在工業(yè)上普遍需要測量的各類非電物理量,比如說溫度、壓力、速度、角度等,都需要轉(zhuǎn)換成為模擬量電信號才可以傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蛘呤秋@示設(shè)備上。這種把物理量轉(zhuǎn)換為電信號的設(shè)備就叫做變送器。工業(yè)上最廣泛采用的就是用4~20mA電流來傳輸模擬量。
采用電流信號的原因是不容易受干擾。而且電流源內(nèi)阻無窮大,導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度,就在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米。上限是取20mA也是因為防爆的要求:20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒有取0mA的原因是為了可以檢測斷線:正常工作的時候不會低于4mA,在傳輸線因為故障斷路,環(huán)路電流降成0。一般就取2mA作為斷線報警值。
電流型變送器把物理量轉(zhuǎn)換成4~20mA電流輸出,這必須要有外電源為其供電。最典型的就是變送器需要兩根電源線,再加上兩根電流輸出線,一共要接4根線,稱之為四線制變送器。當(dāng)然,電流輸出也可以與電源公用一根線(公用VCC或者GND),可節(jié)省一根線,也就稱之為三線制變送器。
其實大家可能會注意到,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就可以。這種變送器只需外接2根線因此被稱為兩線制變送器。工業(yè)電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)下限就是4mA,因此只需要在量程范圍內(nèi),變送器至少就要有4mA供電。這使得兩線制傳感器的設(shè)計成為可能。
在工業(yè)應(yīng)用中,測量點一般在現(xiàn)場,而且顯示設(shè)備或者是控制設(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。按照一百米距離計算,省去2根導(dǎo)線意味著成本降低近百元!所以在應(yīng)用中兩線制傳感器必然是第一選擇。
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