变送器的主要知识
时间：2011-01-05 阅读：773
变送器的主要只是分以下几个方面介绍：主要概念、主要特点（以两线制为例）、分类与比较、实例分析、电容变送器的主要参数等
主要概念
什么叫变送器？那首先了解什么叫传感器？传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。
当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为 变送器
变送器：除有传感的功能之外还有放大整形的功能，输出为标准的控制信号．如：４－２０mA
主要特点（以两线制为例）
两线制是指现场变送器与控制室仪表仅用两根导线，这两根线既是电源线，又是信号线。两线制与三线制（一根正电源线，两根信号线,其中一根共GND） 和四线制（两根正负电源线，两根信号线,其中一根共GND）相比，两线制的优点是：
1、不易受寄生 热电偶 和沿电线电阻压降和温漂的影响，可用非常便宜的更细的导线；可节省大量电缆线和安装费用；
2、在电流源输出电阻足够大时，经磁场耦合感应到导线环路内的电压，不会产生显著影响，因为干扰源引起的电流极小，一般利用双绞线就能降低干扰；三线制与四线制必须用屏蔽线,屏蔽线的屏蔽层要妥善接地。
3、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差，对于4～20mA两线制环路，接收器电阻通常为250Ω（取样Uout=1～5V）这个电阻小到不足以产生显著误差，因此，可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远；
4、各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接，不因电线长度的不等而造成精度的差异，实现分散采集，分散式采集的好处就是：分散采集，集中控制....
5、将4mA用于零电平，使判断开路与短路或传感器损坏（0mA状态）十分方便。
6,在两线输出口非常容易增设一两只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。
三线制和四线制变送器均不具上述优点即将被两线制 变送器 所取代，从国外的行业动态及变送器芯片供求量即可略知一斑，电流变送器在使用时要安装在现场设备的动力线上，而以单片机为核心的监测系统则位于较远离设备现场的监控室里，两者一般相距几十到几百米甚至更远。设备现场的环境较为恶劣，强电信号会产生各种电磁干扰，雷电感应会产生强浪涌脉冲，在这种情况下，单片机应用系统中遇到的一个棘手问题就是如何在恶劣环境下远距离可靠地传送微小信号。
两线制变送器件的出现使这个问题得到了较好地解决。我们以DH4-20变送模块为核心设计了小型、价廉的穿孔型两线制电流变送器。它具有低失调电压（＜30 μV）、低电压漂移（＜0.7μV/C°）、超低非线性度（＜0.01%）的特点。它把现场设备动力线的电流隔离转换成4～20 mA的按线性比例变化的标准电流信号输出，然后通过一对双绞线送到监测系统的输入接口上，双绞线同时也将位于监测系统的24V工作电源送到电流变送器中。测量信号和电源在双绞线上同时传送，既省去了昂贵的传输电缆，而且信号是以电流的形式传输，抗*力得到极大的加强
分类与比较
将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备。一般分为：温度/湿度变送器， 压力变送器 ， 差压变送器 ，液位变送器，电流变送器，电量变送器，流量变送器，重量变送器等。
实例分析
以丈量范围为以0～１００Ａ的电流变送器为例进行叙述。对于输出0～20mA的变送器0mA电流对应输入０Ａ值，输出4～20mA的变送器4mA电流对应输入0Ａ值，两类传感器的20mA电流都对应１００Ａ值。
对于输出0～20mA的变送器，在电路设计上我们只需选择合适的降压电阻，在A/D转换器输入接口直接将电阻上的０－５Ｖ或０－１０Ｖ电压转换为数字信号即可，电路调试及数据处理都比较简朴。但劣势是无法判别变送器的损坏,无法辨别变送器输出开路和短路。
对于输出4～20mA的变送器，电路调试及数据处理上都比较啰嗦。但这种变送器能够在变送器线路不通时,短路时或损坏时通过能否检测到正常范围内的电流（正常时zui小值也有4mA），来判定电路是否泛起故障，变送器是否损坏,因此得到更为广泛普遍的使用。
因为4～20mA变送器输出4mA时，在取样电阻上的电压不即是0，直接经模拟数字转换电路转换后的数字量也不为0，单片机无法直接利用，通过公式计算过于复杂。因此一般的处理方法是通过硬件电路将4mA在取样电阻上产生的电压降消除，再进行A/D转换。这类硬件电路*RCV420,是一种精密的I/V转换电路,还有应用LM258自搭的I/V转换电路,这个电路由两线制电流变送器产生的4～20mA电流与24V以及取样电阻形成电流回路，从而在取样电阻上产生一个1-5V压降，并将此电压值输入到放大器LM258的3脚。电阻分压电路用来在集成电路LM258的2脚产生一个固定的电压值，用于抵消在取样电阻上4mA电流产生的压降。所以当两线制电流变送器为zui小值4mA时，LM258的3脚与2脚电压差基本为0V。LM258与其相连接的电阻构成可调整电压放大电路，将两线制电流变送器电流在取样电阻上的电压值进行放大并通过LM258的1脚输出至模拟/数字转换电路，供单片机CPU读入，通过数据处理方法将两线制电流变送器的4-20mA电流在LCD/LED屏幕上以0-100A值的形式显示出来。
电容变送器的主要参数
使用对象 ：液体、气体;和蒸汽.
