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什么是两线制电流压力变送器
2012/9/18 16:06:03
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两线制是指现场变送器与节制室仪表联系仅用两根导线，这两根线既是电源线，又是旌旗灯号线。两线制与三线制(一根正电源线，两根旌旗灯号线，此中一根共GND)和四线制(两根正负电源线，两根旌旗灯号线，此中一根GND)比拟，两线制的长处是：
1、不轻易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响，可用很是便宜的更细的导线；可节流大年夜量电缆线和安装用度；
2、在电流源输出电阻足够大年夜时，经磁场耦合感应到导线环路内的电压，不会产生明显影响，因为干扰源引发的电流极小，一般操纵双绞线就可以降落干扰；两线制与三线制必须用樊篱线，樊篱线的樊篱层要妥当接地。
3、电容性干扰会导致领受器电阻有关误差，对4～20mA两线制环路，领受器电阻凡是为250Ω（取样Uout=1～5V）这个电阻小到不足以产生明显误差，是以，可以许可的电线长度比电压遥测系统更长更远；
4、各个单台示读装配或记录装配可以在电线长度不等的分歧通道间进行换接，不因电线长度的不等而造成精度的差别，实现分离汇集，分离式汇集的好处就是：分离汇集，集中节制....
5、将4mA用于零电平，使判定开路与短路或传感器破坏（0mA状况）十分便利。
6，在两线输出口很是轻易增设一两只防雷防浪涌器件，有益于安然防雷防爆。
二线制传输编制中，供电电源、负载电阻、变送器是串连的，即二根导线同时传送变送器所需的电源和输出电流旌旗灯号；三线制编制中，电源正端和旌旗灯号输出的正端，它们共用一个地线，其电流旌旗灯号是从I+和V-两端之间获得的。四线制编制中，供电电源、负载电阻是别离与变送器相连的，即供电电源和变送器输出旌旗灯号别离用二根导线传输。
四线制长处：正天SUNEST系列编码器内部颠末光耦隔离，输出的4-20mA旌旗灯号抗干扰能力强。
三线制和四线制德鲁克压力变送器均不具上述长处即将被两线制变送器所代替，从国外的行业动态及变送器心片供求量便可略知一斑，电流变送器在利用时要安装在现场设备的动力线上，而以单片机为核心的监测系统则位于较阔别设备现场的监控室里，二者一般相距几十到几百米乃至更远。设备现场的环境较为卑劣，强电旌旗灯号会产生各类电磁干扰，雷电感应会产生强浪涌脉冲，在这类环境下，单片机利用系统中碰到的一个毒手题目就是如安在卑劣环境下远间隔靠得住地传送藐小旌旗灯号。
两线制变送器件的呈现使这个题目获得了较好地解决。它把现场设备动力线的电流隔离转换成4～20mA的按线性比例改变的标准电流旌旗灯号输出，然后经由过程一对双绞线送到监测系统的输入接口上，双绞线同时也将位于监测系统的24V工作电源送到电流变送器中。测量旌旗灯号和电源在双绞线上同时传送，既省去了昂贵的传输电缆，并且旌旗灯号是以电流的情势传输，抗干扰能力获得极大年夜的加强。
电流变送器的4-20mA输出若何转换?
两线制电流变送器的输出为4～20mA，经由过程250Ω的紧密电阻转换成1～5V或2-10V的摹拟电压旌旗灯号.转换成数字旌旗灯号有多种编制，若是系统是在环境较为卑劣的产业现场持久利用，是以需考虑硬件系统工作的安然性和靠得住性。系统的输入模块采取压频转换器件LM２31将摹拟电压旌旗灯号转换成频率旌旗灯号，用光电耦合器件TL117进行摹拟量与数字量的隔离。
同时摹拟旌旗灯号措置电路与数字旌旗灯号措置电路别离利用两组自力的电源，摹拟地与数字地彼此分隔，如许可进步系统工作的安然性。操纵压频转换器件LM231也有必然的抗高频干扰的感化。
电流输出型与电压输出型有哪些好坏比较?
