1 概述

　　WB系列電量隔離傳感器/變送器是根據自動控制和數據采集技術發展的需要而研制開發的新一代高性能電量檢測產品。

　　電量隔離傳感器/變送器可以對電流、電壓、頻率、功率、相角、功率因數等電參量進行高速、高精度的隔離測量和變換，也可以對微弱的電量信號進行高速、高精度地隔離放大和傳送，將其變換調理成符合國際通用標準的電壓、電流、頻率等模擬信號輸出，或將其變換成數字量、開關量狀態輸出等。它即可以和傳統的指針式儀表相接，也適合于與現代的數字式自控儀表、各種A/D轉換器以及計算機系統直接配接。

　　WB系列電量隔離傳感器誕生于80年代中期，目前我國已有400多種型號、上千種規格的系列產品。WB 系列電量隔離傳感器/變送器的體積小、功耗低、頻響寬、精度高，可以解決自動檢測及多路數據采集中的隔離、變換、傳送和共地、共電源等關鍵技術問題，能有效克服共模干擾，提高系統精度，簡化系統設計，降低系統成本。WB系列電量隔離傳感器與傳統的電測器具相比，體積縮小了8～15倍，重量減輕了10～30 倍，功耗減小了4～10倍，通頻帶拓展到20kHz，而價格只有同類進口產品的1/10～1/3。

?

　　目前中國國內生產該類電量隔離傳感器的單位有西南自動化研究所、深圳市峨嵋實業有限公司(CE系列)等。

　　2 主要用途

　　WB系列電量隔離傳感器的主要用途如下：

　　●取代各種低壓互感器、儀器儀表用互感器和電量變送器;

　　●高速、高精度的模擬信號隔離采集系統;

　　●要求性能價格比較高的隔離放大器和電量隔離轉換器;

　　●模擬信號的高精度隔離傳輸驅動和接收;

　　●壓力、溫度等非電量傳感器的配套變送器;

　　●各種電信號的調理變送器;

　　●電壓、電流信號監測用的越限報警傳感器;

　　●需要進行信號變換的特殊環境等。

　　3 分類及特點

　　根據WB系列電量隔離傳感器/變送器的工作原理，可將其分為光電隔離型、霍爾效應型、頻率變換型和電磁隔離型幾大類，用戶可以根據系統設計的要求自由選擇。

　　3.1 光電隔離型

　　這一類型的電量隔離傳感器/變送器采用光電隔離放大和線性補償原理，它的特點是頻響寬、精度高、響應快。適用于對精度和速度都有較高要求的場合，也可以用作寬頻帶隔離放大器。

　　3.2 霍爾效應型

　　該類型的電量隔離傳感器/變送器采用霍爾效應原理進行電-磁-電隔離轉換方式來感應測量大電流。其特點功耗低、耐沖擊、過載能力強、可靠性高，特別適合于交、直流輸入的大電流測量方面的應用。

　　3.3 頻率變換型

　　這一類型的隔離傳感器/變送器采用的是頻率調制、光電隔離原理，該類型的主要特點是精度高、穩定性好、抗干擾能力強、適用于直流電量的隔離測量和信號的遠距離傳輸，可以直接與壓力、溫度等非電量傳感器相匹配，可用做高精度隔離放大器或配套變送器。

　　3.4 電磁隔離型

　　該類型的傳感器/變送器采用電磁隔離原理，其特點是精度高、可靠性好、功耗低(典型功耗值為30mW)、漂移小、穩定性好，特別適合于工頻率至中頻電流、電壓、功率等參數的測量，或用來作無源交流采樣器。

　　3.5 智能變送器

　　智能變送器一般采用專用IC芯片、MCU技術、高精度數字變換技術和特殊專用軟件算法來實現電參量的真有效值隔離測量。其特點是精度高、穩定性好，適用于在復雜環境中進行電參量的精確測量，智能變送器一般不受諧波成分的影響，因而抗干擾能力較強。

?

　　4 選型方法

　　WB系列電量隔離傳感器/變送器的品種較齊、型號多，同一輸入類型的產品有多種輸出組合，即使輸入、輸出類型都相同的傳感器/變送器，由于工作原理不同，其結構形式也不盡相同，因而可能有幾個供選擇型號，其性能也各有異同。怎樣才能選出滿意的型號呢?

