什么是變送器的二線(xiàn)制和四線(xiàn)制信號(hào)傳輸方式？......什么是......
 
        二線(xiàn)制傳輸方式中，供電電源、負(fù)載電阻、變送器是串聯(lián)的，即二根導(dǎo)線(xiàn)同時(shí)傳送變送器所需的電源和輸出電流信號(hào)，目前大多數(shù)變送器均為二線(xiàn)制變送器；四線(xiàn)制方式中，供電電源、負(fù)載電阻是分別與變送器相連的，即供電電源和變送器輸出信號(hào)分別用二根導(dǎo)線(xiàn)傳輸。......請(qǐng)看變送器八問(wèn)八答。

    一．什么是兩線(xiàn)制電流變送器?

        什么是兩線(xiàn)制?兩線(xiàn)制有什么優(yōu)點(diǎn)?
        兩線(xiàn)制是指現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表聯(lián)系僅用兩根導(dǎo)線(xiàn)，這兩根線(xiàn)既是電源線(xiàn)，又是信號(hào)線(xiàn)。兩線(xiàn)制與三線(xiàn)制  (一根正電源線(xiàn)，兩根信號(hào)線(xiàn),其中一根共GND)  和四線(xiàn)制(兩根正負(fù)電源線(xiàn)，兩根信號(hào)線(xiàn),其中一根GND)相比，兩線(xiàn)制的優(yōu)點(diǎn)是：
    1、不易受寄生熱電偶和沿電線(xiàn)電阻壓降和溫漂的影響，可用非常便宜的更細(xì)的導(dǎo)線(xiàn)；可節(jié)省大量電纜線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)就能降低干擾；兩線(xiàn)制與三線(xiàn)制必須用屏蔽線(xiàn),屏蔽線(xiàn)的屏蔽層要妥善接地。
    3、電容性干擾會(huì)導(dǎo)致接收器電阻有關(guān)誤差，對(duì)于4～20mA兩線(xiàn)制環(huán)路，接收器電阻通常為250Ω（取樣Uout=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(xiàn)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(xiàn)長(zhǎng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接，不因電線(xiàn)長(zhǎng)度的不等而造成精度的差異，實(shí)現(xiàn)分散采集，分散式采集的好處就是：分散采集，集中控制....
    5、將4mA用于零電平，使判斷開(kāi)路與短路或傳感器損壞（0mA狀態(tài)）十分方便。
    6,在兩線(xiàn)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(xiàn)制和四線(xiàn)制變送器均不具上述優(yōu)點(diǎn)即將被兩線(xiàn)制變送器所取代，從國(guó)外的行業(yè)動(dòng)態(tài)及變送器心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(xiàn)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(xiàn)制變送器件的出現(xiàn)使這個(gè)問(wèn)題得到了較好地解決。它把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)力線(xiàn)的電流隔離轉(zhuǎn)換成4～20 mA的按線(xiàn)性比例變化的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，然后通過(guò)一對(duì)雙絞線(xiàn)送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸入接口上，雙絞線(xiàn)同時(shí)也將位于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的24V工作電源送到電流變送器中。測(cè)量信號(hào)和電源在雙絞線(xiàn)上同時(shí)傳送，既省去了昂貴的傳輸電纜，而且信號(hào)是以電流的形式傳輸，抗干擾能力得到極大的加強(qiáng)。

    二.電流變送器的4-20mA輸出如何轉(zhuǎn)換?
        兩線(xiàn)制電流變送器的輸出為4～20mA，通過(guò)250Ω的精密電阻轉(zhuǎn)換成1～5V或2-10V的模擬電壓信號(hào).轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)有多種方法，如果系統(tǒng)是在環(huán)境較為惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期使用，因此需考慮硬件系統(tǒng)工作的安全性和可靠性。系統(tǒng)的輸入模塊采用壓頻轉(zhuǎn)換器件LM２31將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，用光電耦合器件TL117進(jìn)行模擬量與數(shù)字量的隔離。
        同時(shí)模擬信號(hào)處理電路與數(shù)字信號(hào)處理電路分別使用兩組獨(dú)立的電源，模擬地與數(shù)字地相互分開(kāi)，這樣可提高系統(tǒng)工作的安全性。利用壓頻轉(zhuǎn)換器件LM231也有一定的抗高頻干擾的作用。
 
    三.電流輸出型與電壓輸出型有哪些優(yōu)劣比較?
        在單片機(jī)控制的許多應(yīng)用場(chǎng)合,都要使用變送器來(lái)將單片機(jī)不能直接測(cè)量的信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以處理的電模擬信號(hào)，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，即將測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為0-5V電壓輸出，這是運(yùn)放直接輸出,信號(hào)功率<0.05W,通過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)讀取、控制。但在信號(hào)需要遠(yuǎn)距離傳輸或使用環(huán)境中電網(wǎng)干擾較大的場(chǎng)合，電壓輸出型傳感器的使用受到了極大限制，暴露了抗干擾能力較差,線(xiàn)路損耗破壞了精度等等等缺點(diǎn)，而兩線(xiàn)制電流輸出型變送器以其具有極高的抗干擾能力得到了廣泛應(yīng)用。
        電壓輸出型變送器抗干擾能力極差，線(xiàn)路損耗的破壞,談不上精度有多高,有時(shí)輸出的直流電壓上還疊加有交流成分，使單片機(jī)產(chǎn)生誤判斷，控制出現(xiàn)錯(cuò)誤，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞設(shè)備，輸出0-5V絕對(duì)不能遠(yuǎn)傳，遠(yuǎn)傳后線(xiàn)路壓降大，精確度大打折扣。現(xiàn)在很多的ADC,PLC,DCS的輸入信號(hào)端口都作成兩線(xiàn)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(shì)。
 
