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美國(guó)fairchild仙童變送器的技術(shù)文獻(xiàn)

來(lái)源:上海橙文自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備有限公司   2018年07月25日 09:29  

美國(guó)fairchild仙童變送器的技術(shù)文獻(xiàn)
工業(yè)上普遍需要測(cè)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(hào)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(hào)的設(shè)備稱為變送器。工業(yè)上廣泛采用的是用4~20mA電流來(lái)傳輸模擬量。   采用電流信號(hào)的原因是不容易受干擾。并且電流源內(nèi)阻無(wú)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?yàn)榉辣囊螅?0mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒(méi)有取0mA的原因是為了能檢測(cè)斷線:正常工作時(shí)不會(huì)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(bào)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。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(shí)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(gè)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(jì)成為可能。    在工業(yè)應(yīng)用中,測(cè)量點(diǎn)一般在現(xiàn)場(chǎng),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(jì)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shou選

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輸出為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器。這個(gè)術(shù)語(yǔ)有時(shí)與傳感器通用。送器種類很多,體來(lái)說(shuō)就是由變送器發(fā)出一種信號(hào)來(lái)給二次儀表使二次儀表顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。     將物理測(cè)量信號(hào)或普通電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)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(gè)物理定律(或?qū)嶒?yàn)數(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(hào)的裝置。     變送器將傳感信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào):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(hào).如:4-20mA     
什么是變送器的二線制和四線制信號(hào)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(shí)傳送變送器所需的電源和輸出電流信號(hào),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(hào)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(diǎn)?    
兩線制是指現(xiàn)場(chǎng)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(hào)線。兩線制與三線制 (一根正電源線,兩根信號(hào)線,其中一根共GND) 和四線制(兩根正負(fù)電源線,兩根信號(hào)線,其中一根GND)相比,兩線制的優(yōu)點(diǎn)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(fèi)用;    
2、在電流源輸出電阻足夠大時(shí),經(jīng)磁場(chǎng)耦合感應(yīng)到導(dǎo)線環(huán)路內(nèi)的電壓,不會(huì)產(chǎn)生顯著影響,因?yàn)楦蓴_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(huì)導(dǎo)致接收器電阻有關(guān)誤差,對(duì)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(gè)電阻小到不足以產(chǎn)生顯著誤差,因此,可以允許的電線長(zhǎng)度比電壓遙測(cè)系統(tǒng)更長(zhǎng)更遠(yuǎn);    
4、各個(gè)單臺(tái)示讀裝置或記錄裝置可以在電線長(zhǎng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接,不因電線長(zhǎng)度的不等而造成精度的差異,實(shí)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(diǎn)即將被兩線制變送器所取代,從國(guó)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(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的動(dòng)力線上,而以單片機(jī)為核心的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則位于較遠(yuǎn)離設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)的環(huán)境較為惡劣,強(qiáng)電信號(hào)會(huì)產(chǎn)生各種電磁干擾,雷電感應(yīng)會(huì)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(gè)棘手問(wèn)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(hào)。
兩線制變送器件的出現(xiàn)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(shè)計(jì)了小型、價(jià)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(diǎn)。它把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)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(hào)輸出,然后通過(guò)一對(duì)雙絞線送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸入接口上,雙絞線同時(shí)也將位于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的24V工作電源送到電流變送器中。測(cè)量信號(hào)和電源在雙絞線上同時(shí)傳送,既省去了昂貴的傳輸電纜,而且信號(hào)是以電流的形式傳輸,抗干擾能力得到極大的加強(qiáng)。兩線制電流變送器原理
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