ตัวเลือกหลักสำหรับโมดูลแยกสัญญาณประกอบด้วยเส้นทางทางเทคนิคหลักสามเส้นทาง ได้แก่ การแยกออปโต- การเชื่อมต่อแบบแม่เหล็ก (การเชื่อมต่อแบบแม่เหล็กไฟฟ้า) และการเชื่อมต่อแบบคาปาซิทีฟ รวมถึงรูปแบบการใช้งาน เช่น เครื่องส่งสัญญาณแบบแยกในตัวและแผงกั้นด้านความปลอดภัย ในบรรดาสิ่งเหล่านี้ การคัปปลิ้งแบบแม่เหล็กกำลังกลายเป็นตัวเลือกหลักสำหรับระบบระดับกลาง-ถึง-ระดับสูง- เนื่องจากมีอัตราการส่งข้อมูลที่สูงและอายุการใช้งานที่ยาวนาน โซลูชันที่แตกต่างกันมีความแตกต่างกันอย่างมากในหลักการ ประสิทธิภาพ และสถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง โดยต้องมีการจับคู่ตามความต้องการเฉพาะ
ประเภทหลักและลักษณะทางเทคนิค
1. โมดูลแยก Opto- (ตัวเชื่อมต่อแบบออปติคัล)
หลักการ: บรรลุการแยกไฟฟ้าผ่านการแปลง "ไฟฟ้า → แสง → ไฟฟ้า" โครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ
ข้อดี: แรงดันไฟฟ้าแยกสูง (สูงถึง 6kV ขึ้นไป) มีความสามารถในการป้องกัน-สัญญาณรบกวนที่แข็งแกร่ง เหมาะสำหรับการแยกกระแสไฟฟ้าแรงและอ่อน
ข้อจำกัด: ความเร็วตอบสนองช้า (ระดับ μs), ปัญหาการเสื่อมสภาพของ LED ไม่เหมาะสำหรับสัญญาณอะนาล็อกที่มีความเร็วสูง-หรือสูง-
การใช้งานทั่วไป: โมดูลอินพุต PLC การแยกปริมาณการสลับความเร็วต่ำ-
2. โมดูลแยกข้อต่อแม่เหล็ก (Digital Isolator)
หลักการ: อิงตามการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของหม้อแปลงขนาดเล็ก- โดยไม่มีอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งผลิตขึ้นโดยใช้เทคโนโลยี CMOS ข้อดี: อัตราการส่งข้อมูลสูง (สูงสุด 150Mbps), การใช้พลังงานต่ำ, อายุการใช้งานยาวนาน, การเคลื่อนตัวของอุณหภูมิต่ำ, รองรับการแยกสัญญาณดิจิตอลและอนาล็อก
แบรนด์ตัวแทน: ADI (iCoupler series), Silicon Labs
สถานการณ์ที่ใช้งานได้: อินเทอร์เฟซการสื่อสารความเร็วสูง- (SPI/I2C), บัสอุตสาหกรรม, ระบบควบคุมความน่าเชื่อถือสูง-
3. โมดูลแยกคู่แบบ Capacitively
หลักการ: ใช้ชั้นฉนวนซิลิกอนไดออกไซด์สำหรับการเชื่อมต่อสนามไฟฟ้าเพื่อให้เกิดการส่งสัญญาณผ่านชั้นแยก
ข้อดี: ขนาดเล็ก ใช้พลังงานต่ำมาก ป้องกัน-สัญญาณรบกวนจากแม่เหล็กที่แข็งแกร่ง มีความสามารถในการปราบปรามชั่วคราวได้ดีเยี่ยม
ข้อจำกัด: ลักษณะความถี่ต่ำ-ไม่ดี จำเป็นต้องมีการชดเชยเพิ่มเติมสำหรับการประมวลผลสัญญาณ DC
การใช้งานทั่วไป: ระบบสัญญาณผสมความเร็วปานกลาง-ถึง-สูง-, BMS พลังงานใหม่, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์
4. เครื่องส่งสัญญาณแยกสัญญาณแบบรวม
