变送器输出信号的探讨.pdfVIP

计《量与测试技术》∞年第38卷第5期 变送器输 出信号的探讨 TransmitterOutputSignalisDiscussed ， 薛文艳 (新疆计量测试研究院，新疆 乌鲁木齐 830011) 摘 要：变送器在工业上广泛使用，本文对送器输出信号的变化、种类、选择二线制的原因、变送器的原理与组成以及提高变送器可靠性采取的措施等 方面作了详细的论述 。 关键词：变送器4—20mA；结构与原理；提高变送器可靠性采取的措施 工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压 味着成本降低近百元 !因此在应用中两线制传感器必然 力、速度、流量等，都需要转换成模拟量电信号才能传输 是首选。 到几百米外的控制室或显示设备上。这种将物理量转换 两线制变送器的结构与原理 两线制变送器的原理 成电信号的设备称为变送器。 是利用了(4～20)mA信号为自身提供电源。如果变送器 工业上最广泛采用的是用(4～20)mA电流来传输模 自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。因 拟量 。采用电流信号的原因是不容易受干扰。并且 电流 此一般要求两线制变送器 自身耗电(包括传感器在 内的 源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普 全部电路)不大于 3．5mA。这 是两线制变送器的设计根 通双绞线上可以传输数百米 。早先的变送器里，输出的 本原则之一。从整体结构上来看，两线制变送器由三大 信号并不是(4～20)mA，而是 (0—1O)ma(目前还有相当 部分组成：传感器、调理电路、两线制 V／I变换器构成。 多的变送器仍然使用0mA一10mA)。在使用输出信号为 传感器将温度、压力等物理量转化为电参量，调理电路将 (0～10)mA一段时间后，人们发现环路电流值为 0mA 传感器输出的微弱或非线性的电信号进行放大、调理、转 时，无法判断是传输故障还是传输量为最小值，给工作排 化为线性的电压输出。两线制v／I变换电路根据信号调 查带来很多不便，后经国际讨论将 电流输出信号统一定 理电路的输出控制总体耗电电流；同时从环路上获得电 为(4 20)mA；上限取 20mA是因为防爆的要求 (特别对 压并稳压，供调理电路和传感器使用。 石油、化工和煤炭企业这是必须的)：20mA的电流通断引 在工业环境下，环境恶劣对变送器可靠性要求高，因 起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限常取2mA作为断 此两线制变送器的设计上需要考虑一定的保护和增强稳 线报警值。 定性措施。 电流型变送器将物理量转换成 4—20mA电流输 出， 首先是电源保护。电源接反、超压、浪涌是工业上常 必然要有外 电源为其供电。最典型的是变送器需要两根 见的电源问题。电源接反是设备安装接线时最容易发生 电源线，加上两根电流输出线，总共要接 4根线，称之为 的错误，输入口串一只二极管即可防止接反 电源时损坏 四线制变送器。当然，电流输出可以与电源公用一根线 电路 。如果输入端加一个全桥整流器，那么即使电源接 (公用VCC或者GND)，可节省一根线，称之为三线制变 反仍能正常工作。为防止雷击、静电放 电、浪涌等能量损 送器。其实大家可能注意到，(4—20)-nA电流本身就可 坏变送器，变送器人 口处可以加装一只’IvS管来吸收瞬 以为变送器供 电。变送器在电路中相当于一个特殊的负 间过压的能量。一般 Tvs电压值取 比运放极限电压略 载，特殊之处在于变送器的耗 电电流在 (4—20)rnA之间 低 ，才能起到保护作用。如