Датчик напряжения с гальванической развязкой. Датчики напряжения с гальванической развязкой: принципы работы и применение

Как работают датчики напряжения с гальванической развязкой. Какие типы датчиков напряжения существуют. Для чего нужна гальваническая развязка в датчиках напряжения. Где применяются датчики напряжения с гальванической развязкой.

Принцип работы датчиков напряжения с гальванической развязкой

Датчики напряжения с гальванической развязкой позволяют измерять напряжение в электрических цепях, обеспечивая при этом электрическую изоляцию измерительной части от измеряемой. Принцип их работы основан на преобразовании входного напряжения в другую физическую величину (ток, магнитное поле), которая затем передается через изолирующий барьер и снова преобразуется в напряжение на выходе.

Основные компоненты типичного датчика напряжения с гальванической развязкой:

• Входной делитель напряжения
• Преобразователь напряжение-ток
• Изолирующий барьер (оптопара, трансформатор и т.п.)
• Выходной преобразователь
• Источник опорного напряжения

Как происходит измерение напряжения с гальванической развязкой? Входное высокое напряжение понижается делителем до безопасного уровня. Затем оно преобразуется в пропорциональный ток, который передается через изолирующий барьер. На выходе ток снова преобразуется в напряжение, пропорциональное входному.

Основные типы датчиков напряжения с гальванической развязкой

Существует несколько основных типов датчиков напряжения с гальванической развязкой:

1. Оптоэлектронные датчики

Используют светодиод и фотоприемник, разделенные оптически прозрачным, но электрически изолирующим барьером. Входное напряжение преобразуется в световой поток, который регистрируется на выходе.

2. Датчики на основе эффекта Холла

Измеряемое напряжение создает магнитное поле, которое регистрируется датчиком Холла, электрически изолированным от входной цепи. Выходной сигнал датчика Холла пропорционален входному напряжению.

3. Трансформаторные датчики

Используют трансформатор для гальванической развязки. Входное напряжение преобразуется в переменный ток, который передается через трансформатор на вторичную обмотку.

4. Емкостные датчики

Основаны на передаче сигнала через емкостную связь между изолированными электродами. Входное напряжение модулирует высокочастотный сигнал, который демодулируется на выходе.

Преимущества использования гальванической развязки в датчиках напряжения

Гальваническая развязка в датчиках напряжения обеспечивает ряд важных преимуществ:

• Защита измерительных цепей от высокого напряжения
• Устранение паразитных контуров заземления
• Подавление синфазных помех
• Возможность измерения напряжения в высоковольтных цепях
• Повышение безопасности персонала при работе с высоким напряжением

Благодаря гальванической развязке, датчики напряжения могут применяться для измерений в силовых цепях, не подвергая опасности измерительную аппаратуру и персонал.

Области применения датчиков напряжения с гальванической развязкой

Датчики напряжения с гальванической развязкой широко используются в различных областях промышленности и энергетики:

• Системы контроля и управления электроприводами
• Источники бесперебойного питания
• Преобразователи частоты
• Системы релейной защиты
• Измерительное оборудование для высоковольтных сетей
• Зарядные устройства для электромобилей
• Солнечные инверторы

Благодаря своим преимуществам, датчики напряжения с гальванической развязкой незаменимы везде, где требуется безопасное и точное измерение напряжения в силовых электрических цепях.

Ключевые характеристики датчиков напряжения с гальванической развязкой

При выборе датчика напряжения с гальванической развязкой следует учитывать следующие основные характеристики:

• Диапазон входных напряжений
• Точность измерения
• Полоса пропускания
• Напряжение изоляции
• Выходной сигнал (напряжение, ток)
• Температурный диапазон работы
• Время отклика

Важно выбирать датчик с характеристиками, соответствующими конкретной задаче измерения. Например, для измерения высоких напряжений требуется датчик с соответствующим диапазоном входных напряжений и высоким напряжением изоляции.

Особенности монтажа и эксплуатации датчиков напряжения с гальванической развязкой

При установке и использовании датчиков напряжения с гальванической развязкой необходимо соблюдать ряд правил:

1. Строго соблюдать полярность подключения входных и выходных цепей
2. Обеспечивать надежное заземление корпуса датчика
3. Использовать экранированные кабели для минимизации наводок
4. Не превышать максимально допустимое входное напряжение
5. Учитывать влияние температуры на точность измерений

Правильный монтаж и эксплуатация датчиков напряжения с гальванической развязкой позволяют обеспечить их надежную и долговременную работу, а также высокую точность измерений.

Перспективы развития датчиков напряжения с гальванической развязкой

Развитие технологий приводит к постоянному совершенствованию датчиков напряжения с гальванической развязкой. Основные направления развития включают:

• Увеличение точности измерений
• Расширение диапазона измеряемых напряжений
• Улучшение температурной стабильности
• Уменьшение габаритов и энергопотребления
• Интеграция с цифровыми интерфейсами
• Повышение устойчивости к электромагнитным помехам

Эти усовершенствования позволят расширить области применения датчиков напряжения с гальванической развязкой и повысить эффективность систем измерения и контроля в энергетике и промышленности.

ДАТЧИКИ ТОКА, НАПРЯЖЕНИЯ И МОЩНОСТИ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Сегодня направление разработки и производства отечественных датчиков переживает своё второе рождение. Это объясняется, прежде всего, тем, что нынешний уровень развития производства требует не только совершенствования технологических процессов, но и их автоматизации. Кроме того, современное предприятие сегодня немыслимо без автоматизированных систем учёта и управления производством. А поскольку базируются все процессы автоматизации на показаниях первичных датчиков, то вполне понятен интерес и повышенные требования, которые предъявляются к конструкции и характеристикам датчиков различных физических величин.

 

В целом продукцию датчиков можно разбить на две группы: датчики измерения тока и напряжения, датчики активной мощности. Датчики измерения тока и напряжения – это самая многочисленная группа приборов, и физические принципы, лежащие в основе этих датчиков, так или иначе повторяются во всех остальных модификациях. Любой ток, протекающий по проводнику, создаёт вокруг этого проводника магнитное поле. Измеряя величину и направление этого магнитного поля, можно определить величину, направление и форму протекающего тока. Отсюда и основное преимущество датчиков тока, реализующих указанный принцип работы: они измеряют любой вид тока без разрыва токовой цепи и с гальванической развязкой выходного сигнала от токовой цепи. Поэтому, даже несмотря на большую стоимость, датчики измерения тока успешно заменяют токовые шунты и трансформаторы тока.

 

Универсальность датчиков тока заключается в том, что одним и тем же прибором можно измерять постоянные, переменные и импульсные токи. Для этого в конструкцию датчика кроме концентратора магнитного поля, входит так называемый датчик Холла – миниатюрный полупроводниковый прибор, определяющий величину и направление магнитного поля проходящего тока. Конструктивно датчик тока представляет миниатюрный автономный модуль, электронная начинка которого питается от постоянного напряжения ± 15В. Потребитель должен только пропустить токовую шину через отверстие в корпусе датчика тока. Выходной сигнал такого датчика строго пропорционален измеряемому току. Понятно, что в зависимости от величины измеряемого тока и внешних условий эксплуатации датчиков, меняется диаметр отверстия и конструкция корпуса этих приборов. Диапазон измерения тока таких датчиков может составлять от десятков миллиампер и до трёх тысяч ампер. Наиболее популярными и часто используемыми являются датчики, имеющие минимальные размеры, массу и монтируемые, как правило, на печатной плате. При необходимости использования датчиков в более жёстких условиях, связанных с внешними механическими воздействиями, предусмотрена более жёсткая конструкция датчика. Электрическое соединение датчика осуществляется с помощью разъёма.

 

Выходной сигнал стандартного датчика – токовый и строго пропорционален мгновенному значению измеряемого тока. Однако, по требованию заказчика, электронная схема датчика легко трансформируется, и тогда датчик может измерять действующее значение тока, либо обладает стандартным токовым выходом 4-20мА (0-20мА). Это создаёт дополнительные удобства при использовании датчиков в системах автоматизации или связи. Основные преимущества таких датчиков: высокая точность измерений (до 1%), гальваническая развязка, малые габаритно-массовые размеры и температурный дрейф характеристик. Диаметр отверстий под токовую шину колеблется от 10 и до 40мм.

 

Датчики измерения переменного тока можно рассматривать как частный случай универсальных датчиков. Анализ рынка показывает, что примерно в 50% случаев потребителям необходимо измерять только переменные токи. Причём в большинстве случаев это токи синусоидальной формы промышленной частоты 50Гц. Именно для таких измерений разработана серия датчиков, имеющих более дешёвую электронную начинку. Цена таких датчиков приблизительно в 1,5 раза ниже, а уровень технических характеристик весьма высок. Датчики могут работать в широком температурном диапазоне от минус 40 до плюс 80°С с минимальной температурной погрешностью, линейность амплитудно-частотной характеристики не хуже 1% в диапазоне частот от 20Гц до 10кГц. Кроме того, потребитель сам выбирает, с каким выходным сигналом датчика ему удобно работать: это может быть потенциальный сигнал или токовый выход 4-20мА (0-20мА).

 

Если измеряемое напряжение цепи превратить в ток (используя токозадающее сопротивление), то величина этого тока будет пропорциональна напряжению в измерительной цепи. Именно этот принцип лежит в основе работы датчиков измерения напряжения, а наличие в их конструкции датчика Холла обеспечивает гальваническую развязку силовых цепей и цепей контроля. Датчик напряжения может монтироваться на печатную плату, а токозадающее сопротивление подключается одним концом к измерительной цепи, а вторым – к винтовому выводу датчика. Второй винтовой вывод датчика соединяется с измерительной цепью. В ряде случаев более удобным является размещение датчика на DIN-рейке. Для этих целей существует специальная переходная планка. В ряде случаев более удобным является клеммное устройство датчика напряжения. Такой датчик напряжения имеет возможность непосредственного монтажа на DIN-рейке.

 

Датчики напряжения позволяют контролировать постоянное и переменное напряжение до 1 000В в широком температурном диапазоне. Электронная схема датчика предусматривает получение выходного сигнала в виде напряжения или в виде токового сигнала 4-20мА (0-20мА). Этот датчик предназначен для преобразования входного постоянного, импульсного напряжения положительной полярности в стандартное (мгновенное) значение токового выхода 4-20мА. А модификация этого же датчика преобразует входное напряжение в действующее выпрямленное значение стандартного токового выхода 4-20мА. Питание датчика осуществляется по токовой петле 4-20мА, а монтаж – на DIN-рейку.

