4-20mA信号隔离模块

4~20ma隔离器原理
4~20mA隔离器是一种常用的信号隔离器，用于将4~20mA电流信号转换为其他类型的信号，实现信号的隔离和传输。

其工作原理如下：
1. 输入端：隔离器的输入端接收4~20mA电流信号作为输入信号。

2. 隔离：输入端的信号经过隔离器内部的隔离元件进行隔离，使得输入端与输出端之间电气隔离。

3. 调理：隔离器内部的电路对输入信号进行调理处理，如信号放大、滤波、线性化等。

这样可以增强输入信号的稳定性和准确性。

4. 输出端：经过处理后的信号通过输出端以其他形式输出，如4~20mA电流信号、0~10V电压信号等。

5. 隔离和传输：输入信号和输出信号之间通过隔离器实现电气隔离，确保输入信号不会影响输出信号，并且能够安全地传输信号到目标设备。

总结来说，4~20mA隔离器的工作原理是通过接收输入端的
4~20mA电流信号，经过内部的隔离、调理处理，将处理后的信号通过输出端以其他形式输出，并且实现对输入信号和输出信号之间的电气隔离和传输。

BF两路输入两路输出模拟信号隔离变送器（DIN22 IBF系列采用光耦隔离技术）主要特性:>>精度等级：0.1级、0.2级、0.5级。

产品出厂前已检验校正，用户可以直接使用>>辅助电源：5V/12V/15V/24VDC 或者220V AC（范围±10%）>>国际标准二路信号输入:0-5V/0-10V/1-5V,0-10mA/0-20mA/4-20mA等>>二路输出标准信号：0-5V/0-10V/1-5V,0-10mA/0-20mA/4-20mA等，具有高负载能力>>全量程范围内极高的线性度（非线性度<0.2%）>>标准DIN35 导轨式安装（尺寸：106.7x79.0x25.0mm）>>具有较强的抗电磁干扰和高频信号干扰能力应用：>>模拟信号数据隔离、采集和变换>>隔离4-20mA或0-20mA信号传输>>工业现场信号隔离及变换>>信号长线无失真传输>>仪器仪表信号收发>>电力监控、医疗设备隔离>>变频器信号隔离采集>>PLC/FA 电机信号隔离控制>>非电量信号变送产品选型表：DIN22-IBF - U(A)□- P□- O□选型举例：例1：输入信号:0-10V 供电电源:24V 输出两路信号:4-20ma 型号:DIN22-IBF-U2-P1-O1例2：输入信号:0-10V 供电电源:12V 输出两路信号:0-10V 型号:DIN22-IBF-U2-P2-O5例3：输入信号:0-3V 供电电源:24V 输出两路信号:4-20ma 型号:DIN22-IBF-Uz-P1-O14（Uz:0-3V）产品最大绝对额定值：Continuous Isolation Voltage（持续隔离电压）:3000VDCJunction Temperature（工作温度）:+85℃Storage Temperature （存贮温度）:+150℃Lead Temperature （焊接温度）:+300℃（10秒）电源电压范围：±10%Vin注意：如果超出上述范围，产品可能会引起永久性损坏。

4-20ma、0-5v信号隔离器优越性说明一、优越性：在各个过程环路中使用信号隔离办法可以用DCS或PLC等隔离卡件或者现场带隔离的变送器（部分设备可以做到），也可以用信号隔离器来实现。

比较起来，用信号隔离器有以下优点：·绝大部分情况，采用信号隔离器+非隔离卡件比采用隔离卡件便宜·信号隔离器比隔离卡件在隔离能力、抗电磁干扰等方面性能更加优越·信号隔离器应用灵活，而且它还有信号转换和信号分配及接口转换等功能，使用起来更加方便·信号隔离器通常有单通道、双通道、通道间相互完全独立，构成系统的配置、日常维护更加方便。

工业生产中为增加设备带载能力并保证连接同一信号的设备之间互不干扰，提高电控安全性能，需要将仪器仪表或传感器输出的电压电流、频率、电阻等信号进行采集运算、隔离放大、转换变送及去干扰处理后，得到行业通用的标准模拟电流或电压信号，安全送给二次仪表或PLC/DCS/PC机使用。

用户使用模拟信号隔离器/隔离放大器/隔离变送器/数据采集器等产品，有时会遇到现场信号匹配、负载匹配、高频干扰、多路信号窜扰等技术问题，或有源无源、2/3/4线制、回路馈电等选型应用方法问题。

