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        變送器八問八答(二)

        時間:2022-04-18 08:59:55 點擊次數:81

        .電流輸出型與電壓輸出型有哪些優劣比較?
          在單片機控制的許多應用場合,都要使用變送器來将單片機不能直接測量的信号轉換成單片機可以處理的電模拟信号,如電流變送器,壓力變送器、溫度變送器、流量變送器等。
          早期的變送器大多為電壓輸出型,即将測量信号轉換為0-5V電壓輸出,這是運放直接輸出, 信号功率<0.05W,通過模拟/數字轉換電路轉換數字信号供單片機讀取、控制。但在信号需要遠距離傳輸或使用環境中電網幹擾較大的場合,電壓輸出型傳感器的使用受到了極大限制,暴露了抗幹擾能力較差,線路損耗破壞了精度等等等缺點,而兩線制電流輸出型變送器以其具有極高的抗幹擾能力得到了廣泛應用。
          電壓輸出型變送器抗幹擾能力極差,線路損耗的破壞,談不上精度有多高,有時輸出的直流電壓上還疊加有交流成分,使單片機産生誤判斷,控制出現錯誤,嚴重時還會損壞設備,輸出0-5V絕對不能遠傳,遠傳後線路壓降大,精确度大打折扣。現在很多的ADC,PLC,DCS的輸入信号端口都作成兩線制電流輸出型變送器4-20mA的,證明了電壓輸出型變送器被淘汰的必然趨勢。

        .4~20mA電流輸出型到接口一般有哪些處理方法?
          電流輸出型變送器的輸出範圍常用的有0~20mA及4~20mA兩種,電流變送器輸出最小電流及最大電流時,分别代表電流變送器所标定的最小及最大額定輸出值。
          下面以測量範圍為以0~100A的電流變送器為例進行叙述。對于輸出0~20mA的變送器0mA電流對應輸入0A值,輸出4~20mA的變送器4mA電流對應輸入0A值,兩類傳感器的20mA電流都對應100A值。
          對于輸出0~20mA的變送器,在電路設計上我們隻需選擇合适的降壓電阻,在A/D轉換器輸入接口直接将電阻上的0-5V或0-10V電壓轉換為數字信号即可,電路調試及數據處理都比較簡單。但劣勢是無法判别變送器的損壞,無法辨别變送器輸出開路和短路。
          對于輸出4~20mA的變送器,電路調試及數據處理上都比較煩瑣。但這種變送器能夠在變送器線路不通時,短路時或損壞時通過能否檢測到正常範圍内的電流(正常時最小值也有4mA),來判斷電路是否出現故障,變送器是否損壞,因此得到更為廣泛普遍的使用。
          由于4~20mA變送器輸出4mA時,在取樣電阻上的電壓不等于0,直接經模拟數字轉換電路轉換後的數字量也不為0,單片機無法直接利用,通過公式計算過于複雜。因此一般的處理方法是通過硬件電路将4mA在取樣電阻上産生的電壓降消除,再進行A/D轉換。這類硬件電路首推RCV420,是一種精密的I/V轉換電路,


          還有應用LM258自搭的I/V轉換電路,這個電路由兩線制電流變送器産生的4~20mA電流與24V以及取樣電阻形成電流回路,從而在取樣電阻上産生一個1-5V壓降,并将此電壓值輸入到放大器LM258的3腳。電阻分壓電路用來在集成電路LM258的2腳産生一個固定的電壓值,用于抵消在取樣電阻上4mA電流産生的壓降。所以當兩線制電流變送器為最小值4mA時,LM258的3腳與2腳電壓差基本為0V。LM258與其相連接的電阻構成可調整電壓放大電路,将兩線制電流變送器電流在取樣電阻上的電壓值進行放大并通過LM258的1腳輸出至模拟/數字轉換電路,供單片機CPU讀入,通過數據處理方法将兩線制電流變送器的4-20mA電流在LCD/LED屏幕上以0-100A值的形式顯示出來。


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