 

Большое количество модификаций датчиков тока обеспечивает свободу выбора пользователям этих приборов. Однако существует целая отрасль измерений, которая принципиально не может использовать вышеописанные стационарные датчики. Это касается вопросов мониторинга токовых цепей, которые давно собраны и функционируют. Кроме того, целый ряд производств с непрерывным циклом работы не допускает длительного отключения токовых цепей и переустановки оборудования. Для таких случаев незаменимыми оказываются разъёмные датчики тока. Основой таких датчиков является разъёмный магнитопровод, позволяющий монтировать датчики непосредственно на токовой шине, без разрыва последней и с гальванической изоляцией измеряемого тока от измерительных цепей. При необходимости датчики можно закрепить и на DIN-рейке.

 

При протекании измеряемого тока по шине, охватываемой магнитопроводом, в обмотке датчика наводится ток, пропорциональный измеряемому току. Выходной сигнал с обмотки подаётся либо на выпрямитель (детектор) амплитудных значений, либо на детектор истинных среднеквадратичных значений. Напряжение постоянного тока с выхода детектора преобразуется в сигнал интерфейса «токовая петля 4-20мА». Разъёмные датчики тока относятся к числу последних отечественных разработок, и на сегодняшний день освоено производство только двух модификаций: для монтажа на круглой шине и измерения токов в диапазоне от 5 до 300А с допустимой перегрузкой по входному току в 1,5 раза; для монтажа на плоской шине и измерения токов 1 000, 1 500 или 3 000А. Такая конструкция разъёмных датчиков позволяет закрепить их непосредственно на шине без разрыва токовой цепи. Дальше такие датчики функционируют как обычные стационарные приборы. В то же время существует целый ряд задач, которые требуют частых разовых измерений, причём в различных, иногда труднодоступных участках токовых цепей. И часто качество технологического процесса зависит от точности и своевременности этих токовых измерений. Для решения таких задач разработаны электроизмерительные клещи. Токовые клещи являются автономным контрольным прибором (питание от 2-х пальчиковых батареек), предназначенным для измерения действующего значения постоянного и переменного токов без разрыва силовой цепи. Базовая модель клещей – это интеллектуальный прибор, в конструкции которого используется микроконтроллер с электрически программируемым ПЗУ. Благодаря этому клещи кроме ряда стандартных функций (измерение постоянного и переменного токов) содержат ещё и ряд функций мультиметра. Они могут использоваться для измерения напряжения постоянного и переменного токов до 600В, для измерения сопротивления цепи до 2 000Ом и измерения температуры окружающей среды. Выбор пределов измерений, обнуление шкалы в клещах производятся автоматически. Кроме того, клещи содержат ряд сервисных функций: удержания («память») измеренного значения и энергосбережения («сон»). Малые габаритно-массовые размеры и различный диаметр отверстия под токовую шину создают дополнительные удобства для потребителей. Отечественные клещи выгодно отличает возможность работы с ними при отрицательных температурах окружающей среды до минус 20°С.

 

Логическим продолжением описанных выше приборов является датчик измерения мощности (ДИМ). Он предназначен для преобразования активной мощности, потребляемой нагрузкой в цепях переменного тока частоты 50Гц и постоянного тока в пропорциональный сигнал токового интерфейса 0-20мА или 4-20мА, гальванически изолированного от измерительных цепей. Диапазон мощностей, измеряемых ДИМ, составляет от 5 до 200кВт. При этом диапазон входных напряжений колеблется от 20 до 380В, а диапазон входных токов составляет от 20 до 600А. Коэффициент мощности ДИМ на частоте 50Гц составляет 0,3–1, основная приведённая погрешность ± 2%, при этом диаметр отверстия под токовую шину можно варьировать или изготовить датчик мощности под плоскую токовую шину. Питается датчик от внешнего источника питания 13,5–16,5В и выдерживает длительную перегрузку по входу до 120% от номинальных значений напряжения и тока.

 

Отдельного описания заслуживает датчик измерения больших токов (ДБТ). Конструктивно ДБТ состоит из двух блоков: измерительного контура и блока питания. Разъёмный измерительный контур массой до 40кг предназначен для монтажа непосредственно на токоведущей шине. Размеры внутреннего окна контура могут составлять 400х400мм. Удобство монтажа датчика без разрыва токовой шины – это только одно из преимуществ ДБТ по сравнению с традиционно используемыми шунтами. Электрическая связь между измерительным контуром и блоком питания и индикации осуществляется с помощью кабеля длиной до 5м. Блок питания и индикации смонтирован в удобном переносном корпусе и питается от однофазной промышленной сети переменного тока 220В (50Гц) ± 10%. Блок обеспечивает измерительный контур необходимым питанием и формирует выходной сигнал стандартной токовой петли 0-5мА. Основная приведённая погрешность датчика составляет 0,4%. Датчик ДБТ полностью сохраняет работоспособность при 1,5-кратной перегрузке измеряемого тока. Области использования ДБТ весьма специфичны: это энергоёмкие производства медеплавильной промышленности, предприятия нефтяной промышленности и электрометаллургии с высоким уровнем паразитных магнитных полей, нефтехимия и электроэнергетика. Поэтому в датчике предусмотрена специальная система теплоотвода, повышены изолирующие свойства измерительного контура и предусмотрены меры электромагнитной защиты.

 

Основная цель настоящей статьи заключается в том, чтобы дать разработчикам и эксплуатационникам информацию о первичных датчиках, разъяснить особенности этих приборов и помочь разобраться в их преимуществах и недостатках. Вооружённый этими знаниями потребитель сегодня решает сам: использовать импортные приборы или сделать выбор в пользу отечественного производителя.

 

Из статьи Г.Я. ПОРТНОГО,

к.т.н., зам. гл. конструктора ОАО «НИИЭМ»

Датчики напряжения с выходными сигналами 4-20мА 0-10в 0-20мА

* возможна поставка с выходными напряжениями 0-3 или 0-5 В

Внимание: Входное сопротивление измерителя на принимающей стороне должно быть:

• не ниже 50 кОм для модификаций 0-1в;
• не ниже 100 кОм для 0-10в;
• не выше 500 Ом для 0-20 мА (включая сопр. проводников)
• не выше 800 Ом для 4-20 мА (включая сопр. проводников) при 24в. питания токовой петли

Датчик имеет гибкие провода с усиленной изоляцией для подключения измеряемого напряжения через токоограничивающий резистор и жесткие вывода для установки на печатную плату, либо клеммники для непосредственного подключения цепей гибкими проводами.

Устройство и принцип работы

Структура датчика напряжения с аналоговым выходом представлена на рис. 1

При подаче напряжения U_вх, через R_огр и первичную обмотку трансформатора протекает ток, рассчитываемый по формуле I_вх=(U_вх — 0,28 В)/R_огр. Для заказа доступны модели с номинальным током 2 или 0,5 мА. Встроенный токовый трансформатор обеспечивает гальваническую развязку и передачу сигнала в усилитель-преобразователь ток-напряжение. Полученное напряжение выпрямляется прецизионным выпрямителем и поступает на интегратор, выполненный в виде RC цепи, позволяющий выделить среднее напряжение, пропорциональное входному току, а, следовательно, входному напряжению. На выходе RC цепи установлен формирователь напряжения — ток, который выполняет роль буфера и приводит выходной сигнал к 0. Выходное напряжение формируется при протекании тока формирователя через R_вых. При шунтировании этого резистора, выходное напряжение может изменяться в широких пределах (0-1 В; 0-2 В и т.д.) для заданного значения входного напряжения, что позволяет корректировать датчик подстройкой резистора нагрузки. Данная подстройка может осуществляться и при необходимости снижения выходного напряжения или подстройки АЦП под имеющийся ИОН. В то же время, величина выходного напряжения и внутреннего сопротивления (не более 49,9 Ом для 0-1 В и 499 Ом для варианта 0-10 В) аналогового выхода позволяет без труда сопрягать его с АЦП микроконтроллеров или стандартными измерительными приборами, имеющими вход 0-1 В или 0-10 В. При необходимости, на этапе изготовления, возможно снижение или увеличение постоянной времени RC цепи или настройки требуемого выходного напряжения или тока под конкретное приложение, например 0-3 В или 0-5 В.

Модификация трансформатора с выходом 0-20 мА не имеет встроенного резистора. Максимальное напряжение на выходе 4 датчика может достигать 10 В, что ограничивает входное сопротивление измерителя с учетом сопротивления проводов величиной 500 Ом. В модификации 4-20 мА установлен встроенный резистор 1 Ом и применяется 2-х проводное подключение, что ограничивает входное сопротивление измерителя уже до 800 Ом при питании 24 В.

Собственное потребление платформы «Айюми» при отсутствии входного сигнала не превышает 0,8-1 мА в диапазоне напряжений 20-28 В. Максимальный потребляемый ток не более —21 мА (20 мА для 4-20 мА), что позволяет использовать его с маломощными источниками питания. Кроме того, по требованию может быть существенно снижен максимальный ток потребления для использовании высокоомных нагрузок.

Внимание: при расчете токоограничивающего резистора следует правильно выбрать его рабочее напряжение и мощность. Например для измерения 0,4 кВ входного напряжения необходимо:

1. Рассчитать требуемое сопротивление: R_огр = 400 В/0,5 мА = 800 кОм.
2. Рассчитать рассеиваемую мощность на резисторе W = U_вх · I_вх = 400 В · 0,5 мА = 0,2 Вт
3. Выбрать оптимальную структуру ограничительного резистора. В случае SMD, используем 1206 с параметрами 0,2 Вт; 200 В. Для снижения нагрева, а, следовательно, и ухода сопротивления от номинального значения, берем цепочку из 4 резисторов по 200 кОм. Это обеспечит максимальное рабочее напряжение 800 В против требуемых 400 · 1,41 = 564 В и запас по мощности в 4 раза, что снизит рабочую температуру резисторов.

Габаритный чертеж датчика напряжения представлен на рис. 2

Обратите внимание, вывод 2 не используется и устанавливается только по требованию покупателя.

Типовые схемы подключения трансформаторов приведены на рис. 3

• На рис. 3а изображена схема подключения ТП03С-хх/(0-1в) к универсальному измерителю 0-1 В и особенностей не имеет, аналогичное подключение имеет и Т03С-хх/(0-10в) к универсальному измерителю 0-10 В.
• На рис. 3б изображена схема сопряжения ТП03С-хх/(0-10в) с АЦП микроконтроллера со встроенным ИОН = 5 В. Для снижения выходного напряжения с 10 до 5 В установлен дополнительный резистор 499 Ом. Для других напряжений ИОН величину добавочного резистора можно рассчитать по формуле: R_x = 499 · U_x / (10 — U_x).
• На рис. 3в изображена схема подключения ТП03С-хх/(4-20мА) к универсальному измерителю 4-20 мА и особенностей не имеет.
• На рис. 3г изображена схема подключения ТП03С-хх/(0-20мА) к универсальному измерителю 0-20 мА.

