3.電磁隔離

3.1脈沖變壓器隔離,；脈沖變壓器原付邊繞組匝數(shù)很少,，分別繞制在鐵氧體磁芯的兩側(cè)，分布電容僅幾微微法,，可作為脈沖信號(hào)的隔離器件,。對(duì)于模擬量輸入信號(hào),，由于每點(diǎn)的采樣周期很短，實(shí)際上的采樣波形也為一脈沖波形,，也可實(shí)現(xiàn)隔離作用。這種脈沖變壓器隔離方式,，線路中也應(yīng)加濾波環(huán)節(jié)抑制動(dòng)態(tài)常模干擾和靜態(tài)常模干擾，這種脈沖變壓器隔離方式已被用于幾兆赫的信號(hào)電路中,。

3.2模/數(shù)變換隔離；模/數(shù)變換隔離電路,，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中常在現(xiàn)場(chǎng)就地進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，利用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將易受干擾的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸,，在接收端在采用光電隔離，以增強(qiáng)其在信號(hào)傳輸過(guò)程中的抗干擾能力,。而模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的安裝位置,，怎樣才能有效地抑制干擾，是實(shí)際應(yīng)用中很具體的問(wèn)題,。對(duì)于在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的環(huán)境中,，一是可以考慮將模/數(shù)轉(zhuǎn)換器遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，放置主控室,，二是將模/數(shù)轉(zhuǎn)換器放在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),，遠(yuǎn)離主控室,，兩者各有利弊,。

將模/數(shù)轉(zhuǎn)換器放置于主控室,，便于把模/數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的數(shù)字信息傳送到控制系統(tǒng)的處理器，而主機(jī)的控制信息傳送給模/數(shù)轉(zhuǎn)換器也很方便,，因而利于轉(zhuǎn)換器的管理,。但由于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，使得模擬量傳輸線路過(guò)長(zhǎng),，分布參數(shù)以及干擾的影響增加,，而且易引起模擬信號(hào)衰減，直接影響轉(zhuǎn)換器的工作精度和速度,。將轉(zhuǎn)換器放置于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),，雖然可解決上述問(wèn)題，但數(shù)字信息傳輸線路過(guò)長(zhǎng),，也不便于轉(zhuǎn)換器的管理,。

脈沖變壓器隔離和模/數(shù)變換隔離，這兩種方案的主要問(wèn)題還在于,，在控制系統(tǒng)與控制對(duì)象之間存在公共地線,，即使采用同軸電纜作為傳輸媒介，也會(huì)有產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)的干擾進(jìn)入計(jì)算機(jī)中,，影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定工作,。顯然這兩種方案都不適合于在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境工作。為了有效的解決工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下,，采用光電隔離是比較行之有效的方案。

4.光電隔離

光電偶合器件是利用光傳遞信息的,，它是由輸入端的發(fā)光元件和輸出端的受光元件組成,，輸入與輸出在電氣上是完全隔離的,。其體積小,、使用簡(jiǎn)便，可視現(xiàn)場(chǎng)干擾情況的不同,，可以組成各種不同的線路對(duì)共模和長(zhǎng)模干擾進(jìn)行抑制。

4.1模擬/數(shù)字量輸入/輸出信號(hào)；模擬/數(shù)字量輸入/輸出信號(hào)直接來(lái)自（送至）生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的繼電器,、開關(guān)、傳感器,、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，為切斷和隔離來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的干擾,，采用光電耦合器作為信號(hào)的輸入/輸出隔離，是行之有效的,。光電耦合器原副邊的響應(yīng)時(shí)間為幾十至幾百微秒,，為提高對(duì)輸入信號(hào)噪聲的承受能力（如抖動(dòng)及瞬間噪聲）,，可設(shè)置了簡(jiǎn)單的濾波環(huán)節(jié),。在帶有電感的接點(diǎn)輸入回路中，應(yīng)加浪涌吸收環(huán)節(jié),。圖1為數(shù)字量輸入隔離。

  光電耦合器應(yīng)用在輸入,、輸出端隔離,，具有線路是很簡(jiǎn)單的,，由于避免形成地環(huán)路，而輸入與輸出的接地點(diǎn)也可以任意選擇,。這種隔離的作用不僅可以用在數(shù)字電路中，也可以用在線性（模擬）電路中,。

3.2用于消除與抑制噪聲

光電耦合器用于消除噪聲是從兩個(gè)方面體現(xiàn)的：一方面是使輸入端的噪聲不傳遞給輸出端,，只是把有用信號(hào)傳送到輸出端,。另一方面，由于輸入端到輸出端的信號(hào)傳遞是利用光來(lái)實(shí)現(xiàn)的,，極間電容很小,，絕緣電阻很大,，因而輸出端的信號(hào)與噪聲也不會(huì)反饋到輸入端。

使用光電耦合器時(shí),，應(yīng)注意這種光電耦合器本身有10—30pF的分布電容,，所以頻率不能太高；另外在接點(diǎn)輸入時(shí),，應(yīng)注意加RC濾波環(huán)節(jié)，抑制接點(diǎn)的抖動(dòng),。另外,，用于低電壓時(shí),，其傳輸距離以100米以內(nèi)為限、傳輸速率在10Kbps以下為宜,。

  為保證模/數(shù)轉(zhuǎn)換器能可靠運(yùn)行,，并獲得精確的測(cè)量結(jié)果,，可將模/數(shù)轉(zhuǎn)換器與光電耦合器組合成電—光—電隔離裝置,。把模/數(shù)轉(zhuǎn)換器放在靠近現(xiàn)場(chǎng)一側(cè)。為了有效抑制干擾,，采用雙套光電偶合器,，使得模/數(shù)轉(zhuǎn)換器與主機(jī)之間的信息交換均經(jīng)過(guò)兩次電—光—電的轉(zhuǎn)換。如圖2所示,；一套光電耦合器放在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器一側(cè),，一套光電耦合器放在主機(jī)一側(cè)。系統(tǒng)中有三個(gè)不同的地端,，一是主機(jī)與I/O接口公用的“計(jì)算機(jī)地”,，一個(gè)是傳輸長(zhǎng)線使用的“浮空地”，另一個(gè)是模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和被控對(duì)象公用的“現(xiàn)場(chǎng)地”,。采用這種兩次光電隔離的辦法,，把傳輸長(zhǎng)線隔浮在主機(jī)與被控對(duì)象之間,，不僅有效地消除了公共地線，抑制了由其引進(jìn)的干擾,，而且也有利于解決長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)與阻抗匹配的問(wèn)題這樣就保證了整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,。