您不知道的關(guān)于變送器相關(guān)的問(wèn)題

變送器相關(guān)問(wèn)題

　　公司擁有現代化的傳感器生產(chǎn)線(xiàn)，通過(guò)引進(jìn)國外生產(chǎn)技術(shù)，結合先進(jìn)的管理理念，制造品質(zhì)一流的傳感器

        什么是變送器的二線(xiàn)制和四線(xiàn)制信號傳輸方式?
    二線(xiàn)制傳輸方式中，供電電源、負載電阻、變送器是串聯(lián)的，即二根導線(xiàn)同時(shí)傳送變送器所需的電源和輸出電流信號，目前大多數變送器均為二線(xiàn)制變送器；四線(xiàn)制方式中，供電電源、負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線(xiàn)傳輸。......請看變送器八問(wèn)八答。
 
    一．什么是兩線(xiàn)制電流變送器?
    什么是兩線(xiàn)制?兩線(xiàn)制有什么優(yōu)點(diǎn)?
    兩線(xiàn)制是指現場(chǎng)變送器與控制室儀表聯(lián)系僅用兩根導線(xiàn)，這兩根線(xiàn)既是電源線(xiàn)，又是信號線(xiàn)。兩線(xiàn)制與三線(xiàn)制  (一根正電源線(xiàn)，兩根信號線(xiàn),其中一根共GND)  和四線(xiàn)制(兩根正負電源線(xiàn)，兩根信號線(xiàn),其中一根GND)相比，兩線(xiàn)制的優(yōu)點(diǎn)是：

    1、不易受寄生熱電偶和沿電線(xiàn)電阻壓降和溫漂的影響，可用非常便宜的更細的導線(xiàn)；可節省大量電纜線(xiàn)和安裝費用；

    2、在電流源輸出電阻足夠大時(shí)，經(jīng)磁場(chǎng)耦合感應到導線(xiàn)環(huán)路內的電壓，不會(huì )產(chǎn)生顯著(zhù)影響，因為干擾源引起的電流極小，一般利用雙絞線(xiàn)就能降低干擾；兩線(xiàn)制與三線(xiàn)制必須用屏蔽線(xiàn),屏蔽線(xiàn)的屏蔽層要妥善接地。

    3、電容性干擾會(huì )導致接收器電阻有關(guān)誤差，對于4～20mA兩線(xiàn)制環(huán)路，接收器電阻通常為250Ω（取樣Uout=1～5V）這個(gè)電阻小到不足以產(chǎn)生顯著(zhù)誤差，因此，可以允許的電線(xiàn)長(cháng)度比電壓遙測系統更長(cháng)更遠；

    4、各個(gè)單臺示讀裝置或記錄裝置可以在電線(xiàn)長(cháng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接，不因電線(xiàn)長(cháng)度的不等而造成精度的差異，實(shí)現分散采集，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(kāi)路與短路或傳感器損壞（0mA狀態(tài)）十分方便。

    6,在兩線(xiàn)輸出口非常容易增設一兩只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。

    三線(xiàn)制和四線(xiàn)制變送器均不具上述優(yōu)點(diǎn)即將被兩線(xiàn)制變送器所取代，從國外的行業(yè)動(dòng)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(shí)要安裝在現場(chǎng)設備的動(dòng)力線(xiàn)上，而以單片機為核心的監測系統則位于較遠離設備現場(chǎng)的監控室里，兩者一般相距幾十到幾百米甚至更遠。設備現場(chǎng)的環(huán)境較為惡劣，強電信號會(huì )產(chǎn)生各種電磁干擾，雷電感應會(huì )產(chǎn)生強浪涌脈沖，在這種情況下，單片機應用系統中遇到的一個(gè)棘手問(wèn)題就是如何在惡劣環(huán)境下遠距離可靠地傳送微小信號。