Гальванически изолированные датчики тока в схемах на МК

Для гальванической развязки датчиков тока от цепей МК чаще всего используют оптопары (обычные или специализированные) и микросхемы на основе эффекта Холла.

Основные проблемы при развязке датчиков тока через оптопары заключаются в нелинейности передаточной характеристики с входа на выход и в температурном «дрейфе» параметров. Из-за этого оптопары, как правило, применяются в пороговых, а не измерительных, схемах.

Бесконтактное измерение тока через датчики Холла даёт весьма точные и стабильные результаты. Однако стоимость у них выше и схемотехника сложнее, поскольку приходится ставить дополнительные усилители напряжения.

Технологические достижения последнего времени позволяют встраивать силовой проводник (или катушку индуктивности) внутрь интегральной микросхемы с датчиком Холла. Получается компактный узел, обеспечивающий надёжную развязку входной и выходной части, а также имеющий гарантированные и стабильные во времени параметры.

На Рис. 3.72, а…в приведены схемы гальванической развязки через оптопары, а на Рис. 3.73, а…в — через датчики Холла.

Рис. 3.72. Схемы гальванической изоляции датчиков тока при помощи оптопар:

а)        детектор тока 0/12 мА на трёхвыводном стабилитроне VD2w оптопаре VU1. Наличие протекающего на входе тока визуально индицируется светодиодом HL1. Порог срабатывания задаётся резистором R1 и рассчитывается по формуле /п(мА1 = 1.24//?,[кОм1;

б)        линейный датчиктока на специализированной оптопаре фирмы Clare, Её отличительная особенность заключается в линейности передаточной характеристики. Резистор /?/ставится при необходимости измерения больщих токов. Оптопара VU1 может быть обычной транзисторной, но тогда придётся программно откалибровать параметры тока по точкам для устранения нелинейности, а также подобрать резистор R2, чтобы напряжение на входе АЦП М К было близким к половине питания;

в)        пороговый датчик наличия/отсутствия двухполярного тока в испытуемой цепи. При положительном направлении тока открывается оптопара VU1, при отрицательном — VU2, Резистор R1 шунтирует протекающий ток. Его сопротивление должно быть настолько низким, чтобы не превыщались максимально допустимые токи через диоды оптопар VU1, VU2.

 

Рис. 3.73. Схемы гальванической изоляции датчиков тока на микросхемах с эффектом Холла:

а)        между выводами LIN, LOUT внутри датчика тока DA! (фирма LEM) размещается изолированная катущка индуктивности и рядом с ней — магниточувствительный элемент Холла. На выходе V0иТ формирует переменный сигнал, амплитуда которого пропорциональна протекающему через внутреннюю индуктивность току. Сигнал усиливается микросхемой DA2 и детектируется элементами VD1, С3\

б)        между выводами IP-, IP+ внутри датчика тока DA1 (фирма Allegro MicroSystems) размещается изолированный силовой проводник и рядом с ним — магниточувствительный элемент Холла. Датчик рассчитан на протекание по проводнику больших токов, вплоть до 50 А;

в)        проверка наличия/отсутствия тока, протекающего через катушку L/, при помощи магни- точувствительной микросхемы DA1. Катушка содержит 50 витков провода ПЭВ-1.0. Оптимальное положение датчика Холла /)/4/ относительно катушки L/ определяется экспериментально.

Датчик напряжения с гальванической развязкой

ОАО «НИИЭМ», г. Истра

Универсальность датчиков заключается в том, что одним и тем же прибором можно измерять постоянные, переменные и импульсные токи. Для этого в конструкцию датчика кроме концентратора магнитного поля входит так называемый датчик Холла – миниатюрный полупроводниковый прибор, определяющий величину и направление магнитного поля проходящего тока.

Таблица 2. Основные технические характеристики выпускаемых датчиков измерения переменного тока ДТТ

В продолжение статьи об измерении тока, хотелось бы рассказать и сделать, что ни будь подобное для измерения напряжения. Проблема остаётся все той же, часто возникает необходимость увидеть форму того или иного сигнала, но когда этот сигнал высоковольтный, то не так-то просто это сделать. Во-первых, не у всех измерительных приборов, осциллографов или АЦП, входные каскады рассчитаны на высокие напряжения. А во-вторых, всегда нужно гальванически развязать ваш измерительный прибор и силовую часть схемы.
Итак, начнём с того, что амплитуда напряжение, которое оцифровывает АЦП, намного ниже чем, например 110, 220, 380 вольт. Поэтому необходимо понизить напряжение, приходящее на каналы АЦП. Для этого используем резистивный делитель напряжения.
Простейший резистивный делитель напряжения представляет собой два последовательно включённых резистора, подключённые к источнику напряжения. Поскольку резисторы соединены последовательно, то ток через них будет одинаков в соответствии с первым законом Кирхгофа. А падение напряжения на каждом резисторе согласно закону Ома будет пропорционально сопротивлению.

Следует обратить внимание, что сопротивление нагрузки делителя напряжения должно быть много больше собственного сопротивления делителя, так, чтобы в расчетах этим сопротивлением, включенным параллельно R1 можно было бы пренебречь. Но оно и не должно быть слишком малым, так как вы будете подключать делитель параллельно основной нагрузке и поэтому, он должен производить наименьшее влияние на нагрузку.
Необходимо подобрать напряжение U1 таким образом, чтобы его можно было оцифровать с помощью АЦП, например, это будет 2,5 вольт.
Думаю, вы согласитесь со мной, что было бы хорошо одним прибором мониторить сигнал любой формы, будь то переменное напряжение или постоянное. Но переменный ток изменяется по синусоидальному закону и имеет отрицательные и положительные полуволны, а так как АЦП контроллера работает от однополярного напряжения, то оцифровать сигнал отрицательной полуволны будет невозможно. Поступим так же как поступили разработчики датчика тока ACS750, сместим ось абсцисс в положительную сторону относительно нуля на 2,5 вольта. Для этого используем операционный усилитель, в качестве инвертирующего усилителя с коэффициентом усиления равным единице. Для этого резисторы R1 и R2 должны быть с одинаковым номиналом, и как уже упоминалось выше, сопротивление нагрузки делителя напряжения должно быть много больше собственного сопротивления делителя, поэтому их номиналы должны быть больше чем номиналы резисторов делителя, например, 1 МОм.

В качестве операционного усилителя можно использовать микросхему LM358, она простая, надёжная и в одном корпусе имеет два операционных усилителя. Подав на прямой вход ОУ +1.25 вольта, мы сместим сигнал Vin на 2,5 вольта относительно оси абсцисс.
Теперь объединим резистивный делитель напряжения и инвертирующий усилитель.

Делитель напряжения и операционный усилитель настроены так, что если на вход Vin подать напряжение от -500 до 500 вольт, то на выходе Vout мы получим идентичный сигнал по характеру изменения, но только уже от 2,5 до 5 вольт и от 2,5 до 0 вольт. Именно за счет этого смещения на 2,5 вольта данная схема позволит измерять как постоянное, так и переменное напряжение, то есть сигнал любой формы в диапазоне от -500 до +500 вольт.
Ниже представлена диаграмма напряжения синусоидальной формы, амплитудой 500 вольт , преобразованная данной схемой .

Теперь осталось сделать гальваническую развязку, чтобы со спокойной душой и чистой совестью можно было лезть к высокому напряжению. Для этого можно было бы использовать уже готовые ОУ с опторазвязками, но они или имеют фиксированный коэффициент усиления или не доступны для покупки. Идеальным решением, на мой взгляд, будет использовать оптопару с линейной зависимостью типа IL300. Линейности в ней добиваются за счёт того, что она содержит в себе два одинаковых фотодиода К1 и К2, что видно на рисунке ниже.

Один фотодиод используется для обратной связи по входу оптопары. Таким образом, используя операционный усилитель, можно регулировать ток светодиода и добиться максимальной линейности. Вот тут мы и используем второй операционный усилитель микросхемы LM358.
На рисунке ниже изображена типичная схема подключения. В качестве входного сигнала для неё будет использоваться выходной сигнал преобразователя рассмотренного выше, Vout.

Таким образом, на выходе Vo мы получим сигнал идентичный сигналу на входе Va.
Напомню, что изображенный на первых рисунках усилитель OP1 является инвертирующим, а это значит, что на выходе Vout, самой первой схемы, мы получаем «зеркальное отражение» измеряемого сигнала, это необходимо учесть и исправить. Поэтому завершением всей схемы так же должен стать инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления равным единице. Добавим к типичной схеме, изображенной выше, инвертирующий усилитель.
Объединив всё вышеизложенные решения, получим следующую схему.

На видео, синим цветом, изображена диаграмма напряжения на выходе Vo, эквивалентная входному напряжению Vin, изображенного красным цветом. В ближайшем времени я обязательно разведу печатную палату и попробую проверить данный девайс на практике. Так же смотрите статьи по программированию MSP430, в которых я расскажу, как работать с данным контроллером и как с его помощью оцифровать подобный аналоговый сигнал.

В этой статье речь пойдет в первую очередь об оптической развязке аналогового сигнала. Будет рассматриваться бюджетный вариант. Также основное внимание уделяется быстродействию схемотехнического решения.

Способы развязки аналогового сигнала

Небольшой обзор. Существует три основных способа гальванической развязки аналогового сигнала: трансформаторный, оптический и конденсаторный. Первые два нашли наибольшее применение. На сегодняшний день существует целый класс устройств, которые называются изолирующие усилители или развязывающие усилители (Isolated Amplifier). Такие устройства передают сигнал по средствам его преобразования (в схеме присутствует модулятор и демодулятор сигнала).

Рис.1. Общая схема изолирующих усилителей.

Есть устройства как для передачи аналогового сигнала по напряжению (ADUM3190, ACPL-C87), так и специализированные, для подключения непосредственно к токовому шунту (SI8920, ACPL-C79, AMC1200). В данной статье мы не будем рассматривать дорогие устройства, однако перечислим некоторые из них: iso100, iso124, ad202..ad215 и др.

Существует также другой класс устройств – развязывающие оптические усилители с линеаризующей обратной связью (Linear Optocoupler) к этим устройствам относятся il300, loc110, hcnr201. Принцип действия этих устройств легко понять, посмотрев на их типовую схему подключения.

Рис.2. Типовая схема для развязывающих оптических усилителей.

Подробнее о развязывающих усилителях вы можете почитать: А. Дж. Пейтон, В. Волш «Аналоговая электроника на операционных усилителях» (глава 2), также будет полезен документ AN614 «A Simple Alternative To Analog Isolation Amplifiers» от silicon labs, там есть хорошая сравнительная таблица. Оба источника есть в интернете.

