一、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(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置的總稱(chēng)，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

    當(dāng)傳感器的輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，則稱(chēng)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(hào)。如：4～20mA

二、主要特點(diǎn)(以?xún)删€(xiàn)制為例)

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),其中一根共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；三線(xiàn)制與四線(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(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)                               

三、分類(lèi)與比較

    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。

四、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(duì)于輸出0～20mA的變送器0mA電流對(duì)應(yīng)輸入0A值，輸出4～20mA的變送器4mA電流對(duì)應(yīng)輸入0A值，兩類(lèi)傳感器的20mA電流都對(duì)應(yīng)100A值。
 
對(duì)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～V或0～10V電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)即可，電路調(diào)試及數(shù)據(jù)處理都比較簡(jiǎn)樸。但劣勢(shì)是無(wú)法判別變送器的損壞,無(wú)法辨別變送器輸出開(kāi)路和短路。
 
對(duì)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(xiàn)路不通時(shí),短路時(shí)或損壞時(shí)通過(guò)能否檢測(cè)到正常范圍內(nèi)的電流(正常時(shí)zui小值也有4mA)，來(lái)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(wú)法直接利用，通過(guò)公式計(jì)算過(guò)于復(fù)雜。因此一般的處理方法是通過(guò)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(lèi)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(gè)電路由兩線(xiàn)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(gè)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(lái)在集成電路LM258的2腳產(chǎn)生一個(gè)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(xiàn)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(xiàn)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(guò)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(guò)數(shù)據(jù)處理方法將兩線(xiàn)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(lái)。