[发明专利]一种无源信号隔离器

说明书

技术领域

本发明涉及工业电气自动化领域，尤其涉及一种无源信号隔离器。

背景技术

在工业生产过程中，实现监视和控制需要用到各种自动化仪表、控制系统和执行机构，它们之间的信号传输既有微弱到毫伏级、微安级的小信号，又有几十伏，甚至数千伏、数百安培的大信号；既有低频直流信号，也有高频脉冲信号等等，构成系统后往往会发现仪表和设备之间的信号在传输过程中会互相干扰，造成系统不稳定，甚至误操作。出现这种情况除了每个仪表、设备本身的性能原因(如抗电磁干扰影响)外，还有一个十分重要的因素就是由于仪表和设备的信号参考点之间存在电势差，因而形成“接地环路”造成信号传输过程中失真。因此，要保证系统稳定和可靠的运行，“接地环路”问题是在系统信号处理过程中必须解决的问题。

传统的信号隔离器的信号处理是经过采样－AD－处理器－DA－输出这么一个过程，内部采用单片机做为处理器，故其信号处理的周期很长，不能满足部分工业现场对传输响应时间的要求；同时，传统的仪表或信号隔离器，内部因为有单片机处理器，就必须要外部供电才能工作，则其内部就会有电源地与模拟信号地，两个地之间就会产生电势差，因而形成“接地环路”问题；另外，在大多数工业现场控制室离一次传感器的距离较远，独立供电需另外布线，这增加了工人繁琐、杂乱的工作，而且增加项目成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种无源信号隔离器，本发明采用的是纯模拟电路对信号进行直接处理，没有用到单片机，无需外部电源供电，转换速度快，能耗低，且没有精度误差；本发明是直接使用信号的电流或电压，依靠推挽电路产生振荡信号，属于电－磁－电的转换原理，通过变压器T2线圈隔离了输入端与输出端，又没有形成电势差，也就是说输入端与输出端是等电势的，是在各个过程环路中断开各自的过程环路，同时又不影响过程信号的正常传输，从而彻底解决“接地环路”的问题，是一种传输信号响应时间短，且无需外部供电的无源信号隔离器。

本发明是这样实现的：

一种无源信号隔离器，包括主板，所述主板包括采样单元、AD转换单元、驱动输出单元、DA转换单元以及恒流输出单元；所述采样单元与所述驱动输出单元连接，所述AD转换单元分别与所述采样单元、所述驱动输出单元连接，所述DA转换单元分别与所述驱动输出单元、所述恒流输出单元连接。

进一步地，所述AD转换单元包括电容C4、电容C5、电容C6、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、NPN型三极管Q1、PNP型三极管Q2以及变压器T1，所述电容C4的一端、所述电容C5的一端、所述电容C6的一端、所述变压器T1的第3接口、所述二极管D2的一端以及所述二极管D3的一端均连接于节点A；所述NPN型三极管Q1的基极分别与所述电容C4的另一端、所述二极管D2的另一端、所述电阻R1的一端连接，所述NPN型三极管Q1的集电极分别与所述R1的另一端、所述采样单元连接；所述PNP型三极管Q2的基极分别与所述电容C5的另一端、所述二极管D3的另一端、所述电阻R2的一端连接，所述PNP型三极管Q2的集电极分别与所述电阻R2的另一端、所述采样单元连接；所述NPN型三极管Q1的发射极、所述PNP型三极管Q2的发射极、所述变压器T1的第6接口、所述变压器T1的第1接口以及所述电容C6的另一端连接于节点B；所述变压器T1的第4接口连接至所述驱动输出单元。

进一步地，所述DA转换单元包括电容C7、电容C8、电容C9、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、电感L3以及电感L4，所述电容C7的一端、所述电容C8的一端、所述二极管D4的负极、所述二极管D5的正极、所述二极管D6的负极以及所述二极管D7的正极均连接至所述驱动输出单元；所述电感L3的一端分别与所述二极管D7的负极、所述二极管D5的负极以及所述电容C7的另一端连接；所述电感L4的一端分别与所述二极管D6的正极、所述二极管D4的正极以及所述电容C8的另一端连接；所述电感L3的另一端分别与所述电容C9的一端、所述恒流输出单元连接；所述电感L4的另一端分别与所述电容C9的另一端、所述恒流输出单元连接。

本发明的优点在于：

1、缩短仪表信号的传输响应时间：本发明的无源信号隔离器能大大缩短了仪表的传输响应时间；

2、无需独立供电：本发明的无源信号隔离器不需要第三方的独立供电，通过在信号端获取电源既可以供给整机仪表工作，并输出信号，降低了成本。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。