二、应用举例:1、保护下级的控制回路。

2、消弱环境噪声对测试电路的影响。

3、抑制公共接地、变频器、电磁阀及不明脉冲对设备的干扰；同时对下级设备具有限压、额流的功能是变送器、仪表、变频器、电磁阀PLC/DCS输入输出及通讯接口的忠实防护。

DIN系列导轨结构，易于安装，可有效的隔离输入、输出和电源及大地之间的电位。

能够克服变频器噪声及各种高低频脉动干扰。

三、定义IRT U(A) - P - O输入电压(V) 或 电流信号(mA)值U1：0-5V A1：0—1mAU2：0-10V A2: 0—10mAU3：0-75mV A3: 0—20mAU5：0-±5V A5：0—±1mAU6：0-±10V A6: 0—±10mAU7：0-±100mV A7: 0—±20mAU8：用户自定义 A8: 用户自定义辅助电源P1:DC24V P2:DC12VP3:DC5V P4:DC15V P5:用户自定义输出信号O1:4-20mA O2:0-20mA O4:0-5V O5:0-10VO6:1-5V O7: 0-±5V O8: 0-±10V O9: -20-+20mA 产品列举：例1： 信号输入：0-5V； 信号输出：0-5V； 辅助电源：24V 型号：IRT-U1-P1-O4例2： 信号输入：0-10V；信号输出:0-20mA；辅助电源：24V 四、特点：>> 0~1V(max 2A)/0~10V/0-24V(max 2A) 等电压信号输出 >> 螺丝固定安装，插拔式接线端子 >> 尺寸：120 x 105 x 29mm>> 工业级温度范围: - 45 ~ + 85 ℃>> 地线干扰抑制1.SIP12脚符合UL94V-0标准阻燃封装2. 辅助电源：5VDC，12VDC，15VDC，24VDC 等单电源供电3.只需外接电位器既可调节零点和增益4.电源、信号、输入输出 3000VDC 隔离5.工业级温度范围：-45～+85度6.有较强的抗EMC 电磁干扰和高频信号空间干扰特性7.大小： 32.0mm*13.8mm*8.8mm9.产品技术参数>> 精度、线性度误差等级： 0.1、0.2、0.5级 >> 4-20mA/0-5V/0-10V 等标准信号输入 >> 0~100mA/0~500mA/0~1A/0-2A 等电流信号输出 >> 信号输入/信号输出 3000VDC 隔离>> 辅助电源：12V、15V 或24V 直流单电源供电 >> 辅助电源与输出信号不隔离 >> 工业现场信号隔离与放大 >> 电流信号放大或电压信号驱动能力加强 >> 电磁阀、比例阀门线性驱动器 >> 电磁开关线性控制器 >> 电磁驱动线圈或大功率负载 输入参数输出参数注: 电流输出型如果要求负载电阻500Ω,请另做注明 五、安装方式：》模块式安装：集成出的一个模块，主要用于焊接在PCB 板上，减少占用空间的一种安装方式。

有源隔离型4-20mA信号变换电路的设计1、设计基本要求：1、电源供电24Vdc，输入电流4-20ma，输出电流4-20ma。

2、输出电流4-20ma带负载能力达到300欧姆。

3、电源供电24Vdc，输入电流4-20ma，输出电流4-20ma三者相互隔离。

4、输出电流跟踪输入电流变化，跟踪精度达到1%。

2、发挥部分：直接以PT100的电阻输入替代输入电流4-20ma电流，实现隔离型热电阻变送器功能。

即100欧电阻输入，输出4毫安，138.5欧姆电阻输入，输出20毫安。

具体电路请记笔记。

可参考：/more.asp?name=xinjihua&id=37300的相关资料提高题1：无源二线制隔离型4-20mA信号变换电路的设计1、无源供电，输入电流4-20ma负载能力达到500欧姆。

2、输入电流4-20ma，输出电流4-20ma。

3、输出电流4-20ma负载能力达到200欧姆。

4、输入电流4-20ma既作为信号传递，又作为设备供电电源。

5、输入电流4-20ma，输出电流4-20ma二者相互隔离。

下面是对“2009年全国大学生电子设计竞赛题目分析”请您参考。

这是北京理工大学一个电子竞赛组委会专家分析的情况，现跟您分享一下，如果需要什么资料可及时联系王浩。

首先，09年题目应该与往年差异不大。

无非是仪器类、电源类、放大器类、控制类等几大块。

所以现在老师用以前的训练模式给学生打基础应该没什么问题。

但有一下几点要注意：1、因为推荐全国都有笔试考核，笔试多数以电子基础、模电知识为主，所以09年全国题目应该会继续在模电题目上下功夫，而数字电路，因为现在出题难度、芯片功能等原因，可能会不再考。