Специальные микросхемы оптической развязки сигнала

Теперь к делу! Для начала сравним три специализированных микросхемы: il300, loc110, hcnr201. Подключенные по одной и той же схеме:

Рис.3. Тестовая схема для il300, hcnr201 и loc110.

Разница только в номиналах для il300, hcnr201 R1,R3=30k, R2=100R, а для loc110 10k и 200R соответственно (я подбирал разные номиналы чтобы добиться максимального быстродействия, но при этом не выйти за допустимые пределы, например, по току излучающего диода). Ниже приведены осциллограммы, которые говорят сами за себя (здесь и далее: синий – входной сигнал, желтый — выходной).

Рис.4. Осциллограмма переходного процесса il300.

Рис.5. Осциллограмма переходного процесса hcnr201.

Рис.6. Осциллограмма переходного процесса loc110.

Теперь рассмотрим микросхему ACPL-C87B (диапазон входного сигнала 0..2В). Честно говоря с ней я провозился достаточно долго. У меня в наличии было две микросхемы, после того как получил неожиданный результат на первой, со второй обращался очень аккуратно, особенно при пайке. Собирал всё по схеме, указанной в документации:

Результат один и тот же. Подпаивал керамические конденсаторы непосредственно вблизи ножек питания, менял ОУ (естественно проверял его на других схемах), пересобирал схему и т.д. В чем собственно загвоздка: выходной сигнал имеет значительные флуктуации.

Несмотря на то, что производитель обещает уровень шума выходного сигнала 0.013 mVrms и для варианта «B» точность ±0.5%. В чем же дело? Возможно ошибка в документации, поскольку с трудом верится в 0.013 mVrms. Непонятно. Но посмотрим в графу Test Conditions/Notes напротив Vout Noise и на Рис.12 документации:

Рис.9. Зависимость уровня шума от величины входного сигнала и частоты выходного фильтра.

Здесь картина немного проясняется. Видимо производитель говорит нам о том, что мы можем задушить эти шумы через ФНЧ. Ну что ж, спасибо за совет (иронично). Зачем вот только всё это таким хитрым образом вывернули. Скорее всего понятно зачем. Ниже приведены графики без и с выходным RC фильтром (R=1k, C=10nF (τ=10µS))

Рис.10. Осциллограмма переходного процесса ACPL—C87 без и с выходным фильтром.

Применение оптопар общего назначения для развязки сигнала

Теперь перейдем к самому интересному. Ниже приведены схемы, которые я нашел в интернете.

Рис.11. Типовая схема оптической развязки аналогового сигнала на двух оптопарах.

Рис.12. Типовая схема оптической развязки аналогового сигнала на двух оптопарах.

Рис.13. Типовая схема оптической развязки аналогового сигнала на двух оптопарах.

Такое решение имеет как преимущества, так и недостатки. К преимуществу отнесем большее напряжение изоляции, к недостаткам то, что две микросхемы могут значительно отличаться по параметрам, поэтому кстати рекомендуется использовать микросхемы из одной партии.

Я собрал эту схему на микросхеме 6n136:

Рис.14. Осциллограмма переходного процесса развязки на 6N136.

Получилось, но медленно. Пробовал собирать и на других микросхемах (типа sfh615), получается, но тоже медленно. Мне надо было быстрее. К тому же часто схема не работает из-за возникающих автоколебаний (в таких случаях говорят САР неустойчива))) Помогает увеличение номинала конденсатора С2 рис. 16.

Один знакомый посоветовал отечественную оптопару АОД130А. Результат на лицо:

Рис.15. Осциллограмма переходного процесса развязки на АОД130А.

Рис.16: Схема развязки на АОД130А.

Потенциометр нужен один (RV1 или RV2) в зависимость от того будет выходной сигнал меньше или больше входного. В принципе можно было поставить только один RV=2k последовательно с R3=4.7k, ну или вообще оставить только RV2=10k без R3. Принцип понятен: иметь возможность подстройки в районе 5k.

Микросхема трансформаторной развязки сигнала

Перейдем к трансформаторному варианту. Микросхема ADUM3190 в двух вариантах на 200 и 400 кГц (у меня на 400 — ADUM3190TRQZ), также есть микросхема на более высокое напряжение изоляции ADUM4190. Замечу, корпус самый маленький из всех – QSOP16. Выходное напряжение Eaout от 0.4 до 2.4В. В моей микросхеме выходное напряжение смещения около 100мВ (видно на осциллограмме рис. 18). В целом работает неплохо, но лично меня несовсем устраивает выходной диапазон напряжения. Собрано по схеме из документации:

Рис.17. Схема ADUM3190 из документации.

Рис.18. Осциллограмма переходного процесса ADUM3190.

Итоги

Подведем итог. На мой взгляд наилучшим вариантом является схема на отечественных АДО130А (где они их только взяли?!). Ну и напоследок небольшая сравнительная таблица:

Микросхема	tr+задерж. (по осцилл.), мкс	tf+задерж. (по осцилл.), мкс	Диап. напряж., В	Напряж. изоляции, В	Шум (по осцилл.) мВп-п.	Цена** за шт., р (05.2018)
IL300	10	15	0-3*	4400	20	150
HCNR201	15	15	0-3*	1414	25	150
LOC110	4	6	0-3*	3750	15	150
ACPL-C87B	15	15	0-2	1230	нд	500
6N136	10	8	0-3*	2500	15	50
АОД130А	2	3	0.01-3*	1500	10	90
ADUM3190T	2	2	0.4-2.4	2500	20	210

*- приблизительно (по собранной схеме с оптимизацией по быстродействию)

**- цена средняя по минимальным.
Ярослав Власов

Прибор гальванической развязки для стороннего оборудования

Прибор гальванической развязки применяется для защиты оборудования, работающего от бортовой электросети транспортного средства с широким диапазоном напряжения бортовой сети (трекеры, различные типы датчиков и др.). Основное производство ориентировано на модификацию с диапазоном от 18 до 72 вольт — ИЗО-4815. Под заказ выпускаются различные модификации ИЗО с требуемыми характеристиками (к примеру выпускается модификация для железнодорожного транспорта — ИЗО-11015 с диапазоном от 60 до 160 вольт и с выходным напряжением 15 вольт).

Обоснованность применения гальванической развязки по питанию возникает при установке оборудования на транспорт c нестабильным или завышенным электропитанием. Как правило, это- трамваи, троллейбусы, электропоезда, электрокраны и другая техника. Также прибор гальванической развязки может применяться и на транспорте с проблемной электрической проводкой (к примеру, могут быть проблемы при частичном пробое диодного моста генератора).

Применение гальванической развязки для питания приборов с импульсным потреблением (ГЛОНАСС-GPS трекеры, видеорегистраторы, смартфоны, запитанные от бортовой сети автомобиля и прочие гаджеты) исключает создание высокочастотных помех в бортовой сети, что улучшает работу радиочастотной техники, запитанной от бортовой сети автомобиля (радиостанции, радиоприёмники, магнитолы и др.).

При изготовлении прибора гальванической развязки мы учли большой опыт использования датчиков уровня топлива со встроенной гальванической развязкой. Применение данной гальванической развязки только для датчика GL-TV34 не имеет смысла, так как, датчик уровня топлива таким же внутренним прибором полностью гальванически развязан.

Технические характеристики гальванической развязки ИЗО

Наименование	ИЗО 4815	ИЗО 11015
Входное нормальное напряжение, В	18 — 72	60 — 160
Предельное входное напряжение, В	10 — 100	45 — 180
Выходное напряжение, В	15 ±1	15 ±1
Выходной ток, мА	40 — 400	40 — 500
Выходная мощность максимальная, Вт	6	6
Пульсация выходного напряжения, мВ	менее 50	менее 50
Электрическая прочность изоляции между входом и выходом, В	1500	1500
Габаритные размеры корпуса	Цилиндр диаметром 25мм и высотой 57 мм	Цилиндр диаметром 25мм и высотой 57 мм
Масса	50 грамм	70 грамм
Степень защиты корпуса	IP65	IP65
Диапазон рабочих температур, C° при относительной влажности не более 75%	-40…+85	-40…+85
Время наработки на отказ	более 10 лет	более 10 лет
Гарантия	5 лет	5 лет

Пара небольших преобразователей напряжения с гальванической развязкой и двуполярным выходом

Еще разные полезные штучки с Тао и опять преобразователи напряжения, но не простые, а имеющие двуполярный выход.

Начну с того, почему я их купил.
В процессе подготовки базы для новой электронной нагрузки решил что хорошо бы аналоговую часть питать все таки от двуполярного напряжения, что сразу снимает сложности при работе с очень малыми напряжениями, которые будут на токоизмерительных шунтах во время измерения малых токов. Ну а чтобы не привязываться к общей земле, взял те что с гальванической развязкой. Кроме того понравилась цена.

Вообще было заказано три типа преобразователей, но третий тип не соответствует заголовку так как не имеет ни гальванической развязки, ни двуполярного выхода (хотя самих напряжений два), потому о нем я расскажу в следующий раз.
Упаковано все в привычные прозрачные пакеты.

Первым идет Tyco ME005BK, покупал пару, один стоит около 1.33-1.4 доллара (на момент покупки 1.25 доллара) — ссылка.

Преобразователь фирменный, соответственно есть полный даташит, но если коротко, то:
Входное напряжение — 48 Вольт
Полный диапазон входного напряжения — 39.5-60 Вольт
Выходное напряжение — +\-12 Вольт
Выходной ток — 210мА

Как можно заметить, в отличие от показанных ранее преобразователей данная модель ориентирована на работу с одним «базовым» напряжением — 48 Вольт, потому все тесты будут проходить именно при этом напряжении.

Упакован преобразователь в небольшой корпус, залитый снизу мягким компаундом.

Габаритный чертеж.

Преобразователи выпускаются (скорее выпускались) с разными выходными напряжениями, причем как в однополярном, так и двуполярном исполнении, мой вариант выделен.

Собственно тестов будет не очень много, постараюсь как-то относительно кратко.
Для начала проверил перегрузочную способность, выход подключен полностью, т.е. 24 Вольта.
При заявленных 210мА преобразователь спокойно выдает 300, но при большем токе уходит в защиту. Напряжение при этом держится очень стабильно, проседая только при перегрузке.

Без нагрузки потребление составляет около 0.45 Ватта, дальше соответственно при токе 100-150-210-250-300мА.

И в виде таблицы.

Еще одним тестом идет проверка стабилизации напряжения при 100% несимметричности нагрузки, т.е. один полюс нагружен полностью, второй без нагрузки.
1, 2. Положительный полюс измеряем, отрицательный нагружаем, слева без нагрузки.
3, 4. Отрицательный измеряем, положительный нагружаем.

При этом в первом случае напряжение на нагруженном канале было 11.64 Вольта, во втором 11.11.