　　首先要確認被測電量的類型，是電流、電壓、頻率還是功率?是交流、直流、脈沖直流還是交、直流混合信號?交流電量是普通正弦波還是畸變嚴重的復雜波形?只有將“輸入類型”確定后，才能從諸多產品型號中，準確地選用最適宜的一種。

　　其次是根據系統設計的需求確定輸出類型。WB系列電量傳感器不僅可提供常規變送器所具有的直流電壓輸出(Vz)和直流電流輸出(Iz),而且還能提供獨具特色的跟蹤電壓輸出(VG)、跟蹤電流輸出(IG)、頻率輸出(FK)和開關量界限狀態輸出(TK、RK)等。直流電壓輸出(Vz)是目前最受歡迎的輸出方式之一，適當選擇輸出的標稱值可以直接與各種A/D轉換器直接配接，也可直接與數字面板表或其它指示儀器相接。跟蹤電壓輸出(VG)和跟蹤電流輸出(IG)方式的精度較高、響應快(Us級)，適合于交流實時采樣系統和峰值采校系統。 頻率輸出(Fk)適合于用在模擬信號的高精度遠距離傳輸系統中，還可以省去A/D轉換器，直接與數字電路或計算機接口連接。

　　電流輸出(Iz、IG)方式能夠克服信號因長距離傳輸中的線路損耗而造成的測量誤差，4～20mA的Iz輸出還能對輸出回路的開路狀態給出指示。WB系列產品的電流輸出均可以接共地負載，符合國際通用標準。

　　開關量狀態輸出(Tk、Rk)是根據預先設定的閥值自動給出越限報警信號。可直接用于接通顯示或執行控制動作。

　　了解了這些輸出形式的特點后，再結合其他參數(如精度等級、負載能力、響應時間、外形結構等)的要求，在綜合權衡之后再確定所需要的傳感器型號。傳感型號確定后，須進一步確定傳感器的輸入/輸出規格。輸入規格可以在廠方產品型號中的“輸入標稱值”一欄給出的系列值中選取，也可以在輸入下限值與上限值之間自主確定。輸出規格可以選擇“輸出標稱值”一欄中給出的標稱值，也可以根據需要自主確定。

　　5 接線方法示例

　　所有電流輸出型(Iz、I`z)傳感器/變磅器的輸出均為共地電流源，其接線原理如圖3(a)所示。

　　二線制電流輸出型(Iz)傳感器/變送器的接線原理如圖3(b)所示。

　　頻率輸出型(Fk、F`k)傳感器/變送器的輸出級為集有電極開路門(NPN管)結構，使用須外接電阻RL，接線方法如圖3(c)所示。

　　WB

　　I414aD1型變送器的輸出端第4腳是輸出基準設定端，在Ix=0條件下，調節2kΩ電位器可使6腳的Iz輸出為4mA，其接線原理如3(d)所示。
?

?

　　6 術語定義和符號說明

　　6.1 術語定義

　　為了便于用戶了解產的有關術語，現對有些術語說明如下：

　　●精度等級(準確度等)是指傳感器的準確度，由基本誤差極限和由影響量(如溫濕度變化、電源波動、頻率改變等)引起的改變量極限確定。例如，0.1級傳感在線性測量范圍內的基本誤差不超過輸出標稱值的0.1%。

　　●輸入頻響是指輸入為標準正弦波信號時，傳感器的通頻帶。

　　●響應時間是指在輸入端施加一個0～標稱輸入值的正階躍信號(對于交流斷續的標稱輸入值)輸出0上升到90%標稱值所需要的時間。

　　●負載能力表示傳感器在保持規定的準確度的條件下，其輸出端所能承受的負載量的大小。對于電壓輸出型(VG、Vz)傳感器，負載能力用其輸出端所能提供的最大電流(mA)來表示;對于電流源輸出型(IG、Iz)隔離傳感器，則用其輸出回路所允許的最高電壓(V)來表示。對于開路門頻率輸出型(Fk)傳感器，其負載能力用開路門導通時允許灌入的最大電流(mA)來表示。

　　●脈動直流是指整流而未濾波或紋波含量>10%的直流信號。

　　6.2 符號定義

　　下面是WB系列電量隔離傳感器/變送器的有關符號的定義：

　　Vx：被測電壓;

　　Ix：被測電流;

　　Fx：被測頻率;

　　VG：輸出電壓的波形和有效值，跟蹤輸入信號的變化而輸出電壓，亦稱為跟蹤型電壓輸出;

　　Vz：電壓絕對值變換，表示按有效值定標的直流電壓輸出;

　　V`z：電壓真有效值變換，直流電壓輸出;

　　IG：輸出電流源的電流波形和有效值，跟蹤輸入信號的變化，亦稱為跟蹤型電流源輸出;

　　Iz：電流絕對值變換，表示按有效值定標的直流電路源輸出;

　　I`z：電流真有效值變換，為直流電流源輸出;

　　Fk：頻率絕對值變換，為按有效值定標的開路門頻率輸出;

　　F`k：頻率真有效值變換，為開路門頻率輸出;

　　GND：傳感器輸出信號和輔助電源公共地;

　　Tk：集電極開路門輸出;

　　Rk：繼電器觸點輸出。