概述二三四線制壓力變送器的原理以及滿足條件

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(cè)量按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置的總稱，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)，則稱為變送器。變送器的是將非標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)的儀器，傳感器則是將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件。一次儀表指現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x表或基地控制表，二次儀表指利用一次表信號(hào)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(hào)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(hào)放大以便轉(zhuǎn)送或啟動(dòng)控制元件，或?qū)鞲衅鬏斎氲姆请娏哭D(zhuǎn)換成電信號(hào)同時(shí)放大以便供遠(yuǎn)測(cè)量和控制的信號(hào)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(dòng)控制的監(jiān)測(cè)信號(hào)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(hào)優(yōu)點(diǎn)

      在過(guò)程控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室儀表之間的聯(lián)絡(luò)信號(hào)采用（ 4-20mA ）DC的理由是：因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的距離較遠(yuǎn)，連接電線的電阻較大，如果用電壓源信號(hào)遠(yuǎn)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(hào)作為遠(yuǎn)傳，只要傳送回路不出現(xiàn)分支，回路中的電流就不會(huì)隨電線長(zhǎng)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(hào)采用（ 1-5V ） DC的理由是：為了便于多臺(tái)儀表共同接收同一個(gè)信號(hào)，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(hào)，當(dāng)多臺(tái)儀表共同接收同一個(gè)信號(hào)時(shí)，它們的輸入電阻必須串聯(lián)起來(lái)，這會(huì)使非常大負(fù)載電阻超過(guò)變送儀表的負(fù)載能力，而且各接收儀表的信號(hào)負(fù)端電位各不相同，會(huì)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(hào)的標(biāo)準(zhǔn)

      在過(guò)程控制系統(tǒng)中，模擬信號(hào)（ 4-20mA ） DC 或(1-5V) DC 信號(hào)制是國(guó)際電工委員會(huì) (IEC) 過(guò)程控制系統(tǒng)模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。 我國(guó)從 DDZ-Ⅲ 型電動(dòng)儀表開始采用這一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)制， 儀表傳輸信號(hào)采用（ 4-20mA ） DC ，聯(lián)絡(luò)信號(hào)采用（ 1-5V ） DC ，即采用電流傳輸、電壓接收的信號(hào)系統(tǒng)。

      采用電壓源信號(hào)聯(lián)絡(luò)，與現(xiàn)場(chǎng)儀表的聯(lián)絡(luò)用的電流信號(hào)必須轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，非常簡(jiǎn)單的方法就是：在電流傳送回路中串接一個(gè) 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(lái)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(hào)變換器是將接入的位移傳感器等模擬信號(hào)，變換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬電流 / 電壓信號(hào)輸出。 電流信號(hào)輸出 , 采用二線制；電壓信號(hào)輸出，采用三線制、四線制。

要實(shí)現(xiàn)兩線制變送器必須同時(shí)滿足以下條件 :

1 ） V≤Emin-ImaxRLmax

變送器的輸出端電壓 V 等于規(guī)定的非常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)

變送器的非常小消耗功率 P 不能超過(guò)上式 , 通常 ＜90mW 。

式中 :Emin= 非常低電源電壓， 對(duì)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