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变送器八问八答

什么是变送器的二线制和四线制信号传输方式?……什么是……二线制传输方式中,供电电源、负载电阻、变送器是串联的,即二根导线同时传…

什么是变送器的二线制和四线制信号传输办法?……什么是……

二线制传输办法中,供电电源、负载电阻、变送器是串联的,即二根导线一起传送变送器所需的电源和输出电流信号,现在大多数变送器均为二线制变送器;四线制办法中,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信号别离用二根导线传输。……请看变送器八问八答

一.什么是两线制电流变送器?
什么是两线制?两线制有什么长处?
两线制是指现场变送器与操控室外表联络仅用两根导线,这两根线既是电源线,又是信号线。两线制与三线制(一根正电源线,两根信号线,其间一根共GND) 和四线制(两根正负电源线,两根信号线,其间一根GND)比较,两线制的长处是:
1、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响,可用十分廉价的更细的导线;可节约许多电缆线和设备费用;
2、在电流源输出电阻足够大时,经磁场耦合感应到导线环路内的电压,不会发生明显影响,因为搅扰源引起的电流极小,一般运用双绞线就能下降搅扰;两线制与三线制有必要用屏蔽线,屏蔽线的屏蔽层要妥善接地。
3、电容性搅扰会导致接收器电阻有关差错,关于4~20mA两线制环路,接收器电阻一般为250Ω(取样Uout=1~5V)这个电阻小到不足以发生明显差错,因而,能够答应的电线长度比电压遥测体系更长更远;

4、各个单台示读设备或记载设备能够在电线长度不等的不同通道间进行换接,不因电线长度的不等而构成精度的差异,完成涣散收集, 涣散式收集的长处便是:涣散收集,集中操控….
5、将4mA用于零电平,使判别开路与短路或传感器损坏(0mA状况)十分便利。
6,在两线输出口十分简单增设一两只防雷防浪涌器材,有利于安全防雷防爆。
三线制和四线制变送器均不具上述长处行将被两线制变送器所替代,从国外的行业动态及变送器心片供求量即可略知一斑,电流变送器在运用时要设备在现场设备的动力线上,而以单片机为中心的监测体系则坐落较远离设备现场的监控室里,两者一般相距几十到几百米乃至更远。设备现场的环境较为恶劣,强电信号会发生各种电磁搅扰,雷电感应会发生强浪涌脉冲,在这种情况下,单片机运用体系中遇到的一个扎手问题便是如安在恶劣环境下远距离可靠地传送细小信号。
两线制变送器材的呈现使这个问题得到了较好地处理。咱们以DH4-20变送模块为中心规划了小型、价廉的穿孔型两线制电流变送器。它具有低失调电压(<30μV)、低电压漂移(<0.7μV/C°)、超低非线性度(<0.01%)的特色。它把现场设备动力线的电流阻隔转化成4~20mA的按线性份额改变的规范电流信号输出,然后经过一对双绞线送到监测体系的输入接口上,双绞线一起也将坐落监测体系的24V作业电源送到电流变送器中。丈量信号和电源在双绞线上一起传送,既省去了贵重的传输电缆,并且信号是以电流的方式传输,抗搅扰才能得到极大的加强。

二.电流变送器的4-20mA输出怎么转化?
两线制电流变送器的输出为4~20 mA,经过250 Ω的精细电阻转化成1~5V或2-10V的模仿电压信号.转化成数字信号有多种办法,假如体系是在环境较为恶劣的工业现场长期运用,因而需考虑硬件体系作业的安全性和可靠性。体系的输入模块选用压频转化器材LM231将模仿电压信号转化成频率信号,用光电耦合器件TL117进行模仿量与数字量的阻隔。
一起模仿信号处理电路与数字信号处理电路别离运用两组独立的电源,模仿地与数字地彼此分隔,这样可进步体系作业的安全性。运用压频转化器材LM231也有必定的抗高频搅扰的效果。

三.电流输出型与电压输出型有哪些好坏比较?
在单片机操控的许多运用场合,都要运用变送器来将单片机不能直接丈量的信号转化成单片机能够处理的电模仿信号,如电流变送器,压力变送器、温度变送器、流量变送器等。
前期的变送器大多为电压输出型,行将丈量信号转化为0-5V电压输出,这是运放直接输出,信号功率<0.05W,经过模仿/数字转化电路转化数字信号供单片机读取、操控。但在信号需求远距离传输或运用环境中电网搅扰较大的场合,电压输出型传感器的运用受到了极大约束,暴露了抗搅扰才能较差,线路损耗损坏了精度等等等缺陷,而两线制电流输出型变送器以其具有极高的抗搅扰才能得到了广泛运用。
电压输出型变送器抗搅扰才能极差,线路损耗的损坏,谈不上精度有多高,有时输出的直流电压上还叠加有沟通成分,使单片机发生误判别,操控呈现过错,严峻时还会损坏设备,输出0-5V肯定不能远传,远传后线路压降大,精确度大打折扣。现在许多的ADC,PLC,DCS的输入信号端口都作成两线制电流输出型变送器4-20mA的,证明了电压输出型变送器被筛选的必然趋势。

