目前電力系統(tǒng)中使用的電流輸出型變送器有四線制、三線制和兩線制等信號(hào)接線方式, 如圖所示.
信號(hào)接線方式圖
電流輸出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。最典型的是變送器需要兩根電源線, 加上兩根電流輸出線,總共要接4根線, 稱之為四線制變送器。
電流輸出可以與電源公用一根線(公用vcc或者gnd ), 可節(jié)省一根線, 稱之為三線制變送器。
4- 20ma電流本身就可以為變送器供電, 見(jiàn)圖2.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 之間是根據(jù)傳感器輸出而變化的。這種變送器只需外接2根線, 因而被稱為兩線制變送器。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。這使得兩線制變送器的設(shè)計(jì)和使用成為可能。而且兩線制變送器具有無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn):
1) 不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響, 可用非常便宜的較細(xì)的導(dǎo)線; 可節(jié)省大量電纜線和安裝費(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, 一般利用雙絞線就能降低干擾; 兩線制與三線制必須用屏蔽線, 屏蔽線的屏蔽層要妥善接地。
3) 電容性干擾會(huì)導(dǎo)致接收器電阻產(chǎn)生有關(guān)誤差, 對(duì)于4~ 20ma 兩線制環(huán)路, 接收器電阻通常為2508 (取樣uou t= 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長(zhǎng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接, 不因電線長(zhǎng)度的不等而造成精度的差異, 從而實(shí)現(xiàn)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(tài)) 十分方便。
6) 在兩線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。
三線制和四線制變送器均不具上述優(yōu)點(diǎn), 將被兩線制變送器所取代, 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)。
兩線制變送器件的出現(xiàn)使這個(gè)問(wèn)題得到了較好地解決。