Лично на мой взгляд результат очень неплох, тем более что я не планирую использовать его в таком режиме.

Несколько осциллограмм.
1. 12 Вольт без нагрузки
2. 24 Вольта без нагрузки
3. 12 Вольт с полной нагрузкой
4. 24 Вольта с полной нагрузкой.

Осциллограммы отрицательного и положительного полюса не отличаются, потому привожу только положительный.
Не скажу что результат хороший, но даже меньше заявленного в даташите.

В работе теплый, слева примерно после 10 минут, справа спустя еще 20 минут.

Второй модуль производства Martek power, он в три раза мощнее, рассчитан на более широкий диапазон входного напряжения 36-75 Вольт, но на выходе имеет те же +\-12 Вольт, стоит сейчас около 0.9 доллара (на момент заказа 1.56) — ссылка. Как выяснилось, продавец опять поднял цену, так что кто хочет купить, думаю можно просто подождать и возможно цену снизят.
Внешне довольно сильно похож на предыдущий преобразователь, но здесь корпус не герметичный, есть отверстия для вентиляции, но здесь и мощность в 3 раза больше.

Общие технические характеристики из даташита.

Выпускается преобразователь под три варианта входного напряжения — 12, 24 и 48 Вольт и под три варианта выходного +\-5, 12 и 15 Вольт, итого 9 моделей
В моем случае модель со входным 48 и выходным +\- 12 Вольт

Габаритные размеры модуля и расположение контактов.
Кроме того есть два варианта исполнения, с возможностью отключения и без, у меня полный вариант, т.е. со входом управления.

При трехкратной разнице в мощности он имеет почти такие же размеры что и предыдущий.

Вскрытие показало, что пациент умер от вскрытия верхняя часть корпуса одновременно является радиатором, довольно продуманная конструкция.

Чуть детальнее.

Логика работы управляющего входа отличается от тех преобразователей, которые я показывал ранее.
1. Вход инверсный, включается подачей напряжения
2. При отключенном входе управления преобразователь работает, но я все равно на всякий случай соединил потом управляющий вход с + питания.

1, 2. Потребление в дежурном режиме при 36 и 62 Вольта
3, 4. Потребление в рабочем режиме без нагрузки при 36 и 62 Вольта.

При заявленном выходном токе 630мА тянет спокойно до 800 мА, дальше уход в защиту, но до этого момента все просто идеально.

А вот при нагрузке только по одному выходу как-то не очень красиво работает.
1, 2. Измеряем положительный полюс, нагружаем отрицательный, слева напряжение без нагрузки. При этом на нагруженном напряжение просело до 10.67 Вольта, а на не нагруженном поднялось до 13.44
3, 4. Измеряем отрицательный полюс, нагружаем положительный. Вот здесь и вылезла проблема, при токе нагрузки 500-600 мА преобразователь уходит в защиту, если нагрузить на ток 400мА то работает но на не нагруженном поднимается выше 16 Вольт, а на нагруженном падает до 7.9.

Понятно что данные преобразователи скорее всего рассчитывали на равномерную нагрузку, но как-то уж совсем большой перекос выходит.

Потребление при разных токах нагрузки (25, 50 и 100%) и входном напряжении 36 и 60 Вольт.

КПД в виде таблицы и графика.

Так как здесь по одному каналу нагружать было не очень удобно, измерял общее напряжение, осциллограммы при 0, 33, 6 и 100% нагрузки, входное напряжение 48 Вольт.
Кроме того параллельно выходам были установлены конденсаторы 100мкФ 25 Вольт Samwha RD, так как и описании модуля было указано что необходимы внешние конденсаторы.
Присутствует ярко выраженный всплеск, хотя основной размах не такой и большой, думаю что в данном случае простейший LC фильтр сильно улучшит картину, но вполне может быть что он образовался из-за земляной петли с электронной нагрузкой.
Даташит декларирует размах до 60мВ, но как я понимаю, при напряжении 12 Вольт (один полюс).

Нагрев модуля при полной нагрузке через 10 минут после включения и еще через 17, максимальная температура составила 85 градусов. Входное напряжение было 48 Вольт.

Не могу сказать, блоки БУ или просто из старых запасов, так как даташит на первый датируется 2008 годом, а на самих блоках дата выпуска не указана. При их цене на мой взгляд результат неплохой. В плане нагрузочной способности все с запасом, пульсации могли бы быть и поменьше, придется ставить по выходу фильтры, но это я делал бы в любом случае. В остальном меня все устроило.
Первый модуль весит 24 грамма, второй 16 грамм, потому наверное вторые более выгодны как в плане соотношения цена/мощность, так и в плане стоимости доставки.

На этом у меня все, надеюсь что обзор был полезен.

Преобразователи напряжения, компактные, мощные, с гальванической развязкой. Технический обзор преобразователей напряжения

В сегодняшнем обзоре пойдет речь об малораспространенных, специфичных, но иногда очень нужных устройствах, мощных компактных преобразователях напряжения. Специфичны они в первую очередь тем, что имеют малораспространенный среди самодельщиков диапазон входного напряжения 36-75 Вольт. Но именно про подобные преобразователи меня уже несколько раз спрашивали и я решил восполнить этот пробел, так как обзоров подобных преобразователей мне еще не попадалось.

Сначала о том, зачем вообще нужны подобные преобразователи.
1. Для получающего распространение электротранспорта, скутеров, велосипедов и т.п.
2. Для питания устройств имеющих повышенные требования к надежности преобразователя.

Меня неоднократно спрашивали по поводу преобразователей для использования в мелком электротранспорте, батарея там часто имеет напряжение около 60 Вольт и большинство продаваемых преобразователей не могут работать при таком напряжении.
Кроме того стоит вопрос о защите от пробоя ключевого транзистора если речь идет о StepDown, потому я обычно советовал покупать преобразователь с гальванической развязкой, но не из-за развязки как таковой, а из-за того, что у таких преобразователей шанс получить что-то опасное на выходе на порядки ниже.

В общем заказал я три варианта преобразователей, тем более цена реально копеечная. Два заказывались у одного продавца и один у второго, собственно потому пришли в двух пакетах. При этом каждый преобразователь лежал в родной ячейке вырезанной из вспененного полиэтилена, собственно изначально они и идут в таких ячейках, только больших.

Итак представляю участников теста.
1. RBQ-31251 — Выходное 9.7 Вольта, ток до 40 Ампер, цена $2.81, ссылка.
2. QBW018A0B, Выходное 12 Вольт, ток до 18 Ампер, цена $5.47, ссылка
3. RBQ-8,2/45 — Выходное 8.2 Вольта, ток до 45 Ампер, цена $3.12, ссылка.

Все преобразователи согласно даташитам (о них позже) имеют одинаковый диапазон входного напряжения 36-75 Вольт и одинаковый размер 57.9 х 36,8мм, а как минимум два соответствуют индустриальному стандарту Quarter brick: (57.9x 36.810.6 mm).

Блочки увесистые,от 50 до почти 100 грамм.

Начну описание с моделей RBQ-31251 и RBQ-8,2/45. Изначально я не обратил внимания, но уже при получении понял, что по сути это одна и та же модель, отличающаяся только выходным напряжением и наличием радиатора у RBQ-31251.

Снизу платы полностью идентичны.

Можно было бы предположить, что и маркировка должна быть очень похожа, но нет, общего у них только фирма производитель и серия — RBQ.
Кстати насчет фирмы, насколько я могу судить, в данном случае это продукция очень известной фирмы Murata, шанс подделки исчезающе мал, так как подделывать устройства подобного класса чтобы потом продавать их за несколько долларов просто нецелесообразно.

Первым идет RBQ-8,2/45, сначала описание с даташита производителя. Даташит не конкретно на эту модель, а на другую, но из той же серии. Кстати, в даташите стоит пометка — Discontinued, т.е. официально данный преобразователь не производится и продаются складские залежи.

А вот так он выглядит в реальности.

Размеры печатной платы и назначение контактов.

При довольно простой функциональности устройства компонентов установлено довольно много, при этом часть из них закрыта небольшим радиатором.

Трансформатор и дроссель дополнительно зафиксированы герметиком.

Контакты довольно мощные, при этом явно медь и судя по всему имеется золочение, но какая же у них теплопроводность… Мне пришлось взять мощный паяльник чтобы припаять тестовые провода к выходным контактам, при этом был заметен нагрев большей части платы.
Слева вход, справа выход.

Со стороны входа три контакта, средний — включение преобразователя и здесь сделаю небольшую оговорку, есть преобразователи включаемые единицей, а есть нулем, зависит от индекса. Я поначалу подал питание на первый преобразователь, но не работает, потом на второй, подумал уже что брак. Когда не захотел работать и третий, то здесь уже стало понятно что просто я делаю что-то не так. Выяснилось что включаются данные модели нулем, т.е. для включения надо соединить средний контакт с минусом входа.

Виной всему схема из даташита, где показана логика для другого типа сигнала управления 🙂

Управляет работой блока питания ШИМ контроллер LM5035.

При этом данный контроллер управляет не только первичной, а и вторичной стороной, а точнее работой синхронного выпрямителя.

Контроль тока происходит через специальный трансформатор.

По сути данная плата представляет собой обычный блок питания, только на низкое входное напряжение, есть привычный оптрон и межобмоточный конденсатор.
На вторичной стороне есть несколько мест под резисторы, предположу что таким образом задается выходное напряжение.

Кроме того на странице продавца есть несколько фото, где сначала показан резистор на плате, номиналом 2кОм.

А затем совет, мол если вместо этого резистора включить последовательно постоянный 1.5 кОм и переменный 4.7 кОм, то выходное напряжение можно менять в диапазоне 6-10 Вольт. Причем на странице преобразователя с 9.7 выходным диапазон 6-10. а с 8.2 Вольта смещен в меньшую сторону и составляет 3.4-8.7 Вольта, но резисторы нужны не 1.5 кОм + 4.7 кОм, а 2 и 10.

итого выходит:
Модель с выходным 9.7 Вольта можно регулировать в диапазоне 6-10 Вольт с резисторами 1.5 и 4.7 кОм.
Модель с выходным 8,2 Вольта можно регулировать в диапазоне 3.4-8.7 Вольта с резисторами 2 и 10 кОм.

На выходе стоят транзисторы AON6240, 40 Вольт, 85 Ампер, 1.6 мОм.
По входу FDMS86322, 80 Вольт, 60 Ампер, 7.65мОм.
Ну и еще всякие мелкие детальки.

Второй преобразователь представляет собой почти полную копию, ключевое отличие в том, что у него есть небольшой радиатор, закрывающий одну из сторон платы.

Под радиатором такая же плата как показано выше, фото со страницы товара.

Присутствуют дополнительные стойки, а выводы для подключения имеют увеличенную длину.

