如何解決電流變送器的問題

一．什么是兩線制電流變送器?
　　 兩線制是指現(xiàn)場變送器與控制室儀表聯(lián)系jin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fei 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(huì)產(chǎn)生顯著影響，因?yàn)楦蓴_源引起的電流ji小，一般利用雙絞線就能降低干擾；兩線制與三線制bixu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，可以允許的電線長度比電壓遙測系統(tǒng)更長更遠(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fei 常容易增設(shè)一兩只防雷防浪涌器件,有利于an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(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)場設(shè)備的動(dòng)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(huì)產(chǎn)生ge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)棘手問題就是如何在惡劣環(huán)境下遠(yuǎn)距離可kao地傳送微小信號。

　　兩線制變送器件的出現(xiàn)使這個(gè)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 te點(diǎn)。它把現(xiàn)場設(shè)備動(dòng)力線的電流隔li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，抗干擾能力得到j(luò)i大的加強(qiáng)。兩線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(zhuǎn)換?

　　兩線制電流變送器的輸出為4～20 mA，通過250 Ω的精密電阻轉(zhuǎn)換成1～5 V或2-10V的模擬電壓信號.轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號有多種方法，如果系統(tǒng)是在環(huán)境較為惡劣的工業(yè)現(xiàn)場長期使用，因此需考慮硬件系統(tǒng)工作的an全性和可kao性。系統(tǒng)的輸入模塊采用壓頻轉(zhuǎn)換器件LM２31將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成頻率信號，用光電耦合器件TL117進(jìn)行模擬量與數(shù)字量的隔li。

　　同時(shí)模擬信號處理電路與數(shù)字信號處理電路分別使用兩組du立的電源，模擬地與數(shù)字地相互分開，這樣可ti gao系統(tǒng)工作的an全性。利用壓頻轉(zhuǎn)換器件LM231也有一ding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(jī)控制的許多應(yīng)用場合,都要使用變送器來將單片機(jī)不能直接測量的信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)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(zhuǎn)換為0-5V電壓輸出，這是運(yùn)放直接輸出,信號功率<0.05W,通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換數(shù)字信號供單片機(jī)讀取、控制。但在信號需要遠(yuǎn)距離傳輸或使用環(huán)境中電網(wǎng)干擾較大的場合，電壓輸出型傳感器的使用受到了ji大限制，暴露了抗干擾能力較差,線路損耗破壞了精度等等等缺點(diǎn)，而兩線制電流輸出型變送器以其具有ji高的抗干擾能力得到了廣fan應(yīng)用。

　　電壓輸出型變送器抗干擾能力ji差，線路損耗的破壞,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(jī)產(chǎn)生誤判斷，控制出現(xiàn)錯(cuò)誤，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞設(shè)備，輸出０－５Ｖjue對不能遠(yuǎn)傳，遠(yuǎn)傳后線路壓降大， jing確度大打折扣�，F(xiàn)在很多的ADC,PLC,DCS的輸入信號端口都作成兩線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bi然趨勢