正负双极性信号隔离变送器模块在自动测控系统中的应用

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1、正负双极性信号隔离变送器模块在自动测控系统中的应用摘要：本文介绍了双极性信号隔离变送器模块T5533CP的基本原理，以及其在电力测控中应用的方案。关键字：双极性信号隔离抗干扰测控系统一、引言在自动测控系统中，安全、准确、实时一直是用户所想要达到的最理想的效果。但是在实际的应用中，现场的各种设备往往会产生很多的干扰，给系统带来许多不稳定的因素，同时被测信号的传输也会受到各种干扰而导致信号失真。因此在测控领域中抗干扰一直都是一个重要的环节。而将干扰通道与后端处理单元在电气上隔离无疑是最有效的抗干扰方法。这种处理方法使得输入输出电

2、路在电气上完全隔离，可以抑制现场干扰并消除接地环路的“地”电势差,保护系统电路免受外部电路网络的影响，让测量结果更加准确、可靠。二、T5533CP介绍T5533CP是广州金升阳科技有限公司专门为双极性电压信号隔离变送所开发的模块。T5533CP模块采用了金升阳最为核心的磁电隔离技术，实现了电源输入，配电输出，信号输入和信号输出四部分在电气上相互隔离，隔离电压为2500VDC，并具有0.1%F.S的信号传输精度。工业级的设计可以使模块正常工作在-25℃~71℃环境中，并具有极低的温漂。模块可广泛应用在工业测控系统抗干扰设计以及

3、各种仪器仪表测量电路设计。三、T5533CP工作原理T5533CP模块大致由四部分组成：电源输入、配电输出、信号输入和信号输出。其结构框图如图一。电路上模块采用了磁电隔离技术，使四个功能部分间相互电气隔离的同时，在信号传输部分还具有高线性度，高精度的特点。其中电源输入模块为其余三个部分供电，特殊的信号处理电路结构使产品具有极高的输入阻抗（>30MΩ），同时也具有很好的带负载能力（>2KΩ）。T5533CP模块信号变送的原理为：首先将被测信号通过半导体器件调制变换，然后输入信号输出信号处理处理输入级隔离电源输出级隔离电源电源输

4、入图一T5533CP系列模块结构框图通过信号变压器进行隔离，然后再进行解调，变换回隔离前的原信号或成比例的其他信号。四、T5533CP在电力测控保护产品中的应用在电力系统微机测量中，经常会对电网中的电流、电压信号进行采样，如图二，如果需要采样交流电流信号，可以通过电流采样电阻RS1将电流信号转换成一个电压信号；如果要采样交流高电压信号，可以通过分压电阻RS2、RS3分压来得到一个可供采样的电压信号。由于电网中存在着许多的干扰信号，例如：脉冲和浪涌，会通过采样电路对系统前向通道以及后级控制通道的电路构成影响。干扰使信号失真，或

5、者造成器件损坏，甚至会导致系统无法工作。此外因为环路阻抗的原因或共模干扰的存在，现场设备与检测仪表之间存在“地”电位差的现象也很普遍，较小的地电位差会造成检测结果失真，较大的地电位差则可能造成检测仪表输入接口损坏。因此，在测量处理电路前级，应该有保护处理电路。CurrentorVoltagesourceinputVcc+GNDRs22.5VR21413U2RU17.5KR1311Vo+Vin+30KRs1Rs3InputDCADCinputMSP430F14912R3Vin-1Vo-10KT5533CPAGNDDGND图二T

6、5533CP在电力测控中的应用图二的应用方案中，直接来自现场的双极性电压信号在被单片机采样之前会先通过了一个信号调理电路。其中TVS管D并联在信号输入端，当输入信号电压过高时，TVS管会击穿导通，使输入电压钳位，保护后面的电路，达到浪涌保护的目的。电压信号再经过RC滤波，滤除信号中的纹波和噪声后，会将电压信号提供给一个隔离变送器模块的输入端，在此方案中我们选用了双极性信号隔离变送器T5533CP，使用此隔离变送器模块的优势在于，能实现信号输入通道与后级信号采样电路的高度电气隔离，模块的隔离电压为2500VDC，因此前端现场的

7、干扰将不会串入后级电路，也不会对后面的信号采集电路构成影响。同时也有效阻断因为“地”电势差而引入的共模干扰，使整个测量电路的可靠性大大提高。在信号传输方面，T5533CP模块的信号传输的精度为0.1%F.S，可以满足高精度的采样要求。此外隔离变送器模块的引入可以大大提高信号的带负载能力，在对微弱信号进行处理时可以更有优势。在电路设计上，因为T5533CP模块体积相对较小，所以我们在电路板设计时可以节省出更多空间，同时模块还能提供一个24V、25mA的辅助电源，在一些低功耗的应用中可以直接为后面的单片机系统进行供电，从而简化了

8、控制芯片电源供电部分电路设计。电路后端信号采样处理的控制芯片为MSP430F149，其内置的模数转换器(ADC)为单极性ADC，输入范围为0~2.5V。对于双极性的输入信号，必须转换为单极性输入信号，即对信号进行直流偏置。实现直流偏置可采用电阻分压的方法。电阻分压方电路由R1、R2和R3组