    兩線(xiàn)制變送器件的出現使這個(gè)問(wèn)題得到了較好地解決。我們以DH4-20變送模塊為核心設計了小型、價(jià)廉的穿孔型兩線(xiàn)制電流變送器。它具有低失調電壓(＜30 μV)、低電壓漂移(＜μV/C°)、超低非線(xiàn)性度(＜%)的特點(diǎn)。它把現場(chǎng)設備動(dòng)力線(xiàn)的電流隔離轉換成4～20 mA的按線(xiàn)性比例變化的標準電流信號輸出，然后通過(guò)一對雙絞線(xiàn)送到監測系統的輸入接口上，雙絞線(xiàn)同時(shí)也將位于監測系統的24V工作電源送到電流變送器中。測量信號和電源在雙絞線(xiàn)上同時(shí)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。兩線(xiàn)制電流變送器原理如(圖1)所示。
 
    二.電流變送器的4-20mA輸出如何轉換?
    兩線(xiàn)制電流變送器的輸出為4～20 mA，通過(guò)250 Ω的精密電阻轉換成1～5 V或2-10V的模擬電壓信號.轉換成數字信號有多種方法，如果系統是在環(huán)境較為惡劣的工業(yè)現場(chǎng)長(cháng)期使用，因此需考慮硬件系統工作的安全性和可靠性。系統的輸入模塊采用壓頻轉換器件LM２31將模擬電壓信號轉換成頻率信號，用光電耦合器件TL117進(jìn)行模擬量與數字量的隔離。

    同時(shí)模擬信號處理電路與數字信號處理電路分別使用兩組獨立的電源，模擬地與數字地相互分開(kāi)，這樣可提高系統工作的安全性。利用壓頻轉換器件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用場(chǎng)合,都要使用變送器來(lái)將單片機不能直接測量的信號轉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，即將測量信號轉換為0-5V電壓輸出，這是運放直接輸出,信號功率<,通過(guò)模擬/數字轉換電路轉換數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(chǎng)合，電壓輸出型傳感器的使用受到了極大限制，暴露了抗干擾能力較差,線(xiàn)路損耗破壞了精度等等等缺點(diǎn)，而兩線(xiàn)制電流輸出型變送器以其具有極高的抗干擾能力得到了廣泛應用。
 

       電壓輸出型變送器抗干擾能力極差，線(xiàn)路損耗的破壞,談不上精度有多高,有時(shí)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，控制出現錯誤，嚴重時(shí)還會(huì )損壞設備，輸出０－５Ｖ絕對不能遠傳，遠傳后線(xiàn)路壓降大，精確度大打折扣?，F在很多的ADC,PLC,DCS的輸入信號端口都作成兩線(xiàn)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，電流變送器輸出最小電流及最大電流時(shí)，分別代表電流變送器所標定的最小及最大額定輸出值。

    下面以測量范圍為以0～１００Ａ的電流變送器為例進(jìn)行敘述。對于輸出0～20mA的變送器0mA電流對應輸入０Ａ值，輸出4～20mA的變送器4mA電流對應輸入0Ａ值，兩類(lèi)傳感器的20mA電流都對應１００Ａ值。

    對于輸出0～20mA的變送器，在電路設計上我們只需選擇合適的降壓電阻，在A(yíng)/D轉換器輸入接口直接將電阻上的０－５Ｖ或０－１０Ｖ電壓轉換為數字信號即可，電路調試及數據處理都比較簡(jiǎn)單。但劣勢是無(wú)法判別變送器的損壞,無(wú)法辨別變送器輸出開(kāi)路和短路。

        對于輸出4～20mA的變送器，電路調試及數據處理上都比較煩瑣。但這種變送器能夠在變送器線(xiàn)路不通時(shí),短路時(shí)或損壞時(shí)通過(guò)能否檢測到正常范圍內的電流(正常時(shí)最小值也有4mA)，來(lái)判斷電路是否出現故障，變送器是否損壞,因此得到更為廣泛普遍的使用。

