溫度變送器知識及溫度變送器選型-中瑞能儀表

時間：2020-01-05作者：北京中瑞能儀表技術(shù)有限公司瀏覽：1199

變送器知識八問八答

作者：admin 錄入：admin 2000-03-27 12:16:05

一．什么是兩線制電流變送器? 什么是兩線制?兩線制有什么優(yōu)點? 兩線制是指現(xiàn)場變送器與控制室儀表聯(lián)系僅用兩根導(dǎo)線，這兩根線既是電源線，又是信號線。兩線制與三線制(一根正電源線，兩根信號線,其中一根共GND) 和四線制(兩根正負電源線，兩根信號線,其中一根GND)相比，兩線制的優(yōu)點是： 1、不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響，可用非常便宜的較細的導(dǎo)線；可節(jié)省大量電纜線和安裝費用； 2、在電流源輸出電阻足夠大時，經(jīng)磁場耦合感應(yīng)到導(dǎo)線環(huán)路內(nèi)的電壓，不會產(chǎn)生顯著影響，因為干擾源引起的電流較小，一般利用雙絞線就能降低干擾；兩線制與三線制**用屏蔽線,屏蔽線的屏蔽層要妥善接地。 3、電容性干擾會導(dǎo)致接收器電阻有關(guān)誤差，對于4～20mA兩線制環(huán)路，接收器電阻通常為250Ω（取樣Uout=1～5V）這個電阻小到不足以產(chǎn)生顯著誤差，因此，可以允許的電線長度比電壓遙測系統(tǒng)較長較遠； 4、各個單臺示讀裝置或記錄裝置可以在電線長度不等的不同通道間進行換接，不因電線長度的不等而造成精度的差異，實現(xiàn)分散采集， 分散式采集的好處就是：分散采集，集中控制.... 5、將4mA用于零電平，使判斷開路與短路或傳感器損壞0mA狀態(tài)十分方便。 6,在兩線輸出口非常容易增設(shè)一兩只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。 三線制和四線制變送器均不具上述優(yōu)點即將被兩線制變送器所取代，從國外的行業(yè)動態(tài)及變送器心片供求量即可略知一斑，電流變送器在使用時要安裝在現(xiàn)場設(shè)備的動力線上，而以單片機為**的監(jiān)測系統(tǒng)則位于較遠離設(shè)備現(xiàn)場的監(jiān)控室里，兩者一般相距幾十到幾百米甚至較遠。設(shè)備現(xiàn)場的環(huán)境較為惡劣，強電信號會產(chǎn)生各種電磁干擾，雷電感應(yīng)會產(chǎn)生強浪涌脈沖，在這種情況下，單片機應(yīng)用系統(tǒng)中遇到的一個棘手問題就是如何在惡劣環(huán)境下遠距離**地傳送微小信號。 兩線制變送器件的出現(xiàn)使這個問題得到了較好地解決。我們以DH4-20變送模塊為**設(shè)計了小型、**的穿孔型兩線制電流變送器。它具有低失調(diào)電壓(＜30μV)、低電壓漂移(＜0.7μV/C°)、**低非線性度(＜0.01%)的特點。它把現(xiàn)場設(shè)備動力線的電流隔離轉(zhuǎn)換成4～20mA的按線性比例變化的標準電流信號輸出，然后通過一對雙絞線送到監(jiān)測系統(tǒng)的輸入接口上，雙絞線同時也將位于監(jiān)測系統(tǒng)的24V工作電源送到電流變送器中。測量信號和電源在雙絞線上同時傳送，既省去了昂貴的傳輸電纜，而且信號是以電流的形式傳輸，抗干擾能力得到較大的加強。 二.電流變送器的4-20mA輸出如何轉(zhuǎn)換? 兩線制電流變送器的輸出為4～20 mA，通過250 Ω的精密電阻轉(zhuǎn)換成1～5V或2-10V的模擬電壓信號.轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號有多種方法，如果系統(tǒng)是在環(huán)境較為惡劣的工業(yè)現(xiàn)場長期使用，因此需考慮硬件系統(tǒng)工作的安全性和**性。系統(tǒng)的輸入模塊采用壓頻轉(zhuǎn)換器件LM２31將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成頻率信號，用光電耦合器件TL117進行模擬量與數(shù)字量的隔離。 同時模擬信號處理電路與數(shù)字信號處理電路分別使用兩組獨立的電源，模擬地與數(shù)字地相互分開，這樣可提高系統(tǒng)工作的安全性。