在单片机节制的很多利用处合，都要利用变送器来将单片机不克不及直接测量的旌旗灯号转换成单片机可以措置的电摹拟旌旗灯号，如电流变送器，德鲁克压力变送器、温度变送器、流量变送器等。
初期的变送器大年夜多为电压输出型，即将测量旌旗灯号转换为0-5V电压输出，这是运放直接输出，旌旗灯号功率0.05W，经由过程摹拟/数字转换电路转换数字旌旗灯号供单片机读取、节制。但在旌旗灯号需要远间隔传输或利用环境中电网干扰较大年夜的场合，电压输出型传感器的利用遭到了极大年夜限制，透露了抗干扰能力较差，线路耗损粉碎了精度等等等错误谬误，而两线制电流输出型变送器以其具有极高的抗干扰能力获得了遍及利用。
电压输出型变送器抗干扰能力极差，线路耗损的粉碎，谈不上精度有多高，有时输出的直流电压上还叠加有交换成分，使单片机产生误判定，节制呈现弊端，严重时还会破坏设备，输出0-5V绝对不克不及远传，远传后线路压降大年夜，切确度大年夜打扣头。此刻很多的ADC，PLC，DCS的输入旌旗灯号端口都作成两线制电流输出型变送器4-20mA的，证了然电压输出型变送器被裁减的必定趋势。
4～20mA电流输出型到接口一般有哪些措置编制?
电流输出型变送器的输出范围常常利用的有0～20mA及4～20mA两种，电流变送器输出最小电流及最大年夜电流时，别离代表电流变送器所标定的最小及最大年夜额定输出值。
下面以测量范围为以0～100A的电流变送器为例进行论述。对输出0～20mA的变送器0mA电流对应输入0A值，输出4～20mA的变送器4mA电流对应输入0A值，两类传感器的20mA电流都对应100A值。
对输出0～20mA的变送器，在电路设计上我们只需选择合适的降压电阻，在A/D转换器输入接口直接将电阻上的0-5V或0-10V电压转换为数字旌旗灯号便可，电路调试及数据措置都比较简单。但劣势是没法辨别变送器的破坏，没法辩白变送器输出开路和短路。
对输出4～20mA的变送器，电路调试及数据措置上都比较烦琐。但这类变送器可以或许在变送器线路不通时，短路时或破坏时经由过程可否检测到正常范围内的电流(正常时最小值也有4mA)，来判定电路是不是呈现故障，变送器是不是破坏，是以获得更加遍及遍及的利用。
因为4～20mA变送器输出4mA时，在取样电阻上的电压不即是0，直接经摹拟数字转换电路转换后的数字量也不为0，单片机没法直接操纵，经由过程公式计较过于复杂。是以一般的措置编制是经由过程硬件电路将4mA在取样电阻上产生的电压降消弭，再进行A/D转换。这类硬件电路首推RCV420，是一种紧密的I/V转换电路，
还有益用LM258自搭的I/V转换电路，这个电路由两线制电流变送器产生的4～20mA电流与24V和取样电阻构成电流回路，从而在取样电阻上产生一个1-5V压降，并将此电压值输入到放大年夜器LM258的3脚。电阻分压电路用来在集成电路LM258的2脚产生一个固定的电压值，用于抵消在取样电阻上4mA电流产生的压降。所以当两线制电流变送器为最小值4mA时，LM258的3脚与2脚电压差根基为0V。LM258与其相连接的电阻构成可调剂电压放大年夜电路，将两线制电流变送器电流在取样电阻上的电压值进行放大年夜并经由过程LM258的1脚输出至摹拟/数字转换电路，供单片机CPU读入，经由过程数据措置编制将两线制电流变送器的4-20mA电流在LCD/LED屏幕上以0-100A值的情势显示出来。
甚么是两线制电流变送器的6大年夜周全庇护功能：
(1)、输入过载庇护；
(2)、输出过流限制庇护；
(3)、输出电流长时候短路庇护；
(4)、两线制端口瞬态感应雷与浪涌电流TVS按捺庇护；
(5)、工作电源过压极限庇护≤35V；
(6)、工作电源反接庇护。
如何辩白真假好坏的电流电压变送器?