        由于4～20mA變送器輸出4mA時(shí)，在取樣電阻上的電壓不等于0，直接經(jīng)模擬數字轉換電路轉換后的數字量也不為0，單片機無(wú)法直接利用，通過(guò)公式計算過(guò)于復雜。因此一般的處理方法是通過(guò)硬件電路將4mA在取樣電阻上產(chǎn)生的電壓降消除，再進(jìn)行A/D轉換。這類(lèi)硬件電路首推RCV420,是一種精密的I/V轉換電路,還有應用LM258自搭的I/V轉換電路,這個(gè)電路由兩線(xiàn)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(gè)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(lái)在集成電路LM258的2腳產(chǎn)生一個(gè)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(xiàn)制電流變送器為最小值4mA時(shí)，LM258的3腳與2腳電壓差基本為0V。LM258與其相連接的電阻構成可調整電壓放大電路，將兩線(xiàn)制電流變送器電流在取樣電阻上的電壓值進(jìn)行放大并通過(guò)LM258的1腳輸出至模擬/數字轉換電路，供單片機CPU讀入，通過(guò)數據處理方法將兩線(xiàn)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(lái)。 

    五.什么是兩線(xiàn)制電流變送器的6大全面保護功能：
    (1)、輸入過(guò)載保護；
    (2)、輸出過(guò)流限制保護；
    (3)、輸出電流長(cháng)時(shí)間短路保護；
    (4)、兩線(xiàn)制端口瞬態(tài)感應雷與浪涌電流TVS抑制保護；
    (5)、工作電源過(guò)壓極限保護&le;35V；
    (6)、工作電源反接保護。

    六.怎樣辨別真假優(yōu)劣的電流電壓變送器?
    生產(chǎn)資料市場(chǎng)化以后，加劇激烈的競爭，真假優(yōu)劣難辨，又因變送器是邊緣學(xué)科，很多工程設計人員對此較陌生，有些廠(chǎng)家產(chǎn)品工業(yè)級別和民用商用級別指標混淆（工業(yè)級的價(jià)格是民用商用級的2-3倍）有些廠(chǎng)家產(chǎn)品用幾角錢(qián)的LM324和LM431就可以做出一只變送器，不信的話(huà)您打開(kāi)看看，你幾百元買(mǎi)來(lái)的是不是用的LM324和LM431，這樣的變送器送您，您敢不敢用呵！

