Onları sinyal düzenleyiciler, izolatörler, dönüştürücüler, ya da arayüzler olarak tanımlasak da, bu kullanışlı proses ekipmanları her gün önemli topraklama döngü problemlerinin çözümüne yardım etmektedir.

Sinyal izolasyonu ihtiyacı 1960’larda gelişmeye başlamış ve günümüzde de devam etmektedir. Elektronik transmitterler, maliyeti, kurulum, bakım ve performans avantajları ile hızla kendinden önce gelen pnömatiklerin yerini almıştır. Ancak, kısa bir süre içinde 4-20mA (ya da diğer doğru akım veya DC) sinyal kablolarının her iki ucu da toprağa bağlanırsa, sorunların meydana gelme olasılığının yüksek olduğu keşfedilmiştir.

Söz konusu döngü bir diferansiyel basınç transmitterinin bir kaydediciye veya  bir alıcıya 4-20mA’lik bir ölçüm değeri göndermesi gibi basit bir döngü olabilir. İki toprak noktasındaki gerilimleri (V) farklı olduğunda, 4-20 mA yolu sinyali ile şasi arasında kullanılan bakır teller üzerinden bir kapalı döngü akım (I)  oluşur. Bu durumda, döngü üzerinde oluşan bu  ilave ve öngörülemeyen akım gerçek ölçümü bir miktar bozar. Topraklama döngüsü olarak bilinen bu akım yolu , sinyal hatalarının önemli bir kaynağıdır.

Topraklama döngüsü üç koşul oluştuğunda gerçekleşir:

  1. İki farklı toprak vardır.
  2. Topraklar farklı potansiyeller altındadır.
  3. Topraklar arasında galvanik bir yol vardır.

Toprak döngüsünü kaldırmak için, bu üç koşullardan herhangi biri ortadan kaldırılmalıdır. İlk hedefiniz birinci ve ikinci koşulun ortadan kaldırılması olmayabilir. Neden? Çünkü her zaman toprak sayısını kontrol edemeyebilirsiniz ve sadece toprağı kaldırmak mümkün olmayabilir.

izolesiz

Toprak, elektronik cihazın güvenli bir şekilde kullanılması için gerekli olabilir. Bu cihazın proses ile fiziksel temas içinde olduğu prosesin de toprak ile fiziksel temas içinde olması nedeni ile her zaman  toprak bağlantısı olduğunu varsayabiliriz. Pratik açıdan bakıldığında, size toprağa ulaşamazsınız ve bu kalıcı topraklama noktalarındaki voltajı regüle edemezsiniz.
Peki ne yapılabilir? İki toprak arasındaki galvanik yolu “kırmak” için bir sinyal izolatörü kullanılır. Farklı gerilimler arasındaki iletim yolu kırıldığında bir akım oluşturamaz. Böylece toprak döngüsü ortadan kalkmış olur.

Galvanik Yolun Kırılması

Bir izolatörün ilk ve en önemli görevi, farklı potansiyellere bağlı veya “topraklı” olan devreler arasındaki galvanik yolu kırmaktır. Bir galvanik yol, iki veya daha fazla elektrik devresi arasında doğrudan bir elektrik bağlantısı yapıldığında akımın oluştuğu bir yoldur. Bu galvanik yolu kırılması farklı şekillerde yapılabilir. Çoğu endüstriyel ölçüm cihazları için galvanik izolasyon için seçilen iki yaygın yöntem, optik ve trafo izolasyon vardır.

Optik izolasyon, devre elemanları arasındaki bir sinyal aktarımı için ışık kullanır. Opto coupler veya opto-izolatör genellikle kendi kendine yeten kolayca devre kartı üzerine monte edilebilen küçük bir kompakt modüldür.

Bir optik izolasyon devresi iki temel parçadan -bir ışık kaynağı (genellikle bir ışık yayan diyot (LED), verici olarak hareket eder) ve bir foto-duyarlı detektörden (genellikle bir phototransistor, alıcı gibi davranan) oluşur. Opto-coupler’ın çıkış sinyali, kaynağının ışık intensitesi ile orantılıdır. LED ve phototransistor arasındaki yalıtım hava boşluğu, farklı potansiyellerdeki iki devre arasındaki istenilen izolasyonu sağlayarak devreler arasındaki galvanik ayrımı gerçekleştirir.

Optik izolasyon, aslında dijital devrelerde görülen daha iyi bir ortak mod gürültü engellemeye sahiptir, frekans duyarlı değildir, daha küçüktür, ve bazen de trafo izolasyonundan daha yüksek bir izolasyon seviyesi sağlayabilir.

izoleli

Çoğu zaman, elektromanyetik izolasyon olarak da ifade edilen trafo izolasyonu, istenen hava boşluğu veya iletken olmayan yalıtım boşluğu yaratmak için bir çift elektromanyetik trafo kullanır. Elektromanyetik alan şiddeti, trafoya uygulanan giriş sinyaline orantılıdır. Trafolar, alternatif akım (AC) sinyal aktarımında çok verimli ve hızlıdır. Birçok proses kontrol sinyalleri DC olduğundan, elektriksel olarak “AC” ye dönüştürülür ve bu şelide trafodan geçebilir. Geçtikten sonra tekrar DC sinyale dönüştürülür.

Doğru izleme ve kontrol sinyallerine bağlı yeteneği tam anlamıyla paha biçilemez. Sinyal düzenleyiciler ölçüm doğruluğu geliştirir ve böylece para tasarrufu sağlarken sinyalin bozulmasını da engeller.

Kaynak : Intech

 

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu girin!
Lütfen isminizi giriniz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.