频率隔离传感器工作原理简介

一、概述

本系列产品采用光电隔离原理、单片机技术和专用厚膜集成电路，对电网或电路中电压信号的频率进行实时测量，将其变换为标准的0～5V直流电压信号(V_Z)输出或4～20mA直流电流信号(I_Z)输出。传感器输出可以直接与各型A/D配接，构成数据集中采集系统，也可以与传统的模拟式、数字式指示仪表配接，显示被测量之值。

二、产品特点

1. 体积小、精度高、频带宽、动态性能好；

2. 输入电路、输出电路完全隔离，输出信号可以共地；

3. 输出形式多样，满足各种使用要求；

4. 在（5～120）%标称输入范围内，输入与输出保持正比例关系；

5. 提供专用于电网频率测量的传感器，和可以测量100kHz以内的任意波频率传感器；

6. 稳定性好，耐冲击，过载能力强，可靠性高；

7. 度范围宽，提供商业级、工业级产品；

8. 结构形式多样，提供直插式、DIN卡装式安装方式，方便各种场合使用。

三、主要技术指标（以产品使用说明书为准）

1. 精度等级：0.2；

2. 线性范围: 10%～120%标称频率值；

3. 输入电压允许范围：50%～120%标称电压值；

4．响应时间：100mS；

5 负载能力: 直流电压输出≥5mA，

直流电流输出≥300Ω；

6. 静态电流: ≤25mA；

7. 辅助电源: +12V/+24V；

8. 隔离耐压: ≥1500V DC；

9. 环境温度：商业级：0℃～+50℃，

工业级：-25℃～+70℃；

10. 电压过载能力:

施加2倍标称输入电压，持续1ｓ，间隔10ｓ，重复10次不击穿；

11. 额定输入:

工频频率：45Hz～55Hz，40Hz～60Hz，

任意波频率：40Hz～100kHz，

电压：0～500V；

12. 输出标称值：

直流电压输出：0～5V，0～10V；

直流电流输出：0～20mA，4mA～20mA；

四 工作原理

本系列传感器采用模块化结构, 主要由光电耦合器1、整形电路2、单片机3、D/A转换器4、定标放大器5和专用厚膜集成V/I转换器6组成。

交流电压信号经光电隔离电路1隔离，在其输出回路形成同频率的电压信号，该电压经整形电路2形成同频率脉冲波，输入到单片机3测量周期。单片机软件按f＝1/T 计算出信号频率值（数字量），经D/A转换器4把代表被测信号频率的数字量转换为模拟量，再由定标放大器5进行放大、定标，形成直流电压V_Z输出；D/A转换器4输出的模拟量经专用厚膜集成V/I变换器6后变成直流电流输出。

光电隔离电路从输入电压信号中取样，驱动发光二极管，把它变成脉动光信号，经过绝缘介质传递，再由光敏管恢复为交流电压输出，从而完成频率信号的隔离传送。

定标放大器5是一个直流线性放大器，是我公司配套开发的专用厚膜集成转换器，它把D/A转换器输出的直流电压放大到需要的幅度。

V/I转换器6的“基准端”接地时，它输出0～20mA直流电流；为它配加一个高稳定的偏置电路，就形成4mA～20mA直流电流输出。

五 传感器结构

本系列产品均采用便于现场使用的端子接线、U型结构卡装方式。当被测信号电压大于600V时，可以通过外接分压电阻把测量范围扩大到1500V。

六 传感器输入输出特性曲线