Co je „izolovaný“ signál 4-20 mA vs. neizolovaný?

Problémy mohou nastat, když neizolované signálové vodiče 4-20 mA mají zemnící cesty na obou koncích smyčky.

Když jsou napětí (V) ve dvou bodech uzemnění různá, cirkulující uzavřená proudová cesta (I) je tvořena měděnými vodiči použitými pro signál 4-20 mA a zemí (obrázek 1). Když k tomu dojde, do smyčky se zavede proud zemní smyčky, který způsobí chybu měření.

Zemní smyčka se vytvoří, když jsou přítomny tři podmínky:

1) Existují dvě země, 2) Země mají různé potenciály a 3) Mezi zeměmi je galvanická cesta.

Odstraněním kterékoli z těchto tří podmínek odstraníte zemní smyčku. Protože však počet důvodů nelze vždy kontrolovat a protože je často nemožné jednoduše „zvednout“ pozemek, nejsou první a druhá podmínka přijatelnými kandidáty na odstranění.

K „přerušení“ galvanické cesty mezi dvěma zeměmi lze použít oddělovač signálu (obrázek 2). Když je vodivá cesta mezi rozdílovými napětími přerušena, zemní smyčka byla eliminována.

Prolomení galvanické cesty

Galvanická cesta je přímé elektrické spojení mezi dvěma nebo více elektrickými obvody, které umožňují proudění proudu. Úkolem izolátoru je přerušit galvanickou cestu mezi obvody, které jsou svázány nebo „uzemněny“ na různé potenciály. Prolomení této galvanické cesty lze provést libovolným počtem prostředků včetně elektromagnetických, optických, kapacitních, indukčních a dokonce akustických metod.

Blue-White produkty obvykle využívají elektromagnetické a optické metody.

Optická izolace—Optická izolace využívá světlo k přenosu signálu mezi prvky obvodu.

Optický izolační obvod se skládá ze dvou základních částí: světelného zdroje (obvykle LED dioda, fungující jako vysílač) a fotocitlivého detektoru (obvykle fototranzistor, fungující jako přijímač). Výstupní signál optočlenu je úměrný intenzitě světla zdroje. Izolační vzduchová mezera mezi LED a fototranzistorem slouží jako galvanické oddělení mezi obvody.

Optická izolace má lepší potlačení šumu v běžném režimu, obvykle se vyskytuje v digitálních obvodech, není frekvenčně citlivá, je menší a někdy může poskytnout vyšší úroveň izolace než izolace transformátoru.

Elektromagnetická izolace— Elektromagnetická izolace, často označovaná jako izolace transformátoru, používá transformátor k elektromagnetickému spojení požadovaného signálu přes vzduchovou mezeru nebo nevodivou izolační mezeru. Intenzita elektromagnetického pole je úměrná vstupnímu signálu přiváděnému do transformátoru. Transformátory jsou velmi účinné a rychlé při přenosu signálů AC (střídavý proud).