Думаю вы уже обратили внимание на непривычно толстую печатную плату. Измеренная толщина составляет около 3.5мм против 1.5мм у обычных плат и как вы понимаете, сделано это не просто так.

Все дело в том, что у данных преобразователей трансформатор и выходной дроссель интегрированы в печатную плату, т.е. здесь нет привычного провода, а его роль выполняет многослойная печатная плата.

Подобное решение встречается там, где надо получить компактное и высокоэффективное решение, а также в военной технике.

Преимуществ много.
1. Лучше связь между обмотками
2. Меньше индуктивность рассеяния
3. Возможность уменьшить толщину изделия
4. Выше технологичность.

При этом можно кроме обмоток интегрировать и их систему охлаждения, если так можно выразиться. Подробнее здесь.

Чаще всего используются Ш-образные магнитопроводы.

Кроме того есть несколько вариантов изготовления.
1. Трансформатор в виде отдельного изделия.
2. Также как п1, только магнитопровод утоплен в окно печатной платы.
3. Гибридный, часть обмоток в виде отдельной платы, часть в составе основной. На мой взгляд лучше подходит для высоковольтных изделий.
4. Полностью интегрированный трансформатор/дроссель, все обмотки являются частью основной платы. У обозреваемых преобразователей как раз этот вариант.

Для подобных применений выпускаются и специальные магнитопроводы, отличающиеся малой высотой. Более подробно почитать можно здесь, очень полезная статья на сайте одной харьковской фирмы.

Выше я написал по поводу улучшения связи между обмотками, попробую буквально в нескольких словах объяснить этот нюанс.
1. Самый неправильный вариант расположения обмоток, на разных частях одного магнитопровода. Для импульсной техники не подходит. Если вы попробуете так сделать какой нибудь трансформатор для импульсного БП, то скорее всего жизнь у него будет яркой, но недолгой.

А дальше идет вид в разрезе каркаса и показаны слои обмоток.
2. Самый простой вариант, одна обмотка над другой, работает, но на малых мощностях. Собственно проблемы не зависят от мощности, просто при большой мощности они ярче проявляются, обычно в виде повышенного нагрева снаббера (гасителя паразитных выбросов) так как из-за плохой связи между обмотками энергия медленнее переходит в нагрузку и довольно большая часть уходит в первичную сторону (я сильно упростил).
3. Чтобы улучшить ситуацию, часто мотают сначала первую часть первичной обмотки, потом вторичную, а затем вторую часть первичной. При этом первичная обмотка как бы «обнимает» вторичную и обеспечивает лучше связь между обмотками, т.е. в момент переключения транзистора инвертора в нагрузку ток пойдет быстрее (если можно так выразиться) и снабберу достанется меньше.
4. А это пример «намотки» планарного трансформатора, можно добиться того, чего почти никогда не делают в обычных трансформаторах, многослойного бутерброда. Дело в том, что при обычной намотке такое реализовать сложно технологически, зато для планарного трансформатора это не представляет сложности. Здесь связь между обмотками почти идеальна, соответственно у такого решения выше КПД, а также меньше выбросы в первичную сторону и меньше работы снабберу.

Кстати, неправильная намотка трансформатора это частая ошибка новичков, которые еще не понимают, что важно не только соотношение витков обмоток, а и их правильная укладка, причем чем мощнее БП, тем эта проблема вылазит сильнее. Собственно это примерно то же самое что трассировка печатной платы, где надо не только соединить компоненты согласно схеме, а и учесть взаимное влияние дорожек друг на друга.

Перейдем ко второму типу преобразователя, в данном случае он рассчитан на более популярное напряжение — 12 Вольт и обеспечивает ток до 18 Ампер.
В данном случае ситуация немного проще, есть родной даташит.

Внешний вид не сильно отличается от предыдущего, формфактор тот же, как и входное напряжение.

Кстати насчет входного напряжения, в описании указан диапазон 36-75 Вольт, при этом в графе — максимальные значения указано также 75 Вольт и 80 Вольт если преобразователь находится в «спящем» режиме. Некоторые продавцы не советуют подавать больше чем 60 Вольт, я бы рекомендовал ограничиться напряжением 65, максимум 70.

Трансформатор здесь поменьше, но и мощность ниже почти в два раза, около 200 Ватт.

Радиаторов на плате здесь уже нет.

Так как формфактор преобразователя стандартен, то соответственно и размеры такие же как у предыдущего.

Контакты для подключения здесь уже немного попроще, что любопытно, торец вывода проводит ток, но при этом внутри выглядит как текстолитовый стержень обернутый фольгой, не паяется, но имеет отличную теплопроводность.

Плата имеет точно такое же расположение контактов и их назначение, т.е. можно выпаять один модуль и спокойно запаять другой если нужны иные параметры.

Кроме того у преобразователей подобного типа есть иногда и возможность параллельного включения, для чего в некоторых модификациях есть соответствующий контакт для синхронизации работы. В итоге платы можно собирать в виде бутерброда.
Кстати, когда искал пример, попалась плата как была показана ранее, производства Murata.

Как я уже писал, радиаторов здесь нет, потому все компоненты «как на ладони». Слева входная часть, справа выходная.

Выше на фото видна маркировка модуля, интересно что сначала я нашел даташит на такой же модуль, но другого производителя и уже потом скачал даташит со страницы продавца, как говорится — найдите отличия.
Хотя даташит от Tyco выпущен на 4 года раньше, да и вообще получается интересная ситуация, вот уже 14 лет как производятся интересные высокоэффективные преобразователи напряжения, а «в массы» идет обычно нечто в суперэконом вариантах.

Здесь также применен планарный трансформатор и дроссель.

По компонентам сказать особо нечего, отмечу лишь то, что плата имеет два оптрона, один для обратной связи, второй для защиты от превышения напряжения на выходе.

Ну а теперь тесты и начну я с модели RBQ-8,2/45, модель RBQ-31251 проверять особо смысла не вижу так как они как близнецы, ну разве что в варианте с радиатором можно будет снять мощность немного побольше без принудительного охлаждения.

И сразу небольшое расстройство, потребляемая мощность.
В дежурном режиме потребление около полуватта, чем выше входное напряжение, тем меньше потребляемая мощность. На мой взгляд многовато, особенно при автономном питании. Кроме того наделся что можно использовать вход старта именно для перевода в микропотребляющий режим, а не размыкать цепь питания. Вы возможно спросите, а почему не рвать просто цепь питания. Так вот в этом и есть проблема, контакты обычных выключателей и реле рассчитаны максимум на 30 Вольт постоянного тока. а здесь элементарно может быть в два раза больше.

Соединяем вход управления с минусом питания и преобразователь стартует. На выходе 8.271 Вольта.

А вот мощность, потребляемая без нагрузки меня реально удивила, около 4 Ватт, причем с ростом входного напряжения ток падает, но мощность все равно немного растет.
Примерно то же самое происходит и под нагрузкой, при снижении входного напряжения мощность немного снижается, при повышении растет.

Теперь можно грубо оценить КПД и зависимость выходного напряжения от тока потребления.
На входе имеем 70.3 Ватта, на выходе 65.1 при токе потребления почти 8 Ампер, КПД получается около 92.6%
При токе 16 Ампер на входе 136.7 Ватта, на выходе 130.8, КПД около 95.7%

Через 20 минут преобразователь нагрелся почти до 90 градусов, дальше рост температуры остановился.

Для проверки при больших токах потребления мне пришлось взять более мощный блок питания и нагрузку которая может нагружать током до 40 Ампер при мощности до 300 Ватт.
В итоге
Ток по выходу 23.9 Ампера. напряжение 8.195 Вольта, КПД около 98%
При токе 31.9 Ампера напряжение просело до 8.163 Вольта, КПД получился 97.7%

При таких мощностях требуется уже активное охлаждение, преобразователь хоть и имеет высокий КПД, но через некоторое время начинает перегреваться.

И максимум что я смог нагрузить, ток 37.9 Ампера. мощность около 300 Ватт, КПД примерно 97.9%

Конечно расчет КПД имеет большую погрешность так как влияет точность измерения сразу четырех параметров, но все равно результат неплох.

При обдуве небольшим вентилятором и выходной мощности 300 Ватт температура составила около 60 градусов.

Размах пульсаций и их форма почти никак не отличатся что без нагрузки, что при токе в 38 Ампер.
Осциллограммы получены при токе — 0, 8, 16, 24, 32, 38 Ампер.

Тесты второго преобразователя будут немного короче.
1. В «спящем» режиме он потребляет в два раза больше, что весьма грустно 🙁
2, 3, 4. В режиме работы без нагрузки потребляемая мощность больше чем у предыдущего и также зависит от входного напряжения.

Без нагрузки выходное напряжение немного выше заявленного и составляет почти 12.2 Вольта.

КПД и выходное напряжение при токе нагрузки 6, 12 и 18 Ампер.
1. 95,4%
2. 95%
3. 95.5%

Форма и размах пульсаций вообще никак не меняется что при работе без нагрузки, что при максимальном токе и составляет около 100 мВ.

Тест на перегрев проходил при токе в 10 Ампер с пассивным охлаждением.

Результаты так себе, примерно через 15 минут преобразователь прогрелся до 102 градусов, еще через некоторое время до 111, дальше температура почти не менялась.

Прогрев влияет и на выходное напряжение, в холодном и горячем состоянии разница составила около 0.1 Вольта.

При половинной нагрузке преобразователь стабильно работает в диапазоне 36-60 Вольт, при этом в диапазоне 48-60 Вольт потребление никак не меняется, а при 36 немного падает.

А вот при полной нагрузке преобразователь стабильно работал только при 44-45 Вольт на входе, если понизить еще, то срабатывала защита. Потребляемая мощность (а следовательно и КПД) в диапазоне 45-60 Вольт одинакова.

Кроме всего прочего второй преобразователь был случайно проверен на защиту от КЗ, отработала на ура, преобразователь ушел в защиту и ждал пока ему перезапустят питание.

Есть версии подобных преобразователей и с более габаритным радиатором, которые могут отдавать до 500 Ватт.

Пора подвести итоги. Вообще когда начинал писать обзор, то думал что он будет раза в три короче, но как-то неожиданно разросся 🙁

Теперь по преобразователям.
У первого не очень удобные варианты выходных напряжений, но по крайней мере они были в наличии и стоили недорого. Зато в данном случае это фирменные устройства с высоким КПД, большим выходным током и качественной сборкой.
При комнатной температуре RBQ-8,2/45 может отдавать до 15-16 Ампер без дополнительного охлаждения.
С RBQ-31251 думаю можно рассчитывать на 20-, может даже 25 Ампер так как у него имеется дополнительный радиатор.
Ну а по поводу цены вообще речи нет, за эти деньги обычно продают что нибудь на базе китайских ШИМ контроллеров и с худшими параметрами.

