两线制智能仪器高精度信号隔离方案

两线制智能电表由于应用简单且成本低廉，因此广泛用于一次电表中以检测压力和温度等过程参数。但是，两线制回路需要同时传输能量和高精度信号，这使得信号隔离非常困难。
本文介绍了两线制环路的基本工作模式。在此基础上，分析了两线制信号隔离电路中现有无源电流信号隔离器的不足，然后提出了一种基于TS107L-F-2两线制隔离转换器的信号隔离方案，具有较高的传输精度。
及其配电扩展计划。最后，根据智能电表的通信要求，介绍了两线制回路中TS107HL-F-2的Hart信号隔离传输方案。
两线制信号传输的基本方式图1两线制系统典型应用的框图两线制信号传输模式的典型电路如图1所示。信号检测端子主要包括两部分：传感器和两线式转换器。
信号接收端包括两线回路电源VL和电流检测电路。通常，电流检测电路通过精密电阻器RL将电流信号转换成电压信号，然后通过AD转换将其传输至控制系统。
两线式转换器的功能是将两线式电路的电压Vin转换为传感器的电源电压Vcc，同时根据输入来控制两线式电路Vin的负载电流Is传感器的信号Sin。这是两线制电路传输的4-20mA电流信号。
在两线回路中，只有唯一的电压源VL，负载分别为Vin和VRL。因为电流检测电阻器流过电流信号Is，所以当电阻保持不变时，电压VRL由Is确定。
根据基尔霍夫电压定律，两线接口的电压Vin应随VRL的变化而变化，并满足以下等式（1）：Vin = VL-VRL（不考虑线路的压降） （1）由于Is是由电路信号确定的，因此Vin决定了两线式转换器的输入能量，这又决定了两线式转换器Vcc的最大输出能量。传统的两线制隔离方案：在仪器领域的信号检测应用中，信号检测端和信号采集端需要通过更长的信号传输线传输信号。
由于主要仪器主要是金属外壳，因此在使用时需要接地，因此信号传输线也将通过两线接口连接到大地。此时的信号传输线就像是接地的天线，可以有效地接收各种电磁波信号。
同时，传输线上积累的各种电荷会通过两线接口引入地球，这会对两线电路的信号传输造成很大的干扰。为了抑制信号传输线接地对信号的干扰，通常需要在将信号传输线连接到传感器之前隔离信号传输线。
传统解决方案如图2所示。可以在两线制环路和​​两线式转换器之间添加无源电流信号隔离器，以实现信号的隔离传输。
图中使用的无源电流信号隔离器是金胜阳的T1100L-F。图2现有的两线环路隔离方案T1100L-F可以等比例隔离和传输4-20mA电流信号，而无需外部电源。
当能量输入端电压达到30V时，输出端可以达到25V的最大电压和信号电流输出，有效实现信号和能量的隔离传输。该解决方案使用简单，适用于需要4-20mA电流信号隔离的各种场合，但仍存在缺点，主要包括以下两点：1.由于同时隔离了传输电流，因此信号传输精度低。
能量方面，无源信号隔离器的信号传输精度一般低于0.3％。本文是从6月的“智能行业特刊”的“更改世界”栏中选择的。
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