供电电压 ： 12～36V DC，标准值24VDC；
输出信号 ： 4～20mADC； （特殊可为四线制 220V AC供电 0-10mA DC 输出）
环境温度 ： －25～70℃ （一般变送器）， －15～70℃ （带现场指示器）；
储藏温度 ： －40～100℃；
防护等级 ：dⅡBT4 iaⅡCT5 ；
电源影响 ：小于输出范围的 ±0.005%/V；
振动影响 ：在任何方向上振动 200Hz ，引起的误差为zui大范围的 0.05%／g（微差压为0.25%／g） ；
安装位置影响：当工作膜片未垂直安装时，可能产生不大于 0.24Pa 的零位误差，误差可通过调整零位来消除，对量程无影响；
精度 : 智能型; 0.075%
稳定性 ：六个月内不超过变送器的精度；
指示器 ：现场输出指示器有电流表，线性指示 0～；3-1/2位LCD 液晶显示 量程和零位 ：外部连续可调；
正负迁移 ：差压变送器：zui大正迁移量为 500% ，zui大负迁移量为 600%
材料
隔离膜片 ： 316L不锈钢，哈式合金-C ，蒙耐尔合金，钽
排气/排液阀 ： 316L不锈钢，哈式合金-C， 蒙耐尔合金
法兰和接头 ： 316L不锈钢，哈式合金-C ，蒙耐尔合金
"O" 型圈 ：氟橡胶
灌充液 ：硅油 惰性油
螺栓 ： 316L 不锈钢
电子壳体 ：低铜铝合金
供电电压 ： 12～36V DC，标准值24VDC；
输出信号 ： 4～20mADC； （特殊可为四线制 220V AC供电 0-10mA DC 输出）
环境温度 ： －25～70℃ （一般变送器）， －15～70℃ （带现场指示器）；
储藏温度 ： －40～100℃；
防护等级 ：dⅡBT4 iaⅡCT5 ；
电源影响 ：小于输出范围的 ±0.005%/V；
振动影响 ：在任何方向上振动 200Hz ，引起的误差为zui大范围的 0.05%／g（微差压为0.25%／g） ；
安装位置影响：当工作膜片未垂直安装时，可能产生不大于 0.24Pa 的零位误差，误差可通过调整零位来消除，对量程无影响；
精度 : 智能型; 0.075%
稳定性 ：六个月内不超过变送器的精度；
指示器 ：现场输出指示器有电流表，线性指示 0～；3-1/2位LCD 液晶显示 量程和零位 ：外部连续可调；
正负迁移 ：差压变送器：zui大正迁移量为 500% ，zui大负迁移量为 600%
材料
隔离膜片 ： 316L不锈钢，哈式合金-C ，蒙耐尔合金，钽
排气/排液阀 ： 316L不锈钢，哈式合金-C， 蒙耐尔合金
法兰和接头 ： 316L不锈钢，哈式合金-C ，蒙耐尔合金
"O" 型圈 ：氟橡胶
灌充液 ：硅油 惰性油
螺栓 ： 316L 不锈钢
电子壳体 ：低铜铝合金