美國(guó)fairchild仙童變送器技術(shù)指南
工業(yè)上普遍需要測(cè)量各類(lèi)非電物理量，例如溫度、壓力、速度、角度等，都需要轉(zhuǎn)換成模擬量電信號(hào)才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的設(shè)備稱(chēng)為變送器。工業(yè)上zui廣泛采用的是用4~20mA電流來(lái)傳輸模擬量。采用電流信號(hào)的原因是不容易受干擾。并且電流源內(nèi)阻無(wú)窮大，導(dǎo)線(xiàn)電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，在普通雙絞線(xiàn)上可以傳輸數(shù)百米。上限取20mA是因?yàn)榉辣囊螅?0mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒(méi)有取0mA的原因是為了能檢測(cè)斷線(xiàn)：正常工作時(shí)不會(huì)低于4mA，當(dāng)傳輸線(xiàn)因故障斷路，環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線(xiàn)報(bào)警值。電流型變送器將物理量轉(zhuǎn)換成4~20mA電流輸出，必然要有外電源為其供電。zui典型的是變送器需要兩根電源線(xiàn)，加上兩根電流輸出線(xiàn)，共要接4根線(xiàn)，稱(chēng)之為四線(xiàn)制變送器。當(dāng)然，電流輸出可以與電源公用一根線(xiàn)（公用VCC或者GND），可節(jié)省一根線(xiàn)，稱(chēng)之為三線(xiàn)制變送器。    其實(shí)大家可能注意到， 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(gè)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即可。這種變送器只需外接2根線(xiàn)，因而被稱(chēng)為兩線(xiàn)制變送器。工業(yè)電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)下限為4mA，因此只要在量程范圍內(nèi)，變送器至少有4mA供電。這使得兩線(xiàn)制傳感器的設(shè)計(jì)成為可能。 在工業(yè)應(yīng)用中，測(cè)量點(diǎn)一般在現(xiàn)場(chǎng)，而顯示設(shè)備或者控制設(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。按一百米距離計(jì)算，省去2根導(dǎo)線(xiàn)意味著成本降低近百元！因此在應(yīng)用中兩線(xiàn)制傳感器必然是
輸出為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器。這個(gè)術(shù)語(yǔ)有時(shí)與傳感器通用。送器種類(lèi)很多,體來(lái)說(shuō)就是由變送器發(fā)出一種信號(hào)來(lái)給二次儀表使二次儀表顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。將物理測(cè)量信號(hào)或普通電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)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。 變送器——遵循一個(gè)物理定律（或?qū)嶒?yàn)數(shù)學(xué)模型）將物理量的變化轉(zhuǎn)化成4-20mA等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的裝置。     變送器將傳感信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：0/4-20mADC,1-5VDC,0-10VDc    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(hào)．如：４－２０mA      什么是變送器的二線(xiàn)制和四線(xiàn)制信號(hào)傳輸方式    二線(xiàn)制傳輸方式中，供電電源、負(fù)載電阻、變送器是串聯(lián)的，即二根導(dǎo)線(xiàn)同時(shí)傳送變送器所需的電源和輸出電流信號(hào)，目前大多數(shù)變送器均為二線(xiàn)制變送器；四線(xiàn)制方式中，供電電源、負(fù)載電阻是分別與變送器相連的，即供電電源和變送器輸出信號(hào)分別用二根導(dǎo)線(xiàn)傳輸。......請(qǐng)看變送器八問(wèn)八答。    一．什么是兩線(xiàn)制電流變送器    什么是兩線(xiàn)制?兩線(xiàn)制有什么優(yōu)點(diǎn)     兩線(xiàn)制是指現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表僅用兩根導(dǎo)線(xiàn)，這兩根線(xiàn)既是電源線(xiàn)，又是信號(hào)線(xiàn)。
兩線(xiàn)制與三線(xiàn)制 (一根正電源線(xiàn)，兩根信號(hào)線(xiàn),其中一根共GND) 和四線(xiàn)制(兩根正負(fù)電源線(xiàn)，兩根信號(hào)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(xì)的導(dǎo)線(xiàn)；可節(jié)省大量電纜線(xiàn)和安裝費(fèi)用；    
2、在電流源輸出電阻足夠大時(shí)，經(jīng)磁場(chǎng)耦合感應(yīng)到導(dǎo)線(xiàn)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(dǎo)致接收器電阻有關(guān)誤差，對(duì)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)生顯著誤差，因此，可以允許的電線(xiàn)長(zhǎng)度比電壓遙測(cè)系統(tǒng)更長(zhǎng)更遠(yuǎn)；    
4、各個(gè)單臺(tái)示讀裝置或記錄裝置可以在電線(xiàn)長(zhǎng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接，不因電線(xiàn)長(zhǎng)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(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(shè)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(guó)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(chǎng)設(shè)備的動(dòng)力線(xiàn)上，而以單片機(jī)為核心的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則位于較遠(yuǎn)離設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)的環(huán)境較為惡劣，強(qiáng)電信號(hào)會(huì)產(chǎn)生各種電磁干擾，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(wèn)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(hào)。
??兩線(xiàn)制變送器件的出現(xiàn)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(shè)計(jì)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(diào)電壓(＜30?μV)、低電壓漂移(＜0.7μV/C°)、超低非線(xiàn)性度(＜0.01%)的特點(diǎn)。它把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)力線(xiàn)的電流隔離轉(zhuǎn)換成4～20?mA的按線(xiàn)性比例變化的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，然后通過(guò)一對(duì)雙絞線(xiàn)送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸入接口上，雙絞線(xiàn)同時(shí)也將位于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的24V工作電源送到電流變送器中。測(cè)量信號(hào)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(hào)是以電流的形式傳輸，抗干擾能力得到極大的加強(qiáng)。兩線(xiàn)制電流變送器原理