出产资料市场化今后，加重狠恶的竞争，真假好坏难辨，又因变送器是边沿学科，很多工程设计职员对此较陌生，有些厂家产品产业级别和平易近用商用级别指标混合（产业级的代价是平易近用商用级的2-3倍）有些厂家产品用几角钱的L24和LM431加一个线性光偶便可以做出一只变送器，不信的话您打开看看，你几百元买来的是不是是用的L24和LM431，如许的变送器送您，您敢不敢用呵！
以下述13种编制一样可用与其它变送器真假好坏的辩白
笔者试以常常利用的0.5级精度的电流电压变送器为例，从以下编制着手来辩白真假好坏。
(1)基准要稳，４mA是对应的输入零位基准，基准不稳，谈何精度线性度，冷开机３分锺内４mA的零位漂移改变不超越4.000mA0.5%以内;(即3.98-4.02mA)，负载250Ω上的压降为0.995-1.005V，国外IC心片多用昂贵的能隙基准，温漂系数每度改变10ppm；
(2)内电路总计耗损电流4mA，加整定后即是4.000mA，并且有源整流滤波放大年夜恒流电路不因原边输入改变而耗损电流也随之改变，国外IC心片采取恒流供电；
(3)当工作电压24.000V时，满量程20.000mA时，满量程20.000mA的读数不会因负载0-500Ω改变而改变;改变不超越20.000mA0.5%以内；
(4)当满量程20.000mA时，负载250Ω时，满量程20.000mA的读数不会因工作电压15.000V-30.000V改变而改变;改变不超越20.000mA0.5% 德鲁克压力变送器 以内；
(5)当原边过载时，输出电流不超越25.000mA+10%以内，不然PLC/DCS内供变送器用的24V工作电源和A/D输入箝位电路因功耗过大年夜而破坏，别的变送器内的射随输出亦因功耗过大年夜而破坏，无A/D输入箝位电路的更遭殃；
(6)当工作电压24V接反时不得破坏变送器，必须有极性庇护;
(7)当两线之间因感应雷及感应浪涌电压超越24V时要箝位，不得破坏变送器；一般在两线之间并联1-2只TVS瞬态庇护二极管1.5KE可按捺每20秒间隔一次的20毫秒脉宽的正反脉冲的冲击，瞬态承受冲击功率1.5KW-3KW;
(8)产品标示的线性度0.5％是绝对误差还是相对误差，可以按以下编制来辩白方可一目了然:合适下述指标是真的线性度0.5％.
原边输入为零时输出4mA正负0.5%(3.98-4.02mA)，负载250Ω上的压降为0.995-1.005V
原边输入10％时输出5.6mA正负0.5%(5.572-5.628mA)负载250欧姆上的压降为1.393-1.407V
原边输入25％时输出8mA正负0.5%(7.96-8.04mA)负载250Ω上的压降为1.990-2.010V
原边输入50％时输出12mA正负0.5%(11.94-12.06mA)负载250Ω上的压降为2.985-3.015V
原边输入75％时输出16mA正负0.5%(15.92-16.08mA)负载250Ω上的压降为3.980-4.020V
原边输100％时输出20mA正负0.5%(19.90-20.10mA)负载250Ω上的压降为4.975-5.025V
(9)原边输入过载时必须限流:原边输入过载大年夜于125%时输出过流限制25mA+10%(25.00-27.50mA)负载250Ω上的压降为6.250-6.875V；
(10)感应浪涌电压超越24V时有没有箝位的辩白:在两线输出端口并一个交换50V指针式表头，用交换50V接两根线去刹时碰一下两线输出端口，看有没有箝位，箝位多少伏可一目了然啦;
(11)有没有极性庇护的辩白:用指针式万用表Ω乘10K档正反测量两线输出端口，总有一次Ω阻值无穷大年夜，就有极性庇护；
(12)有没有极输出电流长时候短路庇护：原边输入100％时或过载大年夜于125%-200%时，将负载250Ω短路，测量短路庇护限制是不是在25mA+10%；
(13)产业级别和平易近用商用级别的辩白:产业级别工作温度范围是-25度到+70度，温漂系数是每度改变100ppm，即温度每度改变1度，精度改变成万分之一；平易近用商用级别工作温度范围是0度（或-10度）到+70度（或+50度），温漂系数是每度改变250ppm，即温度每度改变1度，精度改变成万分之二点五；电流电压变送器的温漂系数可以用恒温箱或凹凸温箱来实验验证较繁琐。
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