А вот с QBW018A0B (12 Вольт 18 Ампер) ситуация похуже, думаю что без принудительного охлаждения вряд ли получится долго снимать более 8 Ампер. Как вариант, можно установить на него радиатор.

По всем преобразователям есть только одно существенное нарекание, ток потребления в «дежурном» режиме и в рабочем без нагрузки. На мой взгляд 0.5-1 Ватт в выключенном состоянии и около 4 без нагрузки это очень много и если с первым еще как-то можно смириться, да даже просто поставить электронный выключатель, то вот второе исправить не получится, данные модели явно ориентированы на работы при больших токах.

На этом у меня все, надеюсь что добыл полезную информацию и возможно она будет кому нибудь полезна.

Спонсором данного обзора выступил посредник yoybuy.com, который взял на себя оплату доставки. Партнерская ссылка для регистрации, новичкам бонус купон 10 от 50.

IC датчика тока с гальванической развязкой

IC датчика тока от Allegro MicroSystems, LLC обеспечивает экономичное и точное решение для измерения переменного тока в промышленных, коммерческих и коммуникационных системах. ACS726 от Allegro — первая ИС датчика тока, включающая полностью дифференциальный внутренний усилитель, который можно использовать для регулировки усиления и полосы пропускания через внешние RC-сети. Задний усилитель полностью независим, и когда он не используется, его можно отключить для снижения энергопотребления.Полностью дифференциальный выход этого устройства обеспечивает лучшую невосприимчивость к дрейфу выходного смещения, а также к синфазному шуму. Его пакет позволяет легко реализовать заказчику. Типичные приложения включают управление двигателем, обнаружение и управление нагрузкой, импульсные источники питания и защиту от перегрузки по току.

Устройство состоит из прецизионного линейного датчика Холла с малым смещением и медным проводящим каналом, расположенным вблизи поверхности кристалла. Приложенный ток, протекающий через этот медный проводящий путь, создает магнитное поле, которое воспринимается интегрированной интегральной схемой Холла и преобразуется в пропорциональное напряжение.Точность устройства оптимизируется за счет непосредственной близости магнитного поля к датчику Холла. Точное пропорциональное напряжение обеспечивается стабилизированной с помощью прерывателя ИС Холла BiCMOS с низким смещением, точность которой запрограммирована после упаковки.

Выход устройства имеет положительное дифференциальное напряжение (V _OUTP и V _OUTN ), когда возрастающий ток течет через первичный медный проводящий путь (от контактов с 1 по 6 к контактам с 7 по 12), который используется для текущее зондирование.Внутреннее сопротивление этого токопроводящего пути составляет обычно 1,1 мОм, что обеспечивает низкие потери мощности.

Клеммы токопроводящей дорожки электрически изолированы от сигнальных проводов ИС датчика (контакты с 13 по 24). Это позволяет использовать ИС датчика тока ACS726 в приложениях измерения тока на стороне высокого напряжения без использования дифференциальных усилителей на стороне высокого напряжения или других дорогостоящих методов изоляции.

ACS726 поставляется в небольшом низкопрофильном корпусе QSOP-24 для поверхностного монтажа (индекс LF).Выводная рамка покрыта 100% матовым оловом, которое совместимо со стандартными процессами сборки печатных плат без свинца (Pb). Внутри устройство не содержит свинца, за исключением высокотемпературных шариков припоя на основе свинца, которые в настоящее время не подпадают под действие RoHS. Устройство, за исключением BAE, полностью откалибровано перед отгрузкой с завода.

При количестве 1000 штук ACS726LLFTR-20AB-T стоит 1,73 доллара за штуку, а ACS726LLFTP-40AB-T — 1,73 доллара за штуку.

Гравитация: Изолятор аналогового сигнала — DFRobot

Во многих случаях для обеспечения надежной работы датчиков требуется электрическая изоляция.Некоторые датчики, такие как датчики pH и датчики проводимости, будут мешать друг другу и не будут правильно измерять в одном контейнере при подключении к одному источнику питания. Для обеспечения стабильной и надежной работы датчиков без помех необходимо изолировать сигнал и мощность.

Gravity: Изолятор аналогового сигнала эффективно предотвращает электрические помехи между датчиками. Этот модуль имеет бортовое изолирующее питание 5 В, которое может напрямую подключаться к датчику.Поэтому не нужно готовить внешний источник питания, такой простой и практичный! Разъем проводов специально разработан для аналогового датчика DFRobot 3Pin, подключи и работай, нет необходимости в пайке. Коэффициент передачи аналогового сигнала составляет 1: 1, что способствует очень небольшому влиянию на выходные сигналы датчиков при подключении этого модуля к цепи. Более того, вам не нужно менять код материнской платы.

Этот изолятор аналогового сигнала применяется для предотвращения помех между датчиками, такими как многопараметрическая система мониторинга качества воды, которая должна предотвращать помехи между датчиками воды.

Гравитация: интерфейс изолятора аналогового сигнала

Этот продукт почти совместим со всеми аналоговыми датчиками, производимыми DFRobot. Он может удовлетворить различные требования в ситуациях, когда требуется электрическая изоляция.

• На вывод MCU (неизолированный вывод) должно подаваться точное напряжение 5,0 ± 0,1 В. Чем выше точность входного напряжения, тем выше точность аналогового выходного сигнала.
• Этот модуль потребляет относительно большой ток во время работы, поэтому вам лучше обеспечить внешний источник питания для платы Arduino, чтобы гарантировать достаточную мощность и точность напряжения.
• Обратите внимание на рабочий ток вашего датчика или модуля, максимальный выходной ток с клеммы SEN составляет 170 мА.
• GND терминала MCU (неизолированный терминал) и GND терминала SEN (изоляционный терминал) изолированы друг от друга. Не замыкайте их накоротко.
• Это нормальное явление, когда изолятор нагревается во время работы.

Рабочее напряжение: 5,0 В

Время отклика: 4 секунды (тип.)

Аналоговая ошибка между двумя выводами:

Тип коннектора: Ph3.0-3П

Ток холостого хода: 75 мА

Размер: 42 * 32 мм / 1,65 * 1,26 дюйма

Неизолированный терминал (терминал MCU)
Напряжение питания: 5,0 ± 0,1 В
Аналоговый выход: 0 ~ 5,0 В

Изолирующая клемма (клемма SEN)
Выходное напряжение: 5,0 ± 0,2 В
Аналоговый вход: 0 ~ 5,0 В

Датчик тока с гальванической развязкой и дифференциальным выходом

Семейство микросхем датчика тока Allegro ACS726 обеспечивает: экономичные и точные решения для измерения переменного тока в промышленные, торговые и коммуникационные системы.В пакет устройства позволяет легко внедрить заказчику. Типичные области применения включают управление двигателем, определение нагрузки и управление, импульсные источники питания и перегрузки по току защита от неисправностей.

Полностью дифференциальный выход обеспечивает превосходную устойчивость к выходным сигналам. дрейф смещения, а также синфазный шум.

ACS726 — первая ИС датчика тока, включающая полностью дифференциальный задний усилитель (BEA), который можно использовать для регулировки усиление и пропускная способность через внешние RC-сети.BEA — это полностью независимый, и когда он не используется, его можно отключить для снижения энергопотребления.

Устройство состоит из точного линейного датчика Холла с малым смещением. цепь датчика с медным проводящим путем, расположенная рядом с поверхность штампа. Приложенный ток, протекающий через эту медь путь проводимости создает магнитное поле, которое воспринимается интегрированной ИС Холла и преобразован в пропорциональный Напряжение. Точность устройства оптимизируется за счет закрытия близость магнитного поля к датчику Холла.Точный, пропорциональное напряжение обеспечивается стабилизированным прерывателем с низким смещением. ИС BiCMOS Hall, запрограммированная на точность после упаковки. На выходе устройства положительный дифференциал. напряжение (V _OUTP — V _OUTN ), когда через первичный медный проводящий путь (от контактов 1 до 6, к контактам С 7 по 12), который используется для измерения тока. внутренний стандартное сопротивление этого токопроводящего тракта составляет 1,1 мОм, что обеспечивает низкую потеря мощности.

Клеммы токопроводящей дорожки электрически изолированы от сигнальные провода IC датчика (контакты с 13 по 24). Это позволяет ИС датчика тока ACS726 для измерения тока на стороне высокого напряжения приложений без использования дифференциальных усилителей высокого напряжения или другие дорогостоящие методы изоляции.

ACS726 поставляется в небольшом низкопрофильном корпусе для поверхностного монтажа. Пакет QSOP24 (суффикс LF). Выводная рамка покрыта 100% матовая банка, совместимая со стандартной печатью без свинца (Pb) Процессы сборки печатных плат.Внутри устройство не содержит свинца, кроме флип-чипов жаропрочных шариков припоя на основе свинца, в настоящее время освобожден от RoHS. Устройство, за исключением BEA, полностью откалибровано. перед отправкой с завода.

без названия

% PDF-1.7 % 1 0 объект > эндобдж 6 0 obj > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > ручей 2014-07-14T01: 57: 50-07: 002014-07-14T01: 57: 45-07: 00’Сертифицировано IEEE PDFeXpress на 14.07.2014 1:57:50 AM’2014-07-14T01: 57 : 50-07: 00приложение / pdf

без названия

Акробат Дистиллятор 8.1.0 (Windows) uuid: 95419c40-f2f9-44dc-b2fc-ed4ad0ff7ec6uuid: a8012b13-61a1-43b6-9979-5f1d5e462125 «Сертифицировано IEEE PDFeXpress на 14.07.2014 в 1:57:50» конечный поток эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > / XObject> / Шрифт> >> / MediaBox [0 0 612 792] / Аннотации [25 0 R 26 0 R 27 0 R 28 0 R 29 0 R 30 0 R 31 0 R 32 0 R 33 0 R 34 0 R 35 0 R 36 0 R 37 0 R] / Содержание 38 0 руб. / StructParents 0 / Родитель 4 0 R >> эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект ] / Имена [58 0 R] >> эндобдж 16 0 объект > эндобдж 17 0 объект > эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > ручей xyp} h if & i22S4dIҤMIv1M6N2iCMdhJƷ | `cc | bԧ $> uCƦHZmp: ˫ ߻ Z ~ Ϯ} ww? ~ _R ​​

Почему гальваническая развязка

Можно ли защитить промышленный процесс на уровне сбора полевых данных? Да, если используются методы гальванической развязки.

