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傳感器為什么要采用4-20MA作為信號
傳感器為什么要采用4-20MA作為信號
在工業現場,用一個儀表放大器來完成信號的調理并進行長線傳輸,會產生以下問題:**,由于傳輸的信號是電壓信號,傳輸線會受到噪聲的干擾;**,傳輸線的分布電阻會產生電壓降;第三,在現場如何提供儀表放大器的工作電壓也是個問題。
為了解決上述問題和避開相關噪聲的影響,我們用電流來傳輸信號,因為電流對噪聲并不敏感。
4~20mA的電流環便是用4mA表示零信號,用20mA表示信號的滿刻度,而低于4mA高于20mA的信號用于各種故障的報警。
4~
20mA電流環有兩種類型:二線制和三線制。當監控系統需要通過長線驅動現場的驅動器件如閥門等時,一般采用三線制變送器,這里XTR位于監控的系統端,由系統直接向XTR供電,供電電源是二根電流傳輸線以外的第三根線。二線系統是XTR和傳感器位于現場端,由于現場供電問題的存在,一般是接收端利用4~20mA的電流環向遠端的XTR供電,通過4~20mA來反映信號的大小。
4~
20mA產品的典型應用是傳感和測量應用,見圖1。在工業現場有許多種類的傳感器可以被轉換成4~20mA的電流信號,TI擁有一些很方便的用于RTD和電橋的變送器芯片。由于TI的變送器芯片含有通用的功能電路比如電壓激勵源、電流激勵流、穩壓電路、儀表放大器等,所以可以很方便地把許多傳感器的信號轉化為4~20mA的信號。
電橋傳感器的大多數應用是用于測量壓力。在一個實際電路中,如果惠斯登電橋每條臂上的電阻為
2k ,那么無論從激勵電壓端或差分輸出端看進去,它的等效電阻都是2k 。在沒有壓力的時候,它的電橋是平衡的,輸出電壓為0。當施加壓力時,由于電橋失衡,會產生一個差分電壓,差分電壓便會反映這個壓力的大小。
滿度和零點是壓力傳感器的兩個主要技術指標,現實世界里使用著的傳感器都存在著一定的非線性,它的輸出電壓會隨著溫度的變化而變化。輸出電壓隨溫度的變化不是線性的,滿度和零點都具有這種性質。
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4~20mA的傳感器信號調理方案
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壓力變送器接線和安裝示意圖
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