2、频谱仪、信号发生器、相位仪等相关题目都基本出过，所以如果仪器类继续出题目的话，可能还是在原先的基础上加强功能或者增加难度，但是这类型题目出的次数都比较多，不怀疑换类型的可能。

仪器方面也要根据实验常用的仪器来判断哪些仪器在往年还没有涉及，而有可能当做新的方向来考核的,比如失真度仪什么的。

1. 线形光耦介绍光隔离是一种很常用的信号隔离形式。

常用光耦器件及其外围电路组成。

由于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如UART协议的20mA电流环。

对于模拟信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度变化较大，限制了其在模拟信号隔离的应用。

对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但对于支流信号却不适用。

一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案，如ADI的AD202，能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度，但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率-电压转换得到隔离效果。

集成的隔离放大器内部电路复杂，体积大，成本高，不适合大规模应用。

模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。

线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。

这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。

市场上的线性光耦有几中可选择的芯片，如Agilent公司的HCNR200/201，TI子公司TOAS的TIL300，CLARE的LOC111等。

这里以HCNR200/201为例介绍2. 芯片介绍与原理说明HCNR200/201的内部框图如下所示其中1、2引作为隔离信号的输入，3、4引脚用于反馈，5、6引脚用于输出。

1、2引脚之间的电流记作IF，3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。

输入信号经过电压-电流转化，电压的变化体现在电流IF上，IPD1和IPD2基本与IF成线性关系，线性系数分别记为K1和 K2,即K1与K2一般很小（HCNR200是0.50%），并且随温度变化较大（HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间），但芯片的设计使得 K1和K2相等。

4~20mA电流环工作原理2008-04-07 22:40在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。

4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

4～20mA电流环有两种类型：二线制和三线制。

当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件如阀门等时，一般采用三线制变送器，这里XTR位于监控的系统端，由系统直接向XTR供电，供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。

二线系统是XTR和传感器位于现场端，由于现场供电问题的存在，一般是接收端利用4～20mA的电流环向远端的XTR供电，通过4～20mA来反映信号的大小。

4～20mA产品的典型应用是传感和测量应用，见图1。

在工业现场有许多种类的传感器可以被转换成4～20mA的电流信号，TI拥有一些很方便的用于RTD和电桥的变送器芯片。

由于TI的变送器芯片含有通用的功能电路比如电压激励源、电流激励流、稳压电路、仪表放大器等，所以可以很方便地把许多传感器的信号转化为4～20mA的信号。

图1 (略)电桥传感器的大多数应用是用于测量压力。

在一个实际电路中，如果惠斯登电桥每条臂上的电阻为2k ，那么无论从激励电压端或差分输出端看进去，它的等效电阻都是2k 。

在没有压力的时候，它的电桥是平衡的，输出电压为0。

当施加压力时，由于电桥失衡，会产生一个差分电压，差分电压便会反映这个压力的大小。

满度和色调是压力传感器的两个主要技术指标，现实世界里使用着的传感器都存在着一定的非线性，它的输出电压会随着温度的变化而变化。

输出电压随温度的变化不是线性的，满度和色调都具有这种性质。

两线无源I / V转换隔离变送器两线制无源型4-20mA转电压信号隔离转换器：ISO 4-20mA-O系列产品特点典型应用●独有高效信号回路窃电技术，无须外接工作电源●两线制4-20mA标准模拟量输入，隔离放大转换成： 0-2.5V/0-3.3V/0-5V/1-5V等模拟电压信号●极低的输入阻抗，满足输入20mA信号时电压降≤9V ●精度等级：0.1、0.2、0.5级●全量程内极高线性度，非线性度误差 <0.2%●信号输入与输出之间：3000VDC 两隔离●工业级温度范围: -25 ~ +70 ℃●小体积标准SIP 12Pin符合UL94V-0阻燃封装●传感器4-20mA信号的采集、隔离、转换●工业现场信号隔离及长线传输●模拟信号地线干扰抑制及数据采集隔离●仪器仪表与传感器信号收发● PLC、DCS现场模拟信号隔离采集●变频器信号远程抗干扰无失真传输●电力监控、医疗设备隔离安全栅●4-20mA信号一进一出、二进二出、三进三出隔离变送功能的实现概述SunYuan ISO 4-20mA-O是一种两线制无源型4-20mA转电压信号隔离转换器IC，它可以将输入有源4-20mA 的电流信号隔离转换成电压信号输出。