    四.4～20mA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范圍常用的有0～20mA及4～20mA兩種，電流變送器輸出最小電流及最大電流時(shí)，分別代表電流變
 送器所標(biāo)定的最小及最大額定輸出值。
        下面以測(cè)量范圍為以0～100A的電流變送器為例進(jìn)行敘述。對(duì)于輸出0～20mA的變送器0mA電流對(duì)應(yīng)輸入0A值，輸出4～20mA的變送器4mA電流對(duì)應(yīng)輸入0A值，兩類(lèi)傳感器的20mA電流都對(duì)應(yīng)100A值。
        對(duì)于輸出0～20mA的變送器，在電路設(shè)計(jì)上我們只需選擇合適的降壓電阻，在A(yíng)/D轉(zhuǎn)換器輸入接口直接將電阻上的0-5V或0-10V電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)即可，電路調(diào)試及數(shù)據(jù)處理都比較簡(jiǎn)單。但劣勢(shì)是無(wú)法判別變送器的損壞,無(wú)法辨別變送器輸出開(kāi)路和短路。
        對(duì)于輸出4～20mA的變送器，電路調(diào)試及數(shù)據(jù)處理上都比較煩瑣。但這種變送器能夠在變送器線(xiàn)路不通時(shí),短路時(shí)或損壞時(shí)通過(guò)能否檢測(cè)到正常范圍內(nèi)的電流(正常時(shí)最小值也有4mA)，來(lái)判斷電路是否出現(xiàn)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(shí)，在取樣電阻上的電壓不等于0，直接經(jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量也不為0，單片機(jī)無(wú)法直接利用，通過(guò)公式計(jì)算過(guò)于復(fù)雜。因此一般的處理方法是通過(guò)硬件電路將4mA在取樣電阻上產(chǎn)生的電壓降消除，再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。這類(lèi)硬件電路首推RCV420,是一種精密的I/V轉(zhuǎn)換電路,

        還有應(yīng)用LM258自搭的I/V轉(zhuǎn)換電路,這個(gè)電路由兩線(xiàn)制電流變送器產(chǎn)生的4～20mA電流與24V以及取樣電阻形成電流回路，從而在取樣電阻上產(chǎn)生一個(gè)1-5V壓降，并將此電壓值輸入到放大器LM258的3腳。電阻分壓電路用來(lái)在集成電路LM258的2腳產(chǎn)生一個(gè)固定的電壓值，用于抵消在取樣電阻上4mA電流產(chǎn)生的壓降。所以當(dāng)兩線(xiàn)制電流變送器為最小值4mA時(shí)，LM258的3腳與2腳電壓差基本為0V。LM258與其相連接的電阻構(gòu)成可調(diào)整電壓放大電路，將兩線(xiàn)制電流變送器電流在取樣電阻上的電壓值進(jìn)行放大并通過(guò)LM258的1腳輸出至模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，供單片機(jī)CPU讀入，通過(guò)數(shù)據(jù)處理方法將兩線(xiàn)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(lái)。(圖2)

    五.什么是兩線(xiàn)制電流變送器的6大全面保護(hù)功能：
     (1)、輸入過(guò)載保護(hù)；
     (2)、輸出過(guò)流限制保護(hù)；
     (3)、輸出電流長(zhǎng)時(shí)間短路保護(hù)；
     (4)、兩線(xiàn)制端口瞬態(tài)感應(yīng)雷與浪涌電流TVS抑制保護(hù)；
     (5)、工作電源過(guò)壓極限保護(hù)≤35V；
     (6)、工作電源反接保護(hù)。

    六.怎樣辨別真假優(yōu)劣的電流電壓變送器?
        生產(chǎn)資料市場(chǎng)化以后，加劇激烈的競(jìng)爭(zhēng)，真假優(yōu)劣難辨，又因變送器是邊緣學(xué)科，很多工程設(shè)計(jì)人員對(duì)此較陌生，有些廠(chǎng)家產(chǎn)品工業(yè)級(jí)別和民用商用級(jí)別指標(biāo)混淆（工業(yè)級(jí)的價(jià)格是民用商用級(jí)的2-3倍）有些廠(chǎng)家產(chǎn)品用幾角錢(qián)的LM324和LM431加一個(gè)線(xiàn)性光偶就可以做出一只變送器，不信的話(huà)您打開(kāi)看看，你幾百元買(mǎi)來(lái)的是不是用的LM324和LM431，這樣的變送器送您，您敢不敢用呵！
         筆者試以常用的0.5級(jí)精度的電流電壓變送器為例，從以下方法著手來(lái)辨別真假優(yōu)劣。
    (1) 基準(zhǔn)要穩(wěn),４mA是對(duì)應(yīng)的輸入零位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不穩(wěn)，談何精度線(xiàn)性度，冷開(kāi)機(jī)３分鍾內(nèi)４mA的零位漂移變化不超過(guò)4.000mA0