四.4~20mA电流输出型到接口一般有哪些处理办法?
电流输出型变送器的输出规模常用的有0~20mA及4~20mA两种,电流变送器输出最小电流及最大电流时,别离代表电流变
送器所标定的最小及最大额外输出值。
下面以丈量规模为以0~100A的电流变送器为例进行叙说。关于输出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。
关于输出0~20mA的变送器,在电路规划上咱们只需挑选适宜的降压电阻,在A/D转化器输入接口直接将电阻上的0-5V或0-10V电压转化为数字信号即可,电路调试及数据处理都比较简单。但下风是无法判别变送器的损坏,无法区分变送器输出开路和短路。
关于输出4~20mA的变送器,电路调试及数据处理上都比较烦琐。但这种变送器能够在变送器线路不通时,短路时或损坏时经过能否检测到正常规模内的电流(正常时最小值也有4mA),来判别电路是否呈现毛病,变送器是否损坏,因而得到更为广泛遍及的运用。
因为4~20mA变送器输出4mA时,在取样电阻上的电压不等于0,直接经模仿数字转化电路转化后的数字量也不为0,单片机无法直接运用,经过公式核算过于杂乱。因而一般的处理办法是经过硬件电路将4mA在取样电阻上发生的电压降消除,再进行A/D转化。这类硬件电路首推RCV420,是一种精细的I/V转化电路,

还有运用LM258自搭的I/V转化电路,这个电路由两线制电流变送器发生的4~20mA电流与24V以及取样电阻构成电流回路,从而在取样电阻上发生一个1-5V压降,并将此电压值输入到扩大器LM258的3脚。电阻分压电路用来在集成电路LM258的2脚发生一个固定的电压值,用于抵消在取样电阻上4mA电流发生的压降。所以当两线制电流变送器为最小值4mA时,LM258的3脚与2脚电压差根本为0V。LM258与其相连接的电阻构成可调整电压扩大电路,将两线制电流变送器电流在取样电阻上的电压值进行扩大并经过LM258的1脚输出至模仿/数字转化电路,供单片机CPU读入,经过数据处理办法将两线制电流变送器的4-20mA电流在LCD/LED屏幕上以0-100A值的方式显示出来。(图2)

五.什么是两线制电流变送器的6大全面维护功用:
(1)、输入过载维护;
(2)、输出过流约束维护;
(3)、输出电流长期短路维护
(4)、两线制端口瞬态感应雷与浪涌电流TVS按捺维护;
(5)、作业电源过压极限维护≤35V;
(6)、作业电源反接维护。

六.怎样区分真假好坏的电流电压变送器?
生产资料市场化今后,加重剧烈的竞赛,真假好坏难辨,又因变送器是边缘学科,许多工程规划人员对此较生疏,有些厂家产品工业等级和民用商用等级目标混杂(工业级的价格是民用商用级的2-3倍)有些厂家产品用几角钱的LM324和LM431就能够做出一只变送器,不信的话您翻开看看,你几百元买来的是不是用的LM324和LM431,这样的变送器送您,您敢不敢用呵!
笔者试以常用的0.5级精度的电流电压变送器为例,从以下办法着手来区分真假好坏。
(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心片多用贵重的能隙基准,温漂系数每度改变10ppm;
(2)内电路总计耗费电流<4mA,加整定后等于4.000mA,并且有源整流滤波扩大恒流电路不因原边输入改变而耗费电流也随之改变,国外IC心片选用恒流供电;
(3)当作业电压24.000V时,满量程20.000mA时,满量程20.000mA的读数不会因负载0-700Ω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的读数不会因作业电压15.000V-30.000V改变而改变;改变不超越20.000mA0.5%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作业电源和A/D输入箝位电路因功耗过大而损坏,别的变送器内的射随输出亦因功耗过大而损坏,无A/D输入箝位电路的更遭殃;
(6)当作业电压24V接反时不得损坏变送器,有必要有极性维护;
(7)当两线之间因感应雷及感应浪涌电压超越24V时要箝位,不得损坏变送器;一般在两线之间并联1-2只TVS瞬态维护二极管1.5KE可按捺每20秒距离一次的20毫秒脉宽的正反脉冲的冲击,瞬态接受冲击功率1.5KW-3KW;
(8)产品标明的线性度0.5%是肯定差错仍是相对差错,能够按以下办法来区分方可一望而知:契合下述目标是真的线性度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)原边输入过载时有必要限流:原边输入过载大于125%时输出过流约束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时有无箝位的区分:在两线输出端口并一个沟通50V指针式表头,用沟通50V接两根线去瞬间碰一下两线输出端口,看有无箝位,箝位多少伏可一望而知啦;
(11)有无极性维护的区分:用指针式万用表Ω乘10K档正反丈量两线输出端口,总有一次Ω阻值无限大,就有极性维护;
(12)有无极输出电流长期短路维护:原边输入100%时或过载大于125%-200%时,将负载250Ω短路,丈量短路维护约束是否在25mA+10%;
(13)工业等级和民用商用等级的区分:工业等级作业温度规模是-25度到+70度,温漂系数是每度改变100ppm,即温度每度改变1度,精度改变为万分之一;民用商用等级作业温度规模是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,精度改变为万分之二点五;电流电压变送器的温漂系数能够用恒温箱或高低温箱来实验验证较繁琐。
上述13种办法相同可用与其它变送器真假好坏的区分。

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