離感測器數位化技術
圖4為一種交流訊號數字式電量隔離感測器的組合框圖，它由互感器、資料處理、介面、tv變換和輸出等部分組成。
互感器有電流互感器和電壓互感器兩種，電流互感器一般為穿孔方式，電壓互感器在其原邊一般需要加限流電阻;
·資料處理部分是產品數位化的核心部分，目前一般都選用帶ad轉換器微控制器，如pic16c74、msp430或adcuc812等，因此，電路可以很簡單。如果選aduc812微控制器，則可以直接輸出0～5v電壓訊號，因為其內部包含有兩個12位的da轉換器;
·介面部分是數碼訊號輸出的變換電路，目前廣泛採用的是rs-485匯流排介面，最常用的介面晶元為adm483，它可以最多掛接32個節點，當然現在也有許多其它類似晶元。rs-232介面一般有兩種方式實現，一種就是在rs-485網路匯流排上加乙個rs-485rs-232轉換器，另一種就是，直接把rs-232介面晶元放在產品中，後一種的缺點就是產品的應用將受到限制，不能組成網路結構，只能點對點通訊。can-bus是目前發展較快的乙個匯流排，其優點是傳輸距離遠，可以達到10km，不會出現匯流排衝突，多主工作方式，通訊協議通用性好，當然其成本較高。
·tv變換是為了相容模擬訊號採集輸入系統，目前一般是採用pwm方式輸出，再經過tv變換，輸出0～5v或4～20ma模擬訊號。
·軟體主要包含三個功能模組，資料採集、資料處理和通訊協議。其中資料採集主要就是讀取ad的轉換結果，由於微控制器自帶ad，因此程式比較簡單;
·資料處理主要完成交流變直流的運算，由於微控制器的運算速度有限，因此我們採用頻率跟蹤法，來完成變換的計算;
通訊協議一般由使用者選定，如modbus協議，ascii格式等。
四、結束語
以上簡單地介紹了電量隔離感測器的基本工作原理和數位化技術問題。由於數字式電量隔離感測器可以直接輸出數字量，對於許多應用系統可以省去ad採集模組，所以，可以降低系統成本。因此，電量隔離感測器的數位化，不僅提高產品穩定性，還可以使使用者進一步降低成本。
由於電量隔離感測器產品種類較多，本文僅介紹了一種交流訊號電量隔離感測器數位化技術。電量隔離感測器實現數位化的方法較多，目前最普遍的是採用微控制器技術，因為它的應用很靈活，可以實現各種不同功能。隨著積體電路不斷發展，已經出現了許多專用的晶元，如電度表產品，已有許多專用晶元可選，有數字介面也有脈衝輸出等。
本文對電量隔離感測器產品數位化問題作了膚淺的**，僅供有關人員參考，希望起到拋磚引玉的作用，加快電量隔離感測器數位化技術的更大發展。
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