利用壓頻轉(zhuǎn)換器件LM231也有一定的抗高頻干擾的作用。 三.電流輸出型與電壓輸出型有哪些優(yōu)劣比較? 在單片機控制的許多應(yīng)用場合,都要使用變送器來將單片機不能直接測量的信號轉(zhuǎn)換成單片機可以處理的電模擬信號，如電流變送器,壓力變送器、溫度變送器、流量變送器等。 早期的變送器大多為電壓輸出型，即將測量信號轉(zhuǎn)換為0-5V電壓輸出，這是運放直接輸出,信號功率<0.05W,通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換數(shù)字信號供單片機讀取、控制。但在信號需要遠距離傳輸或使用環(huán)境中電網(wǎng)干擾較大的場合，電壓輸出型傳感器的使用受到了較大限制，暴露了抗干擾能力較差,線路損耗破壞了精度等等等缺點，而兩線制電流輸出型變送器以其具有較高的抗干擾能力得到了廣泛應(yīng)用。 電壓輸出型變送器抗干擾能力較差，線路損耗的破壞,談不上精度有多高,有時輸出的直流電壓上還疊加有交流成分，使單片機產(chǎn)生誤判斷，控制出現(xiàn)錯誤，嚴重時還會損壞設(shè)備，輸出０－５Ｖ**不能遠傳，遠傳后線路壓降大，**度大打折扣?，F(xiàn)在很多的ADC,PLC,DCS的輸入信號端口都作成兩線制電流輸出型變送器4-20mA的,證明了電壓輸出型變送器被淘汰的必然趨勢。 四.4～20mA電流輸出型到接口一般有哪些處理方法? 電流輸出型變送器的輸出范圍常用的有0～20mA及4～20mA兩種，電流變送器輸出較小電流及較大電流時，分別代表電流變 送器所標定的較小及較大額定輸出值。 下面以測量范圍為以0～１００Ａ的電流變送器為例進行敘述。對于輸出0～20mA的變送器0mA電流對應(yīng)輸入０Ａ值，輸出4～20mA的變送器4mA電流對應(yīng)輸入0Ａ值，兩類傳感器的20mA電流都對應(yīng)１００Ａ值。 對于輸出0～20mA的變送器，在電路設(shè)計上我們只需選擇合適的降壓電阻，在A/D轉(zhuǎn)換器輸入接口直接將電阻上的０－５Ｖ或０－１０Ｖ電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號即可，電路調(diào)試及數(shù)據(jù)處理都比較簡單。但劣勢是無法判別變送器的損壞,無法辨別變送器輸出開路和短路。 對于輸出4～20mA的變送器，電路調(diào)試及數(shù)據(jù)處理上都比較煩瑣。但這種變送器能夠在變送器線路不通時,短路時或損壞時通過能否檢測到正常范圍內(nèi)的電流(正常時較小值也有4mA)，來判斷電路是否出現(xiàn)故障，變送器是否損壞,因此得到較為廣泛普遍的使用。 由于4～20mA變送器輸出4mA時，在取樣電阻上的電壓不等于0，直接經(jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量也不為0，單片機無法直接利用，通過公式計算過于復(fù)雜。因此一般的處理方法是通過硬件電路將4mA在取樣電阻上產(chǎn)生的電壓降消除，再進行A/D轉(zhuǎn)換。這類硬件電路**RCV420,是一種精密的I/V轉(zhuǎn)換電路, 還有應(yīng)用LM258自搭的I/V轉(zhuǎn)換電路,這個電路由兩線制電流變送器產(chǎn)生的4～20mA電流與24V以及取樣電阻形成電流回路，從而在取樣電阻上產(chǎn)生一個1-5V壓降，并將此電壓值輸入到放大器LM258的3腳。電阻分壓電路用來在集成電路LM258的2腳產(chǎn)生一個固定的電壓值，用于抵消在取樣電阻上4mA電流產(chǎn)生的壓降。所以當兩線制電流變送器為較小值4mA時，LM258的3腳與2腳電壓差基本為0V。LM258與其相連接的電阻構(gòu)成可調(diào)整電壓放大電路，將兩線制電流變送器電流在取樣電阻上的電壓值進行放大并通過LM258的1腳輸出至模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，供單片機CPU讀入，通過數(shù)據(jù)處理方法將兩線制電流變送器的4-20mA電流在LCD/LED屏幕上以0-100A值的形式顯示出來。

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