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1、 一 . 两线制变送器基本原理 工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等;另外电物理量(简称电量),例如电流、电压、功率、频率等,都需要转换成标准模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。工业上最广泛采用的标准模拟量电信号是用 420mA直流电流来传输模拟量。 采用电流信号的原因是不容易受干扰。并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。上限取 20mA 是因为防爆的要求：20mA 的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA 的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于
2、 4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为 0。常取 2mA 作为断线报警值。 电流输出型变送器将物理量转换成 420mA 电流输出，必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接 4根线，称之为四线制变送器。 当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用 VCC 或者 GND） ，可节省一根线，称之为三线制变送器。 其实大家可能注意到， 4-20mA 电流本身就可以为变送器供电，如图 1 所示。变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在 420mA 之间根据传感器输出而变化。显示仪表只需要串在电路中即可。这种变送器只需外接 2 根线，
3、因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有 4mA 供电。这使得两线制传感器的设计成为可能。 在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。两者之间距离可能数十至数百米。按一百米距离计算，省去2 根信号传输导线意味着成本降低近百元！另外四线制变送器和三线制变送器因导线内电流不对称必须使用昂贵的屏蔽线,而两线制变送器可使用非常便宜的的双绞线导线,因此在应用中两线制变送器必然是首选。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
4、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 V)、低电压漂移(0.7V/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420 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
5、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，抗干扰能力得到极大的加强。两线制电流变送器原理如(图 1)所示。 1、两线制变送器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、两线制变送器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；两线制与三线制必须用屏蔽线,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，对于两线制变送器 4-20mA 两线制环路，接收器电阻通常为 250（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； 5、两线制变送器将 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浪涌,防雷器件,有利于安全防爆。 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心片供求量即可略知一斑， 第一页图
