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美國fairchild仙童變送器專業(yè)技術(shù)指導(dǎo)

更新時間:2017-03-08   點擊次數(shù):810次

美國fairchild仙童變送器專業(yè)技術(shù)指導(dǎo)
工業(yè)上普遍需要測量各類非電物理量,例如溫度、壓力、速度、角度等,都需要轉(zhuǎn)換成模擬量電信號才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備稱為變送器。工業(yè)上zui廣泛采用的是用4~20mA電流來傳輸模擬量。   采用電流信號的原因是不容易受干擾。并且電流源內(nèi)阻無窮大,導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度,在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米。上限取20mA是因為防爆的要求:20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線:正常工作時不會低于4mA,當(dāng)傳輸線因故障斷路,環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。    電流型變送器將物理量轉(zhuǎn)換成4~20mA電流輸出,必然要有外電源為其供電。zui典型的是變送器需要兩根電源線,加上兩根電流輸出線,共要接4根線,稱之為四線制變送器。當(dāng)然,電流輸出可以與電源公用一根線(公用VCC或者GND),可節(jié)省一根線,稱之為三線制變送器。    其實大家可能注意到, 4-20mA電流本身就可以為變送器供電。變送器在電路中相當(dāng)于一個特殊的負(fù)載,特殊之處在于變送器的耗電電流在4~20mA之間根據(jù)傳感器輸出而變化。顯示儀表只需要串在電路中即可。這種變送器只需外接2根線,因而被稱為兩線制變送器。工業(yè)電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)下限為4mA,因此只要在量程范圍內(nèi),變送器至少有4mA供電。這使得兩線制傳感器的設(shè)計成為可能。    在工業(yè)應(yīng)用中,測量點一般在現(xiàn)場,而顯示設(shè)備或者控制設(shè)備一般都在控制室或控制柜上。兩者之間距離可能數(shù)十至數(shù)百米。按一百米距離計算,省去2根導(dǎo)線意味著成本降低近百元!因此在應(yīng)用中兩線制傳感器必然是

輸出為標(biāo)準(zhǔn)信號的傳感器。這個術(shù)語有時與傳感器通用。送器種類很多,體來說就是由變送器發(fā)出一種信號來給二次儀表使二次儀表顯示測量數(shù)據(jù)。     將物理測量信號或普通電信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出或能夠以通訊協(xié)議方式輸出的設(shè)備。一般分為:溫度/濕度變送器,壓力變送器,差壓變送器,液位變送器,電流變送器,電量變送器,流量變送器,重量變送器等。      變送器——遵循一個物理定律(或?qū)嶒灁?shù)學(xué)模型)將物理量的變化轉(zhuǎn)化成4-20mA等標(biāo)準(zhǔn)信號的裝置。     變送器將傳感信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號:0/4-20mADC,1-5VDC,0-10VDc    變送器:除有傳感的功能之外還有放大整形的功能,輸出為標(biāo)準(zhǔn)的控制信號.如:4-20mA     
什么是變送器的二線制和四線制信號傳輸方式?    
二線制傳輸方式中,供電電源、負(fù)載電阻、變送器是串聯(lián)的,即二根導(dǎo)線同時傳送變送器所需的電源和輸出電流信號,目前大多數(shù)變送器均為二線制變送器;四線制方式中,供電電源、負(fù)載電阻是分別與變送器相連的,即供電電源和變送器輸出信號分別用二根導(dǎo)線傳輸。   

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(fù)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,可用非常便宜的更細(xì)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極小,一般利用雙絞線就能降低干擾;兩線制與三線制必須用屏蔽線,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)更長更遠(yuǎn);    
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(jìn)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(jī)為核心的監(jiān)測系統(tǒng)則位于較遠(yuǎn)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更遠(yuǎn)。設(shè)備現(xiàn)場的環(huán)境較為惡劣,強(qiáng)電信號會產(chǎn)生各種電磁干擾,雷電感應(yīng)會產(chǎn)生強(qiáng)浪涌脈沖,在這種情況下,單片機(jī)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(yuǎn)距離可靠地傳送微小信號。
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變送模塊為核心設(shè)計了小型、價廉的穿孔型兩線制電流變送器。它具有低失調(diào)電壓(<30?μV)、低電壓漂移(<0.7μV/C°)、超低非線性度(<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4~20?mA的按線性比例變化的標(biāo)準(zhǔn)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,抗干擾能力得到極大的加強(qiáng)。  

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