信號隔離安全柵 一、定義
1、信號隔離器（isolator）：一般指弱電系統(tǒng)中的信號隔離器，既保護(hù)下級信號系統(tǒng)不受上級系統(tǒng)影響和干擾。
2、信號隔離安全柵（safetybarrier）：接在本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路之間。將供給本質(zhì)安全電路的電壓或電流限制在一定安全范圍內(nèi)的裝置。安全柵是一種統(tǒng)稱，分為齊納式安全柵和隔離式安全柵，隔離式安全柵簡稱隔離柵。
二、工作原理
1、信號隔離器工作原理：首先將變送器或儀表的信號，通過半導(dǎo)體器件調(diào)制變換，然后通過光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前原信號，同時(shí)對隔離后信號的供電電源進(jìn)行隔離處理。保證變換后的信號、電源、地之間絕對獨(dú)立。
2、齊納式安全柵的工作原理
安全柵的主要功能就是限制安全場所的危險(xiǎn)能量進(jìn)入危險(xiǎn)場所，及限制送往危險(xiǎn)場所的電壓和電流。
齊納管Z用于限制電壓。當(dāng)回路電壓接近安全限壓值時(shí)，齊納管導(dǎo)通，使齊納管兩端的電壓始終保持在安全限壓值以下。
電阻R用于限制電流。當(dāng)電壓被限制后，適當(dāng)選擇電阻值，可將回路電流限制在安全限流值以下。
保險(xiǎn)絲F的作用是防止因齊納管被長時(shí)間流過的大電流燒斷而導(dǎo)致回路限壓失效。當(dāng)超過安全限壓值的電壓加在回路上時(shí)，齊納管導(dǎo)通，如果沒有保險(xiǎn)絲，流經(jīng)齊納管的電流將無限上升，最終燒斷齊納管，使回路失去限壓。為確保回路限壓安全，保險(xiǎn)絲的熔斷速度要比齊納管可能被燒斷的速度快十倍。
采用圖一所示的三冗余齊納管的安全柵基本限能電路結(jié)構(gòu)，能夠確保安全柵在正常工作、一個(gè)故障點(diǎn)和兩個(gè)故障點(diǎn)時(shí)均能將安全柵的輸出能量限制在安全參數(shù)規(guī)定的范圍之內(nèi)，從而滿足i*本質(zhì)安全電路的要求。
3、隔離式信號隔離安全柵的工作原理
與齊納安全柵相比，隔離式安全柵除具有限壓與限流的作用之外，還帶有電流隔離的功能。隔離柵通常由回路限能單元、電流隔離單元和信號處理單元三部分組成，基本功能電路如圖二所示?；芈废弈軉卧獮榘踩珫诺暮诵牟糠?。此外，輔助有用于驅(qū)動現(xiàn)場儀表的回路供電電路和用于儀表信號采集的檢測電路。信號處理單元則根據(jù)安全柵的功能要求進(jìn)行信號處理
三、功能與優(yōu)點(diǎn)
1、信號隔離器功能：
a保護(hù)下級的控制回路；
b：消弱環(huán)境噪聲對測試電路的影響；
c：抑制公共接地、變頻器、電磁閥及不明脈沖對設(shè)備的干擾；同時(shí)對下級設(shè)備具有限壓、額流的功能是變送器、儀表、變頻器、電磁閥、PLC/DCS輸入輸出及通訊接口的忠實(shí)防護(hù)。
2、隔離式安全柵：采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全相比，雖然價(jià)格較貴，但它性能上的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶應(yīng)用帶來了更大的受益：
1.由于采用了三方隔離方式，因此無需系統(tǒng)接地線路，給設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工帶來很大方便。
2.對危險(xiǎn)區(qū)的儀表要求大幅度降低，現(xiàn)場無需采用隔離式的儀表。
3.由于信號線路無需共地，使得檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
4.隔離式安全柵具備更強(qiáng)的輸入信號處理能力，能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等信號，這是齊納式安全柵所無法做到的。
5.隔離式安全柵可輸出兩路相互隔離的信號，以提供給使用同一信號源的兩臺設(shè)備使用，并保證兩設(shè)備信號不互相干擾，同時(shí)提高所連接設(shè)備相互之間的電氣安全絕緣性能。
因此，對比齊納式和隔離式安全柵的特點(diǎn)和性能后可以看出，隔離式安全柵有著突出的優(yōu)點(diǎn)和更為廣泛用途，雖然其價(jià)格略高于齊納式安全柵，但從設(shè)計(jì)、施工安裝、調(diào)試及維護(hù)成本來考慮，其綜合成本可能反而低于齊納式安全柵。在要求較高的工程現(xiàn)場幾乎無一例外地采用了隔離式安全柵作為主要本安防爆儀表，隔離式安全柵已逐漸取代了齊納式安全柵，在安全防爆領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。
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