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双线变送器

适用于温度应用

双线变送器是许多远程温度测量应用 的理想解决方案。相比传统温度测量 设备,变送器有一定的优势,但必须 谨慎选择,以避免出现“接地环路” 问题。

用途

在许多情况下,远程过程的温度必须 进行监控。常见的温度传感设备 (例如热电偶和RTD)会产生极小 的“信号”。这些传感器可以连接 到双线变送器,变送器将会放大和 调节这种小信号。调节到一个可用的 级别之后,此信号即可通过普通铜线 传送,并用来驱动其他设备,例如仪 表、数据记录器、图表记录器、计算 机或控制器。

运行

双线变送器流过的远程直流电源电流 与其传感器输入成正比。

具体而言,当测量过程的最低温度 时,热电偶输入变送器将会流过直流 电源提供的4 mA电流。然后,当温 度升高时,双线变送器将会按照比例 流过更多电流,直至达到20 mA。这 个20 mA信号与热电偶的最高传感温 度相对应。变送器的内部信号调节电 路(供电电流介于4 ~ 20 mA之间) 可以确定输出电流信号将代表的温 度范围。

实际上,在包含远程电源和处理设备 的串行电路中,只需两根铜线来连接 变送器输出信号。这是因为信号和电 源线已经合二为一了(一个电路身兼 两种功能)。

优势

与众多传统的温度测量方式相比,双 线变送器有很多优势。

  1. 双线变送器无需使用交流电源即可 在远程位置运行。 由于变送器通过 低电量4 ~ 20 mA输出电流信号 供电,因此远程位置无需额外提 供电源。此外,运行所需的普通 24 Vdc信号是大量仪器生产厂的 标准信号。
  2. 对双线变送器用户而言,电噪声和 信号衰减不成问题。 当周围有电噪 声时,变送器的电流输出信号自身 会产生很高的抗扰性。通常情况下, 输出电流中出现的任何噪声都可以 通过接收设备的共模抑制消除。另 外,电流输出信号不会像多数电压 信号那样随着距离而变化 (减弱)。
  3. 使用双线变送器可以大幅降低电缆 成本。 热电偶产生的低电压信号在 发送至任何远距离位置时,几乎总 是需要使用屏蔽电缆。如果使用非 屏蔽电 缆传送这些信号,来自电弧 放电继电器、电机和交流电源线的 环境电噪声会加重对信号的破坏。 另外,在需要较长电缆的应用中往 往要安装昂贵的粗电线(因为这样 可以减少因线路电阻导致信号电压 下降所引发的错误)。

普通铜线可用来连接双线变送器系统 中的所有相关设备。4 ~ 20 mA电流 输出信号的抗环境电噪声能力相当 强,不会因长距离传输而衰减,即使 通过较小直径的电线传输也不会。在 系统中增加双线变送器可以解决必须 提供昂贵的长线以及大量屏蔽措施这 一问题。

接地环路问题

如果将接地棒在两个不同点接地并且 在两点之间连接了电压计,则两点之 间可以检测到电压差。实际上,地球 表面的任意两点之间都可能存在这种 电压差。当尝试测量位于远程位置的过程时,此电压差将会引发错误的电 流流过线路,这被称为“接地环路” 信号。它会导致显示错误结果。

为了防止出现这种“接地环路”错误,请为您的系统选择一种隔离式双线变 送器。这种变送器会以光电方式将传 感器信号与输出电流环路隔离。这样 用户就可以同时将传感器及电流环路 的一端接地。

变送器特点

变送器通过用于电源和输出的相同线 路提供双线输出。负载电阻与直流电 源采用串联方式,电源输出的电流是 4 ~ 20 mA,或与输入信号成正比的 输出信号。

双线变送器允许在靠近传感器的位置 远程安装变送器,以最大程度地减小 低电平传感器输出比较敏感的噪声和 信号衰减所带来的影响。

适合现场安装的坚固耐用的金属外壳 可提供螺丝输入输出端子,而且很环 保。这种外壳可以表面安装,或者在 标准继电器上进行导轨安装。

尽管现在推出了与实际温度成线性的 新型号,但多数双线变送器都与热电 偶或RTD产生的电压信号成线性。

双线变送器可以将热电偶或RTD信号 转换为4 ~ 20 mA的输出信号。某些 型号将会转换为RS232C输出。每种 变送器型号均提供适用于多种热电偶 的拨码开关选择,也提供单个型号上 的热电偶和RTD选择。双线变送器有 隔离型号或非隔离型号,而且 可以通过超过80 ~ 100%(取决于型号)的 传感器范围调零和量程调节来调节输 出范围。

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