電流信號轉換隔離器 0-5V 轉 4-20mA 軌道型隔離器 DC24V 0-5V 轉 4-20ma

描述

電流信號轉換隔離器 0-5V 轉 4-20mA 軌道型隔離器 DC24V 0-5V 轉 4-20ma

電流信號轉換隔離器是一款可將0-5V 電壓訊號轉換為 4-20mA 標準工業電流訊號的轉換模組，廣泛應用於自動化控制系統、PLC、資料採集設備、類比輸出放大等場景。

本模組採用 DC 24V 工業級供電設計，內建輸入／輸出／電源三端隔離，能有效降低接地干擾與地環流風險，提升整體系統穩定性與訊號精準度。

模組本體為DIN 軌道型結構，可輕鬆安裝於配電盤或工控箱內，是自動化現場訊號整合與模擬輸出改接的絕佳解決方案。

產品特色

• 將 0-5V 電壓訊號轉換為 4-20mA 電流訊號
• 具備三端隔離設計，強化抗干擾能力
• 支援 DC 24V 工業標準供電
• DIN 標準導軌安裝，快速上架配電箱
• 精準線性轉換，響應速度快
• 適用各式 PLC、工控主機、類比輸出控制系統

產品規格

• 輸入訊號：0~5V（線性輸入）
• 輸出訊號：4~20mA
• 電源電壓：DC 24V ±10%
• 隔離方式：輸入／輸出／電源 三端隔離
• 工作溫度範圍：-20°C ~ +60°C
• 安裝方式：35mm DIN 軌道固定

應用場景

• PLC 輸出電壓訊號轉換為電流驅動
• 遠端傳送模擬訊號
• 類比控制器接入電流型儀表
• 電源／地環干擾隔離處理
• SCADA、DCS、HMI 整合應用

出貨內容

• GOSLING 電壓轉電流隔離模組（0-5V to 4-20mA）× 1
• 操作說明書 / 安裝參考資料 × 1

本產品支援DC 24V 電源供電，具備訊號隔離保護功能，能有效避免接地迴路或電磁干擾導致的數據誤差。其模組設計為DIN 軌道型安裝（可直接安裝於工業電控箱內），施工與佈線快速方便。

特別適合從變送器、感測器或其他使用 4-20mA 訊號輸出的設備中，轉換為 PLC 常見的 0-5V 或 ADC 取樣範圍，提升訊號處理準確性與安全性。

信號隔離器的作用

1. 保護下級的控制回路。
2. 消弱環境雜訊對測試電路的影響。
3. 抑制公共接地、變頻器、電磁閥及不明脈衝對設備的幹擾; 同時對下級設備具有限壓、額流的功能是變送器、儀錶、變頻器、電磁閥PLC/DCS輸入輸出及通訊介面的忠實防護。DIN系列導軌結構,易於安裝,可有效的隔離輸入、輸出和電源及大地之間的電位。能夠克服變頻器雜訊及各種高低頻脈動幹擾。

產生干擾的原因

• 地環流干擾

  在工業生產過程中實現監視和控制需要用到各種自動化儀錶、控制系統和執行機構,他們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、 毫安培級的小信號;又有幾十伏,數千伏、數百安培的大信號;既有低頻直流信號,也有高頻脈衝信號等等,構成系統後往往發現在儀錶和設備之間傳輸相互干擾,造成系統不穩定甚至誤操作,出現這種情況除了每個儀器、設備本身的性能原因如抗電磁干擾影響,還有一個十分重要的原因就是各種儀器設備根據要求和目的都需要接地,例如為了安全,機殼需要接大地;為了使電路正常工作,系統需要有公共參考點;為了抑制干擾加遮罩罩,遮罩罩也需要接地,但是由於儀錶和設備之間的參考點之間存在電勢差(也就是各設備的共地點不同)因而形成“地環流”、“接地環流”問題是在系統處理信號過程中必須解決的問題。

• 自然干擾

  雷電是一種主要的自然干擾源,雷電產生的干擾可以傳輸到數千公里以外的地方。雷電干擾的時域波形是疊加在一串隨機脈衝背景上的一個大尖峰脈衝。宇宙噪音是電離輻射產生的,在一天中不斷變化。太陽噪音則隨著太陽活動情況的劇烈變化。自然界雜訊主要會對通訊產生干擾,而雷電能量尖峰脈衝可以對很多設備造成損壞,應該加以避免或降低損壞程度,減少損失。

• 人為干擾

  電磁干擾產生的根本原因是導體中有電壓或電流的變化,即較大 dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能夠使導體產生電磁波輻射。一方面,人們可以利用這一特點實現特定功能,例如,無限通信、雷達或其他功能;另一方面,電子設備在工作時,由於導體中的dı /dt或di/dt會產生伴隨電磁輻射,無論主觀上出於什麼目的,客觀上對電磁環境造成了污染。還有工廠企業在生產過程中會經常有一些大型的設備(電機、變頻器)頻繁開關,他們也會造成一些容性、感性的干擾,也將影響儀器儀錶正常顯示或採集。凡是有電壓電流突變的場合,肯定會有電磁干擾存在。數位脈衝電路就是一種典型的干擾源,隨著電子技術的廣泛應用,電磁污染情況會越來越嚴重

如何解決干擾問題

在處理電磁干擾（EMI）問題時，首先要了解干擾形成的三大要素：干擾源、敏感元件（受影響端）以及耦合路徑。只要這三者其中之一不存在，電磁相容性（EMC）問題便不會發生。因此，解決干擾的重點，就在於從這三個要素中尋找最有效率的切入點。

實務上，干擾源與敏感源往往無法變更或移除，因此我們最常著手處理的是「耦合路徑」。典型作法如加裝遮罩（Shielding）、濾波器（Filtering）或抑制器（Suppression）等技術。而其中最常見、也最棘手的情況就是地環流（Ground Loop）問題，以下將針對此情境進行說明與對策探討。

常見處理地環流的三種方法：

方法一：單點接地（Single-Point Ground）

所有現場設備皆不直接接地，僅透過一個統一的接地點處理所有信號與電源地線，避免形成多重回路，從而消除地環流風險。

• 優點：理論上最有效且簡單
• 缺點：實務上難以實現，因為部分設備為了測量準確度或人身安全，必須接地；此外，設備長期使用後因鏽蝕、磨耗或氣候影響等，也可能意外形成其他接地點。

方法二：等電位接地（Equipotential Ground）

讓所有設備所連接的接地點維持相同電位差，避免形成電壓落差所產生的地電流。

• 優點：理論上可以避免地電位差造成的信號干擾
• 缺點：實際執行上難度高，因為接地電阻會受到土壤地質、氣候濕度、建築材料等因素變化而難以控制一致電位。

方法三：使用訊號隔離器（Signal Isolator）

在各個訊號或控制流程中加裝訊號隔離模組（如光隔離器、變壓隔離、數位隔離器等），可以切斷地環路，同時保證訊號的正常傳輸與完整性。

• 優點：最實用且具彈性，不需改動原設備接地設計
• 適用範圍廣：尤其在工業自動化、感測器訊號採集、類比與數位轉換等應用領域中非常常見
• 缺點：可能需要額外預算與配線設計

在實際工程應用中，處理電磁干擾往往沒有「一招解決」的方法，而是需依據現場條件、設備特性與系統架構選擇最適合的解決方案。對台灣地區常見的建築與工控設備而言，使用訊號隔離器斷開地環路通常是最穩定、最可靠的做法。