一 . 概述
1.1 傳感器和變送器的區(qū)別與聯(lián)系
傳感器是能夠?qū)⒁?guī)定的被測量按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換元件組成。當(dāng)傳感器的輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時,則稱為變送器。變送器的是將非標(biāo)準(zhǔn)電信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號的儀器,傳感器則是將物理信號轉(zhuǎn)換為電信號的器件。一次儀表指現(xiàn)場測量儀表或基地控制表,二次儀表指利用一次表信號完成其他功能:諸如控制,顯示等功能的儀表。傳感器和變送器本是熱工儀表的概念。傳感器是把非電物理量如溫度、壓力、液位、物料、氣體特性等轉(zhuǎn)換成電信號或把物理量如壓力、液位直接送到變送器。變送器則是把傳感器采集到的微弱的電信號放大以便轉(zhuǎn)送或啟動控制元件,或?qū)鞲衅鬏斎氲姆请娏哭D(zhuǎn)換成電信號同時放大以便供遠測量和控制的信號源。
根據(jù)需要還可將模擬量變換為數(shù)字量,當(dāng)然把電氣模擬量變換成數(shù)字量的也可以叫變送器。傳感器和變送器一同構(gòu)成自動控制的監(jiān)測信號源。 不同的物理量需要不同的傳感器和相應(yīng)的變送器。
1.2 電流傳輸 DC ( 4-20mA ) 和電壓接收 DC ( 1-5V)信號優(yōu)點
在過程控制系統(tǒng)中,現(xiàn)場儀表與控制室儀表之間的聯(lián)絡(luò)信號采用( 4-20mA )DC的理由是:因為現(xiàn)場與控制室之間的距離較遠,連接電線的電阻較大,如果用電壓源信號遠傳,由于電線電阻與接收儀表輸入電阻的分壓,將產(chǎn)生較大的誤差,而用恒電流源信號作為遠傳,只要傳送回路不出現(xiàn)分支,回路中的電流就不會隨電線長短而改變,從而保證了傳送的精度。
控制室儀表之間的聯(lián)絡(luò)信號采用( 1-5V ) DC的理由是:為了便于多臺儀表共同接收同一個信號,并有利于接線和構(gòu)成各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)。如果用電流源作聯(lián)絡(luò)信號,當(dāng)多臺儀表共同接收同一個信號時,它們的輸入電阻必須串聯(lián)起來,這會使#大負(fù)載電阻超過變送儀表的負(fù)載能力,而且各接收儀表的信號負(fù)端電位各不相同,會引入干擾,而且不能做到單一集中供電。
1.3 DC(4-20mA) 與 DC(1-5V) 傳輸、接收信號的標(biāo)準(zhǔn)
在過程控制系統(tǒng)中,模擬信號( 4-20mA ) DC 或(1-5V) DC 信號制是國際電工委員會 (IEC) 過程控制系統(tǒng)模擬信號標(biāo)準(zhǔn)。 我國從 DDZ-Ⅲ 型電動儀表開始采用這一國際標(biāo)準(zhǔn)信號制, 儀表傳輸信號采用( 4-20mA ) DC ,聯(lián)絡(luò)信號采用( 1-5V ) DC ,即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統(tǒng)。
采用電壓源信號聯(lián)絡(luò),與現(xiàn)場儀表的聯(lián)絡(luò)用的電流信號必須轉(zhuǎn)換為電壓信號,#簡單的方法就是:在電流傳送回路中串接一個 250 歐姆的標(biāo)準(zhǔn)電阻,把( 4-20mA ) DC 轉(zhuǎn)換為( 1-5V ) DC ,通常由配電器來完成這一任務(wù)。
2.1 二線制 / 三線制 / 四線制變送器滿足條件
信號變換器是將接入的位移傳感器等模擬信號,變換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬電流 / 電壓信號輸出。 電流信號輸出 , 采用二線制;電壓信號輸出,采用三線制、四線制。
要實現(xiàn)兩線制變送器必須同時滿足以下條件 :
1 ) V≤Emin-ImaxRLmax
變送器的輸出端電壓 V 等于規(guī)定的#低電源電壓減去電流在負(fù)載電阻和傳輸導(dǎo)線電阻上的壓降。
2 ) I≤Imin
變送器的正常工作電流 I 必須小于或等于變送器的輸出電流。
3 ) P<Imin(Emin-IminRLmax)
變送器的#小消耗功率 P 不能超過上式 , 通常 <90mW 。
式中 :Emin= #低電源電壓, 對多數(shù)儀表而言
Emin=24(1-5%)=22.8V , 5% 為 24V 電源允許的負(fù)向變化量;
Imax=20mA
Imin=4mA
RLmax=250Ω+ 傳輸導(dǎo)線電阻