電流變送器問(wèn)題解決

一．什么是兩線(xiàn)制電流變送器?


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(＜30μV)、低電壓漂移(＜0.7μV/C°)、超低非線(xiàn)性度(＜0.01%)的特點(diǎn)。它把現場(chǎng)設備動(dòng)力線(xiàn)的電流隔離轉換成4～20mA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4～20mA，通過(guò)250Ω的精密電阻轉換成1～5V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0.05W,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。
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(＜30μV)、低電壓漂移(＜0.7μV/C°)、超低非線(xiàn)性度(＜0.01%)的特點(diǎn)。它把現場(chǎng)設備動(dòng)力線(xiàn)的電流隔離轉換成4～20mA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4～20mA，通過(guò)250Ω的精密電阻轉換成1～5V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。 電流變送器相關(guān)文章:電流變送器原理