    筆者試以常用的級精度的電流電壓變送器為例，從以下方法著(zhù)手來(lái)辨別真假優(yōu)劣。
    (1)基準要穩,４mA是對應的輸入零位基準，基準不穩，談何精度線(xiàn)性度，冷開(kāi)機３分鍾內４mA的零位漂移變化不超過(guò)%以?xún)?(即),負載250&Omega;上的壓降為，國外IC心片多用昂貴的能隙基準，溫漂系數每度變化10ppm；
    (2)內電路總計消耗電流<4mA,加整定后等于,而且有源整流濾波放大恒流電路不因原邊輸入變化而消耗電流也隨之變化，國外IC心片采用恒流供電；
    (3)當工作電壓時(shí),滿(mǎn)量程時(shí),滿(mǎn)量程的讀數不會(huì )因負載0-700&Omega;變化而變化;變化不超過(guò)%以?xún)龋?br style="text-align: left;"/>     (4)當滿(mǎn)量程時(shí),負載250&Omega;時(shí),滿(mǎn)量程的讀數不會(huì )因工作電壓變化而變化;變化不超過(guò)%以?xún)龋?br style="text-align: left;"/>     (5)當原邊過(guò)載時(shí)，輸出電流不超過(guò)+10%以?xún)?，否則PLC/DCS內供變送器用的24V工作電源和A/D輸入箝位電路因功耗過(guò)大而損壞，另外變送器內的射隨輸出亦因功耗過(guò)大而損壞，無(wú)A/D輸入箝位電路的更遭殃；
    (6)當工作電壓24V接反時(shí)不得損壞變送器,必須有極性保護;
    (7)當兩線(xiàn)之間因感應雷及感應浪涌電壓超過(guò)24V時(shí)要箝位,不得損壞變送器；一般在兩線(xiàn)之間并聯(lián)1-2只TVS瞬態(tài)保護二極管 可抑制每20秒間隔一次的20毫秒脈寬的正反脈沖的沖擊,瞬態(tài)承受沖擊功率;
    (8)產(chǎn)品標示的線(xiàn)性度％是絕對誤差還是相對誤差,可以按以下方法來(lái)辨別方可一目了然:符合下述指標是真的線(xiàn)性度％.
 原邊輸入為零時(shí)輸出４mＡ正負%(),負載250&Omega;上的壓降為
 原邊輸入10％時(shí)輸出Ａ正負%()負載250歐姆上的壓降為
 原邊輸入25％時(shí)輸出8mＡ正負%()負載250&Omega;上的壓降為 
 原邊輸入50％時(shí)輸出12mＡ正負%()負載250&Omega;上的壓降為 
 原邊輸入75％時(shí)輸出16mＡ正負%()負載250&Omega;上的壓降為  
 原邊輸100％時(shí)輸出20mＡ正負%()負載250&Omega;上的壓降為 
 (9)原邊輸入過(guò)載時(shí)必須限流:原邊輸入過(guò)載大于125%時(shí)輸出過(guò)流限制25mＡ+10%()負載250&Omega;上的壓降為；
   (10)感應浪涌電壓超過(guò)24V時(shí)有無(wú)箝位的辨別:在兩線(xiàn)輸出端口并一個(gè)交流50V指針式表頭,用交流50V接兩根線(xiàn)去瞬間碰一下兩線(xiàn)輸出端口,看有無(wú)箝位,箝位多少伏可 一目了然啦;
    (11)有無(wú)極性保護的辨別:用指針式萬(wàn)用表&Omega;乘10K檔正反測量?jì)删€(xiàn)輸出端口,總有一次&Omega;阻值無(wú)限大,就有極性保護；
    (12)有無(wú)極輸出電流長(cháng)時(shí)間短路保護：原邊輸入100％時(shí)或過(guò)載大于125%-200%時(shí)，將負載250&Omega;短路，測量短路保護限制是否在25mＡ+10%；
    (13)工業(yè)級別和民用商用級別的辨別:工業(yè)級別工作溫度范圍是-25度到＋７０度，溫漂系數是每度變化１００ppm,即溫度每度變化１度,精度變化為萬(wàn)分之一；民用商用級別工作溫度范圍是０度（或-10度）到＋７０度（或+50度）,溫漂系數是每度變化25０ppm,即溫度每度變化１度,精度變化為萬(wàn)分之二點(diǎn)五；電流電壓變送器的溫漂系數可以用恒溫箱或高低溫箱來(lái)試驗驗證較繁瑣。
 上述13種方法同樣可用與其它變送器真假優(yōu)劣的辨別。
 
   七．能舉例說(shuō)明某品牌工業(yè)級別的級精度的電流變送器技術(shù)參數有哪些嗎？

   1.精度：優(yōu)于% ；
   2.非線(xiàn)性失真：優(yōu)于 %；
   3.額定工作電壓：+24V&plusmn;20% ，極限工作電壓：&le;35V ；
   4.電源功耗：靜態(tài)4mA，動(dòng)態(tài)時(shí)相等與環(huán)路電流，內部限制25mA+10%；
   5.額定輸入：5A?。?KA（38個(gè)規格）；
   6.穿孔穿芯圓孔直徑：８、９、１２、２０、２５、３０mm；
   7.輸出形式：兩線(xiàn)制DC4～20mA；
   8.輸出電流溫漂系數：&le;50ppm/℃； 
   9.響應時(shí)間：&le; 100mS；
   10.輸入/輸出絕緣隔離強度：>AC3000V、1min、1mA；
   11.輸出負載電阻：RL＝V+－10V／　?。?amp;Omega; )；
 　注:(1)標準V+24V時(shí)負載阻抗為700&Omega;；
      (2)RL＝250&Omega; 轉換１～５Ｖ的電阻 ＋ 兩根傳輸線(xiàn)路總銅阻。
      12.輸入過(guò)載保護:30倍1min；
      13.輸出過(guò)流限制保護：內部限制25mA+10%；
　 注:(1)國際標準輸出過(guò)流限制保護：內部限制25mA+10%；
      (2)可按客戶(hù)要求定制：內部限制22mA+10%，24mA+10% 。
14.兩線(xiàn)端口瞬態(tài)感應雷與浪涌電流TVS抑制保護能力：TVS抑制沖擊電流35A/20ms/；
15.兩線(xiàn)端口設置有＋２４Ｖ電源反接保護；
16.輸出電流設置有長(cháng)時(shí)間短路保護限制；內部限制25mA+10%；
17.工作環(huán)境： -40℃－80℃，10%－90%RH；
18.貯存溫度： -50℃－85℃；
19.執行標準：GB/T13850－1998；
20.系列型號，規格，接線(xiàn)示意圖，產(chǎn)品外形，產(chǎn)品照片，安全注意事項。
 
