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      何為變送器?

      2011年06月24日 18:11:11人氣:1069來源:青島悅聯(lián)貿(mào)易有限公司

      何為變送器? 
       
      變送器的主要只是分以下幾個方面介紹:主要概念、主要特點(diǎn)(以兩線制為例)、分類與比較、實(shí)例分析、電容變送器的主要參數(shù)等

      主要概念

      什么叫變送器?那首先了解什么叫傳感器?傳感器是能夠受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置的總稱,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成?! ?/p>

      當(dāng)傳感器的輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時(shí),則稱為變送器
      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.如:4-20mA

      主要特點(diǎn)(以兩線制為例)
       
      兩線制是指現(xiàn)場變送器與控制室儀表僅用兩根導(dǎo)線,這兩根線既是電源線,又是信號線。兩線制與三線制 (一根正電源線,兩根信號線,其中一根共GND) 和四線制(兩根正負(fù)電源線,兩根信號線,其中一根共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)磁場耦合感應(yīng)到導(dǎo)線環(huán)路內(nèi)的電壓,不會產(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;三線制與四線制必須用屏蔽線,屏蔽線的屏蔽層要妥善接地。

         3、電容性干擾會導(dǎo)致接收器電阻有關(guān)誤差,對于4~20mA兩線制環(huán)路,接收器電阻通常為250Ω(取樣Uout=1~5V)這個電阻小到不足以產(chǎn)生顯著誤差,因此,可以允許的電線長度比電壓遙測系統(tǒng)更長更遠(yuǎn);
       
        4、各個單臺示讀裝置或記錄裝置可以在電線長度不等的不同通道間進(jìn)行換接,不因電線長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,從國外的行業(yè)動態(tài)及變送器芯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)場設(shè)備的動力線上,而以單片機(jī)為核心的監(jiān)測系統(tǒng)則位于較遠(yuǎn)離設(shè)備現(xiàn)場的監(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)場的環(huán)境較為惡劣,強(qiáng)電信號會產(chǎn)生各種電磁干擾,雷電感應(yīng)會產(chǎn)生強(qiáng)浪涌脈沖,在這種情況下,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中遇到的一個棘手問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。

        兩線制變送器件的出現(xiàn)使這個問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)場設(shè)備動力線的電流隔離轉(zhuǎn)換成4~20 mA的按線性比例變化的標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出,然后通過一對雙絞線送到監(jiān)測系統(tǒng)的輸入接口上,雙絞線同時(shí)也將位于監(jiān)測系統(tǒng)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*力得到極大的加強(qiáng)                               

      分類與比較

      將物理測量信號或普通電信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號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。

      實(shí)例分析

      以丈量范圍為以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(yīng)輸入0A值,輸出4~20mA的變送器4mA電流對應(yīng)輸入0A值,兩類傳感器的20mA電流都對應(yīng)100A值。

         對于輸出0~20mA的變送器,在電路設(shè)計(jì)上我們只需選擇合適的降壓電阻,在A/D轉(zhuǎn)換器輸入接口直接將電阻上的0-5V或0-10V電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號即可,電路調(diào)試及數(shù)據(jù)處理都比較簡樸。但劣勢是無法判別變送器的損壞,無法辨別變送器輸出開路和短路。
       
        對于輸出4~20mA的變送器,電路調(diào)試及數(shù)據(jù)處理上都比較啰嗦。但這種變送器能夠在變送器線路不通時(shí),短路時(shí)或損壞時(shí)通過能否檢測到正常范圍內(nèi)的電流(正常時(shí)zui小值也有4mA),來判定電路是否泛起故障,變送器是否損壞,因此得到更為廣泛普遍的使用。
       
        因?yàn)?~20mA變送器輸出4mA時(shí),在取樣電阻上的電壓不即是0,直接經(jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量也不為0,單片機(jī)無法直接利用,通過公式計(jì)算過于復(fù)雜。因此一般的處理方法是通過硬件電路將4mA在取樣電阻上產(chǎn)生的電壓降消除,再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。這類硬件電路*RCV420,是一種精密的I/V轉(zhuǎn)換電路,還有應(yīng)用LM258自搭的I/V轉(zhuǎn)換電路,這個電路由兩線制電流變送器產(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。電阻分壓電路用來在集成電路LM258的2腳產(chǎn)生一個固定的電壓值,用于抵消在取樣電阻上4mA電流產(chǎn)生的壓降。所以當(dāng)兩線制電流變送器為zui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(gòu)成可調(diào)整電壓放大電路,將兩線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LM258的1腳輸出至模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路,供單片機(jī)CPU讀入,通過數(shù)據(jù)處理方法將兩線制電流變送器的4-20mA電流在LCD/LED屏幕上以0-100A值的形式顯示出來。
       
       

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