ฟังก์ชัน: ผลิตภัณฑ์โมดูลาร์ที่ผสานรวมการแยกสัญญาณ การแปลงสัญญาณ การกระจายพลังงาน และฟังก์ชันการกรอง รองรับอินพุตและเอาต์พุตสัญญาณมาตรฐาน เช่น 4-20mA และ 0-5V
ข้อดี: Plug and play ติดตั้งง่าย รองรับการติดตั้งราง DIN ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม
โมเดลตัวแทน: Beijing Kunlun Coast KLM-3221-1: รองรับการแยกแหล่งจ่ายไฟอินพุต-เอาต์พุต-ออกเป็นสาม-เทอร์มินัล โดยมีการปรับเป็นศูนย์/เต็มสเกล ซีรี่ส์ DATA-5300: รองรับการกระจายพลังงาน + การแยกสัญญาณ เหมาะสำหรับการปรับสภาพสัญญาณเบื้องต้นของ PLC
5. แผงกั้นความปลอดภัย (แบบแยก)
การใช้งาน: ใช้ในการใช้งานที่ป้องกันการระเบิด-อย่างปลอดภัยเพื่อจำกัดพลังงานเข้าสู่พื้นที่อันตรายพร้อมทั้งแยกสัญญาณ
รุ่นตัวแทน: P+F FI-PFH-NS0137-R รองรับการส่งแยกสัญญาณอะนาล็อก เหมาะสำหรับระบบป้องกันการระเบิดของ Exi
คุณลักษณะ: รวมฟังก์ชันการป้องกันการระเบิดและการแยกสัญญาณ-เข้าด้วยกัน ซึ่งใช้กันทั่วไปในสภาพแวดล้อมที่มีความเสี่ยงสูง- เช่น ปิโตรเคมีและเหมืองถ่านหิน
วิธีการเลือก?
|
สถานการณ์การใช้งาน |
ประเภทที่แนะนำ |
เหตุผล |
|
สัญญาณอะนาล็อกความเร็วต่ำ- (เช่น เทอร์โมคัปเปิล 4-20mA) |
ออปโตคัปเปลอร์เชิงเส้นหรือเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการแบบแยกส่วน |
ตรวจสอบความเป็นเส้นตรงของสัญญาณอะนาล็อกและหลีกเลี่ยงการบิดเบือน |
|
การสื่อสารดิจิทัลความเร็วสูง- (SPI/I2C/RS485) |
ตัวแยกสัญญาณดิจิตอลแบบคู่แม่เหล็ก- |
ความเร็วสูง เวลาแฝงต่ำ จังหวะที่แม่นยำ |
|
ขนาดเล็ก การออกแบบการใช้พลังงานต่ำ |
เครื่องแยกกระแสไฟฟ้าแบบควบคู่แบบคาปาซิทีฟ |
ขนาดเล็ก ใช้พลังงานต่ำ ต้านทานอีเอ็มไอที่แข็งแกร่ง |
|
การปรับสภาพสัญญาณภาคสนามอุตสาหกรรม |
เครื่องส่งสัญญาณแยกแบบรวม |
ฟังก์ชันการทำงานครบครัน ติดตั้งง่าย ป้องกันการรบกวน{0}}รุนแรง |
|
การส่งสัญญาณสภาพแวดล้อมที่ป้องกันการระเบิด- |
อุปสรรคด้านความปลอดภัยที่แยกออกจากกัน |
ตรงตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่แท้จริงและรับรองความปลอดภัยของระบบ |
คำแนะนำที่ใช้ได้จริง: สำหรับระบบ ADC/DAC ที่มีความแม่นยำสูง- ให้จัดลำดับความสำคัญของชิปแยกเดี่ยวแบบรวมโดยเฉพาะ (เช่น โมดูล ADC แบบแยกส่วน) เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้สัญญาณรบกวนเข้ามาจากโซลูชันแบบแยกส่วน หากระบบมีการรบกวนกราวด์กราวด์อย่างมาก การเพิ่มโมดูลแยกเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ตรงและมีประสิทธิภาพที่สุด