    八.能舉例說(shuō)明某品牌工業(yè)級別的級精度的電流變送器主要特點(diǎn)有哪些嗎？

    1.專(zhuān)為電力自動(dòng)化５０／６０Hz交流電流測量而設計的真有效值兩線(xiàn)制變送器； 
    2.采用單匝穿孔穿芯式結構，將電流互感器和電流變送器兩部分組合為一體化設計； 
    3.具有6大全面保護功能：
   (1)、輸入過(guò)載保護；
   (2)、輸出過(guò)流限制保護；
   (3)、輸出電流長(cháng)時(shí)間短路保護；
   (4)、兩線(xiàn)制端口瞬態(tài)感應雷與浪涌電流TVS抑制保護；
   (5)、工作電源過(guò)壓極限保護&le;35V；
   (6)、工作電源反接保護。
4.兩線(xiàn)制輸出接線(xiàn)是當前模擬量串口中最先進(jìn)的輸出方式，具有6大優(yōu)點(diǎn)；
(1)、不易受寄生熱電偶和沿電線(xiàn)電阻壓降和溫漂的影響，可用非常便宜的更細的雙絞線(xiàn)導線(xiàn)；
(2)、在電流源輸出電阻足夠大時(shí)，經(jīng)磁場(chǎng)耦合感應到導線(xiàn)環(huán)路內的電壓，不會(huì )產(chǎn)生顯著(zhù)影響，因為干擾源引起的電流極小，一般情況利用雙絞線(xiàn)就能降低干擾；
(3)、電容性干擾會(huì )導致接收器電阻有關(guān)誤差，對于4-20mA兩線(xiàn)制環(huán)路，接收器電阻通常為250&Omega;（取樣Uout=1～5V）這個(gè)電阻小到不足以產(chǎn)生顯著(zhù)誤差，因此，可以允許的電線(xiàn)長(cháng)度比電壓遙測系統更長(cháng)更遠；
(4)、各個(gè)單臺示讀裝置或記錄裝置可以在電線(xiàn)長(cháng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接，不因電線(xiàn)長(cháng)度的不等造成精度的差異；
(5)、將4mA用于零電平，使判斷輸送線(xiàn)開(kāi)路或傳感器損壞（0mA狀態(tài)）十分方便。
(6),在兩線(xiàn)輸出口容易增設防浪涌,防雷器件,有利于安全防雷防爆。   
5.原副邊高度絕緣隔離； 
6.高可靠性，高穩定性，高性?xún)r(jià)比； 
7.特別適用發(fā)電機、電動(dòng)機、低壓配電柜、空調、風(fēng)機、路燈等負載電流的智能監控系統。
8.超低功耗，單只靜態(tài)時(shí),滿(mǎn)量程功耗為,輸出電流內部限制功耗為。

　　力準-專(zhuān)注力值測量技術(shù)的研究與應用。

　　力準-專(zhuān)注力值測量與控制30多年。

　　力準傳感專(zhuān)注傳感器品質(zhì)。