该IC采用两线制输入回路供电方式，独有高效信号回路窃电技术，无须外接工作电源。

大大简化了用户的设计，降低用户布线成本。

该模块内部包含有电流信号调制解调电路、信号耦合隔离变换电路、电源逆变电路、减法电路，缓冲处理输出电路等。

很小的输入等效电阻，使该IC能够从传感器信号输出回路中采集电流信号，并能达到输入20mA信号时电压降≤9V。

以满足用户无需外接辅助电源而实现信号远距离、无失真传输变换的需要。

ISO 4-20mA-O常被用于4-20mA电流转电压信号的隔离，省去了外接电源使接线更为简捷，且功耗低、自身热量低（基本无温升）、可靠性高。

产品最大特点是不需要外接辅助电源，内部包含减法电路及放大器缓冲输出电路，这些电路带来了简捷可靠优点的同时也带来了使用上局限性。

4-20ma隔离变送模块
4-20mA隔离变送模块是一种常见的工业控制设备，它通常用于
将传感器测量到的信号转换成标准的4-20mA电流信号，并且具有隔
离功能，可以有效地隔离输入和输出信号，保护控制系统不受外部
干扰影响。

这种模块通常被广泛应用于工业自动化领域，例如压力、温度、液位等参数的测量和控制过程中。

在工业控制系统中，4-20mA电流信号是一种常见的标准信号类型，它具有很好的抗干扰能力和远距离传输能力。

隔离变送模块的
作用是将传感器产生的信号进行放大、滤波和隔离处理，然后输出
标准的4-20mA电流信号给控制系统，从而实现对被测参数的准确测
量和控制。

这种模块通常具有输入端和输出端的隔离功能，可以有效地防
止由于接地环路、电磁干扰等原因引起的测量误差和系统故障。

此外，一些4-20mA隔离变送模块还具有多种保护功能，如过载保护、
短路保护等，可以提高系统的稳定性和可靠性。

在选择4-20mA隔离变送模块时，需要考虑输入信号类型、量程
范围、精度要求、安装方式等因素，并且需要根据实际的控制系统
要求进行合理的配置和安装。

总的来说，4-20mA隔离变送模块在工业控制领域扮演着重要的角色，它的应用可以提高系统的稳定性、精度和可靠性，从而实现工业过程的自动化和智能化控制。

4 ～20mA 输出操作端隔离栅产品概述一进一出 :TSD-SA6410-EX二进二出 :TSD-SA6420-EX4～20mA输出操作端隔离栅，把安全区的4～20mA信号隔离传送到危险侧，驱动现场的执行机构等设备。

该产品需要独立供电，电源、输入和输出三隔离。

主要技术参数● 供电电压 :20 ～ 35VDC● 消耗电流 (24V 供电，20mA 输出时): ≤ 60mA(JC-SA6410-EX)≤ 120mA(JC-SA6420-EX)● 危险侧 :电流输出 :4～20mA（或0 ～20mA) 负载电阻 RL：≤ 750Ω电压输出 :1～5V( 或 0 ～ 5V)负载电阻: ≥ 250kΩ( 用户可在订货时选择电压或电流输出 )● 安全侧 :输入信号 :4 ～ 20mA( 或0～20mA) 输入阻抗≤ 50Ω● 传输精度(20℃，4 ～ 20mA):0.1％F·S ( 典型值 :0.05％F·S)● 温度漂移 (-20 ～+60℃ ):0.05％F·S/10℃● 绝缘强度 ( 本安端与非本安端 ):2500VAC;1min● 电磁兼容性 : 符合 GB/T18268 工业设备应用要求 ( 等同 IEC61326-1)● 使用环境温度 :-20～+60℃● 连接的现场设备及所处区域 : 二线制阀门定位器、电气转换器等0 区、1 区、2 区，Ⅱ A、Ⅱ B、Ⅱ C， T4 ～ T6 危险区防爆认证国家级仪器仪表防爆安全监督检验站 (NEPSI) 认证防爆标志 :Ex d IIC T6 Gb接线图危险区TSD-SA6410-EX 安全区危险区TSD-SA6410-EX 安全区。