變送器的主要功能知識

來源：南京沐鑫分析儀器有限公司 2021年10月12日 14:21

變送器的主要只是分以下幾個方面介紹：主要概念、主要特點（以兩線制為例）、分類與比較、實例分析、電容變送器的主要參數等

主要概念

什么叫變送器？那首先了解什么叫傳感器？傳感器是能夠受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置的總稱，通常由敏感元件和轉換元件組成。　　

當傳感器的輸出為規定的標準信號時，則稱為變送器
變送器：除有傳感的功能之外還有放大整形的功能，輸出為標準的控制信號．如：４－２０mA

主要特點（以兩線制為例）

　　兩線制是指現場變送器與控制室儀表聯系僅用兩根導線，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（兩根正負電源線，兩根信號線,其中一根共GND）相比，兩線制的優點是：

　　1、不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響，可用非常便宜的更細的導線；可節省大量電纜線和安裝費用；

　　2、在電流源輸出電阻足夠大時，經磁場耦合感應到導線環路內的電壓，不會產生顯著影響，因為干擾源引起的電流極小，一般利用雙絞線就能降低干擾；三線制與四線制必須用屏蔽線,屏蔽線的屏蔽層要妥善接地。

　　3、電容性干擾會導致接收器電阻有關誤差，對于4～20mA兩線制環路，接收器電阻通常為250Ω（取樣Uout=1～5V）這個電阻小到不足以產生顯著誤差，因此，可以允許的電線長度比電壓遙測系統更長更遠；

　　4、各個單臺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行換接，不因電線長度的不等而造成精度的差異，實現分散采集，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）十分方便。

　　6,在兩線輸出口非常容易增設一兩只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。

　　三線制和四線制變送器均不具上述優點即將被兩線制變送器所取代，從國外的行業動態及變送器芯片供求量即可略知一斑，電流變送器在使用時要安裝在現場設備的動力線上，而以單片機為核心的監測系統則位于較遠離設備現場的監控室里，兩者一般相距幾十到幾百米甚至更遠。設備現場的環境較為惡劣，強電信號會產生各種電磁干擾，雷電感應會產生強浪涌脈沖，在這種情況下，單片機應用系統中遇到的一個棘手問題就是如何在惡劣環境下遠距離可靠地傳送微小信號。

　　兩線制變送器件的出現使這個問題得到了較好地解決。我們以DH4-20變送模塊為核心設計了小型、價廉的穿孔型兩線制電流變送器。它具有低失調電壓（＜30 μV）、低電壓漂移（＜0.7μV/C°）、超低非線性度（＜0.01%）的特點。它把現場設備動力線的電流隔離轉換成4～20 mA的按線性比例變化的標準電流信號輸出，然后通過一對雙絞線送到監測系統的輸入接口上，雙絞線同時也將位于監測系統的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*力得到極大的加強

分類與比較

將物理測量信號或普通電信號轉換為標準電信號輸出或能夠以通訊協議方式輸出的設備。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。

實例分析

以丈量范圍為以0～１００Ａ的電流變送器為例進行敘述。對于輸出0～20mA的變送器0mA電流對應輸入０Ａ值，輸出4～20mA的變送器4mA電流對應輸入0Ａ值，兩類傳感器的20mA電流都對應１００Ａ值。

　　對于輸出0～20mA的變送器，在電路設計上我們只需選擇合適的降壓電阻，在A/D轉換器輸入接口直接將電阻上的０－５Ｖ或０－１０Ｖ電壓轉換為數字信號即可，電路調試及數據處理都比較簡樸。但劣勢是無法判別變送器的損壞,無法辨別變送器輸出開路和短路。

　　對于輸出4～20mA的變送器，電路調試及數據處理上都比較啰嗦。但這種變送器能夠在變送器線路不通時,短路時或損壞時通過能否檢測到正常范圍內的電流（正常時最小值也有4mA），來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。

　　因為4～20mA變送器輸出4mA時，在取樣電阻上的電壓不即是0，直接經模擬數字轉換電路轉換后的數字量也不為0，單片機無法直接利用，通過公式計算過于復雜。因此一般的處理方法是通過硬件電路將4mA在取樣電阻上產生的電壓降消除，再進行A/D轉換。這類硬件電路*RCV420,是一種精密的I/V轉換電路,還有應用LM258自搭的I/V轉換電路,這個電路由兩線制電流變送器產生的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生一個1-5V壓降，并將此電壓值輸入到放大器LM258的3腳。電阻分壓電路用來在集成電路LM258的2腳產生一個固定的電壓值，用于抵消在取樣電阻上4mA電流產生的壓降。所以當兩線制電流變送器為最小值4mA時，LM258的3腳與2腳電壓差基本為0V。LM258與其相連接的電阻構成可調整電壓放大電路，將兩線制電流變送器電流在取樣電阻上的電壓值進行放大并通過LM258的1腳輸出至模擬/數字轉換電路，供單片機CPU讀入，通過數據處理方法將兩線制電流變送器的4-20mA電流在LCD/LED屏幕上以0-100A值的形式顯示出來。

電容變送器的主要參數

使用對象：液體、氣體;和蒸汽.　
供電電壓： 12～36V DC，標準值24VDC；
輸出信號： 4～20mADC；（特殊可為四線制 220V AC供電 0-10mA DC 輸出）　
環境溫度：－25～70℃ （一般變送器），－15～70℃ （帶現場指示器）；　
儲藏溫度：－40～100℃；
防護等級：dⅡBT4 iaⅡCT5 ；　
電源影響：小于輸出范圍的 ±0.005%/V；
振動影響：在任何方向上振動 200Hz ，引起的誤差為范圍的 0.05%／g（微差壓為0.25%／g）；　　
安裝位置影響：當工作膜片未垂直安裝時，可能產生不大于 0.24Pa 的零位誤差，誤差可通過調整零位來消除，對量程無影響；
精度 : 智能型; 0.075%
穩定性：六個月內不超過變送器的精度；　
指示器：現場輸出指示器有電流表，線性指示 0～；3-1/2位LCD 液晶顯示量程和零位：外部連續可調；　
正負遷移：差壓變送器：正遷移量為 500% ，負遷移量為 600%
材料
隔離膜片： 316L不銹鋼，哈式合金-C ，蒙耐爾合金，鉭
排氣/排液閥： 316L不銹鋼，哈式合金-C，蒙耐爾合金
法蘭和接頭： 316L不銹鋼，哈式合金-C ，蒙耐爾合金
"O" 型圈：氟橡膠
灌充液：硅油惰性油
螺栓： 316L 不銹鋼
電子殼體：低銅鋁合金

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