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)。
与众多传统的温度测量方式相比,双 线变送器有很多优势。
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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。
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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)。
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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。