Благодаря гальванической развязке можно исключить основные формы помех и риск отказа электрической цепи, когда сигнал от датчика принимается блоком управления как во взрывоопасных, так и во взрывоопасных зонах. Гальваническая развязка (названная в честь итальянского физика Луиджи Гальвани) — один из наиболее важных методов преобразования сигналов, который является экономически эффективным и простым в применении. Это метод, который направлен на решение проблем при реализации общего интерфейса между датчиками и блоками управления, когда выходные сигналы от датчиков различаются по своей природе (например,г. ток, напряжение, сопротивление и т. д.), уровень или тип (например, постоянный, переменный или импульсный ток). В частности, гальваническая развязка позволяет сигналу проходить от источника к измерительному устройству через трансформаторы, оптоизоляторы или конденсаторы.

Гальваническая развязка также позволяет изолировать цепь низкого напряжения от электрической сети (в том числе между двумя или более цепями, в которых нет прямой проводящей цепи) и изолировать питание от блока управления, тем самым предотвращая пики высокого напряжения. и высокое синфазное напряжение, которое может вывести из строя электронные схемы, тем самым защищая как пользователей, так и устройства измерения и управления.Изоляторы позволяют исключить шум, создаваемый общими точками цепей с разным потенциалом, при этом изолируя измерение от обработки сигнала.

Гальваническая развязка и заземление

Гальваническая развязка также необходима для устранения контуров заземления, вызванных общими заземлениями. В измерительной цепи КИП одиночное заземление обычно не вызывает каких-либо проблем, но все усложняется при наличии нескольких заземляющих подключений.

Каждая петля связана с разным потенциалом. Эта разница потенциалов создает токи между заземляющими опорами, которые добавляются к сигналам. Использование гальванического изолятора устраняет этот вид шума, разъединяет измерительные цепи и поддерживает целостность устройства и системы. Следует отметить, что под общей «землей» мы подразумеваем опорные узлы, в которых измеряются напряжения других узлов схемы.

В установках эти узлы обычно заземляются из соображений безопасности, чтобы не допустить колебания напряжения, т.е.е. чтобы закрепить напряжение на земле. Без заземления потенциал узла может достигать опасно высоких значений (т. Е. Сотен вольт). В системе сбора данных, относящейся к промышленному процессу, нормально найти полевое заземление (на датчиках и исполнительных механизмах) и заземление в цепях сбора данных.

Оба этих узла заземлены локально, но земля не является эквипотенциальной поверхностью, и заземляющие соединения могут частично совпадать с высокими уровнями посторонних токов.Следовательно, вы получаете соединение между узлами посредством заземления, в то время как наземные узлы обычно имеют другой потенциал. Вот почему использование гальванической развязки является важной практикой безопасности, которую легко реализовать и которая обеспечивает высокий уровень возврата инвестиций.

Важно отметить, что гальванические изоляторы, как правило, являются многофункциональными устройствами, которые, помимо изолирующих цепей датчиков, также обеспечивают функции согласования сигналов, такие как (пассивное или активное) сглаживание, усиление, ослабление, согласование импеданса, нормализация измерений (в текущем , напряжение, сопротивление или частота), возбуждение с помощью измерений термометром сопротивления, термопарой, термистором, экстензометром, акселерометром и т. д.Изоляторы могут быть расположены в электрических блоках управления, в датчиках, исполнительных механизмах и контроллерах, интегрированы в платы аналого-цифрового преобразования или полевые шины, а также в мультиплексные системы.

Ассортимент продукции GMI

г. International имеет каталог из десятков моделей гальванических изоляторов, которые соответствуют стандартам IEC 61508 и IEC 61511 как в версиях искробезопасности (IS) для приложений SIL2 (серии D1000 и D5000), так и в версиях без искробезопасности для приложений SIL3 (серия D6000). .Наши изоляторы D1000, D5000 и D6000 обеспечивают высокий уровень точности и повторяемости при передаче сигналов. Они также разработаны с использованием передовых схем, которые обеспечивают низкий уровень рассеивания тепла, тем самым гарантируя, что модули остаются холодными, несмотря на их высокую плотность и функциональность. Технология поверхностного монтажа (SMT) увеличивает срок службы и надежность наших устройств. Полное отсутствие электролитических конденсаторов продлевает срок службы наших модулей до 20 лет.

% PDF-1.4 % 2739 0 объект > эндобдж xref 2739 94 0000000016 00000 н. 0000003323 00000 п. 0000003474 00000 н. 0000004213 00000 н. 0000004794 00000 н. 0000005504 00000 н. 0000005619 00000 п. 0000005732 00000 н. 0000006003 00000 н. 0000006653 00000 п. 0000006910 00000 п. 0000007459 00000 н. 0000008830 00000 н. 0000008975 00000 н. 0000009615 00000 н. 0000009866 00000 н. 0000010501 00000 п. 0000011778 00000 п. 0000011918 00000 п. 0000012359 00000 п. 0000012786 00000 п. 0000012815 00000 п. 0000013390 00000 п. 0000013675 00000 п. 0000014849 00000 п. 0000016573 00000 п. 0000017746 00000 п. 0000018942 00000 п. 0000019462 00000 п. 0000020997 00000 н. 0000026982 00000 п. 0000028298 00000 п. 0000028369 00000 п. 0000028476 00000 п. 0000053143 00000 п. 0000053415 00000 п. 0000053874 00000 п. 0000091251 00000 п. 0000137138 00000 н. 0000164829 00000 н. 0000188370 00000 н. 0000188411 00000 н. 0000209949 00000 н. 0000209973 00000 н. 0000210052 00000 н. 0000210166 00000 п. 0000210243 00000 п. 0000232066 00000 н. 0000232420 00000 н. 0000232705 00000 н. 0000232849 00000 н. 0000232930 00000 н. 0000233050 00000 н. 0000233168 00000 п. 0000233285 00000 н. 0000233400 00000 н. 0000233471 00000 н. 0000233571 00000 н. 0000258373 00000 н. 0000258659 00000 н. 0000258983 00000 н. 0000259012 00000 н. 0000259442 00000 н. 0000262341 00000 п. 0000262730 00000 н. 0000263180 00000 н. 0000281187 00000 н. 0000281467 00000 н. 0000281842 00000 н. 0000311848 00000 н. 0000311889 00000 н. 0000312632 00000 н. 0000312673 00000 н. 0000312795 00000 н. 0000312894 00000 н. 0000313093 00000 н. 0000313215 00000 н. 0000313314 00000 н. 0000313511 00000 н. 0000313589 00000 н. 0000313703 00000 п. 0000314018 00000 н. 0000314096 00000 н. 0000314472 00000 н. 0000314550 00000 н. 0000314929 00000 н. 0000315007 00000 н. 0000315387 00000 н. 0000315465 00000 н. 0000315842 00000 н. 0000315920 00000 н. 0000316112 00000 н. 0000003096 00000 н. 0000002223 00000 н. трейлер ] / Назад 756640 / XRefStm 3096 >> startxref 0 %% EOF 2832 0 объект > поток h ޼ [Ha 盙 e-) 2 * Vt «AQj 䮺 ۮ RZffЅ $ ߺ a]! ((BPPAgw g>? g33

+/- 500V Voltage Transducer — Tifomy Technologies, Inc.

Описание V500-ISO — это прецизионный высокоскоростной преобразователь напряжения, способный измерять напряжение постоянного и переменного тока до ± 500 В с точностью ± 1%. Устройство рассчитано на гальваническую развязку 3 кВ (среднеквадратичное значение) с усовершенствованная технология измерения напряжения, развязки синфазного сигнала и изоляции встроенный для обеспечения безопасного и точного измерения высокого напряжения. Отличная динамика характеристики обеспечивают широкую полосу пропускания сигнала 26 кГц и высокий общий режим подавление 110 дБ при 60 Гц.V500-ISO идеально подходит для измерения высокого напряжения, требует высокой точности, быстрого отклика, высокого подавления синфазных помех, широкого рабочие температуры (от -40 ° C до 85 ° C) и небольшая занимаемая площадь. V500-ISO прост в использовании и не требуются дополнительные компоненты. Устройство имеет внутреннюю интегрированную изоляцию. источник питания и схемы для прямого измерения высокого напряжения. Просто примените номинальный При измерении мощности ± 12 В постоянного тока и высокого напряжения устройство выдает гальванический изолированный сигнал напряжения с коэффициентом ослабления напряжения 100.Входные контакты высокого напряжения — это «+» и «-» с максимальное дифференциальное напряжение ± 500 В и номинальное среднеквадратичное напряжение 3 кВ относительно К земле, приземляться. Требование к рабочему источнику питания составляет ± 12 В постоянного тока (диапазон: ± 11 В до ± 13 В). Контакт 1 — это вход +12 В, контакт 2 — вход -12 В, а контакт 3 — возврат ± 12 В. Контакт 4 — это выход с выходным напряжением полной шкалы ± 5 В. Контакты «+», «-» и Контакты 1, 2, 3, 4 изолированы усиленной изоляцией с изоляцией 3 кВ среднекв. рейтинг. Типичное усиление выходного и входного напряжения: 1: 100.V500-ISO имеет отличную линейность усиления с типичным значением ± 0,002%. нелинейность (от ± 50 В до ± 500 В) и максимальная нелинейность ± 0,015% при низком напряжении диапазон (<± 50 В). Отклонение коэффициента усиления как функция температуры обычно составляет ± 0,02%. / ° С. Типичный дрейф смещения выходного напряжения составляет 0,33 мВ / ° C. Типичное входное сопротивление высокого напряжения 600 Килоомов, и для этого требуется очень небольшая мощность от высокого напряжение в цепи шины. Например, мощность, потребляемая от высокого напряжения 500 В пост. Напряжение на шине составляет 0,42 Вт. Входное сопротивление оптимизировано динамическим характеристики, характеристики постоянного тока и тепловые характеристики устройство. V500-ISO требует небольшого тока покоя (48 мА макс.) От входного источника питания +12 В постоянного тока и макс. 0,8 мА от -12 В. В источник питания с внутренней интегрированной изоляцией выводится от входа +12 В постоянного тока на подайте питание на схему стороны высокого напряжения.

ОСОБЕННОСТИ · Измерение напряжения Диапазон: от 0 до ± 500 В · Диапазон выходного напряжения: От 0 до ± 5 В · И переменного, и постоянного тока Измерение напряжения · Гальваническая развязка Номинальное напряжение: 3000 Vrms · Очень низкая утечка Сила тока: 60 ​​мкА при 3 кВ среднеквадр. Похожие записи 28.08.2023 0 Датчик вентилятора ваз 2106. Датчик вентилятора ВАЗ 2106: особенности, устройство и замена 13.08.2023 0 Распиновка датчика скорости ваз 2115. Датчик скорости ВАЗ 2115: расположение, принцип работы и замена 12.08.2023 0 Принцип работы термодатчика. Датчики температуры: типы, принципы работы и применение в геотехническом мониторинге Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт