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德國BURKERT變送器8320型工作原理
德國BURKERT變送器8320型工作原理
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變送器種類很多,總體來說就是由變送器發出一種信號來給二次儀表使二次儀表顯示測量數據。將物理測量信號或普通電信號轉換為標準電信號輸出或能夠以通訊協議方式輸出的設備。一般分為：溫度/濕度變送器，壓力變送器，差壓變送器，液位變送器，電流變送器，電量變送器，流量變送器，重量變送器等。
德國BURKERT變送器8320型工作原理
壓力變送器被測介質的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在δ元件（即敏感元件）的兩側隔離膜片上，通過隔離片和元件內的填充液傳送到測量膜片兩側。測量膜片與兩側絕緣片上的電極各組成一個電容器。當兩側壓力不一致時，致使測量膜片產生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側電容量就不等，通過振蕩和解調環節，轉換成與壓力成正比的信號。壓力變送器和壓力變送器的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。
A/D轉換器將解調器的電流轉換成數字信號，其值被微處理器用來判定輸入壓力值。微處理器控制變送器的工作。另外，它進行傳感器線性化。重置測量范圍。工程單位換算、阻尼、開方，，傳感器微調等運算，以及診斷和數字通信。 本微處理器中有16字節程序的RAM，并有三個16位計數器，其中之一執行A /D轉換。 D/A轉換器把微處理器來的并經校正過的數字信號微調數據，這些數據可用變送器軟件修改。數據貯存在EEPROM內，即使斷電也保存完整。 數字通信線路為變送器提供一個與外部設備（如275型智能通信器或采用HART協議的控制系統）的連接接口。此線路檢測疊加在4-20mA信號的數字信號，并通過回路傳送所需信息。通信的類型為移頻鍵控FSK技術并依據BeII202標準。
變送器
什么是變送器的二線制和四線制信號傳輸方式?
二線制傳輸方式中，供電電源、負載電阻、變送器是串聯的，即二根導線同時傳送變送器所需的電源和輸出電流信號，目前大多數變送器均為二線制變送器；四線制方式中，供電電源、負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分別用二根導線傳輸。......
熱電阻是把溫度變化轉換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計算機控制裝置或者其它一次儀表上。工業用熱電阻安裝在生產現場，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對測量結果會有較大的影響。 目前熱電阻的引線主要有三種方式 ○1二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導線來引出電阻信號的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導線必然存在引線電阻r，r大小與導線的材質和長度的因素有關，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合 ○2三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業過程控制中的zui常用的[1]。 ○3四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。可見這種引線方式可*消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。
熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導線電阻引起的測量誤差。這是因為測量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個橋臂電阻，其連接導線（從熱電阻到中控室）也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的 且隨環境溫度變化，造成測量誤差。采用三線制，將導線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導線線路電阻帶來的測量誤差.德國BURKERT變送器8320型工作原理
兩線制優點
1、不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響，可用非常便宜的更細的導線；可節省大量電纜線和安裝費用；
2、在電流源輸出電阻足夠大時，經磁場耦合感應到導線環路內的電壓，不會產生顯著影響，因為干擾源引起的電流極小，一般利用雙絞線就能降低干擾；三線制與四線制必須用屏蔽線,屏蔽線的屏蔽層要妥善接地。
3、電容性干擾會導致接收器電阻有關誤差，對于4～20mA兩線制環路，接收器電阻通常為250Ω（取樣Uout=1～5V）這個電阻小到不足以產生顯著誤差，因此，可以允許的電線長度比電壓遙測系統更長更遠；
4、 酸、堿、鹽濃度變送器
各個單臺示讀裝置或記錄裝置可以在電線長度不等的不同通道間進行換接，不因電線長度的不等而造成精度的差異，實現分散采集，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，使判斷開路與短路或傳感器損壞（0mA狀態）十分方便。
6、在兩線輸出口非常容易增設一兩只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。
三線制和四線制變送器均不具上述優點即將被兩線制變送器所取代，從國外的行業動態及變送器芯片供求量即可略知一斑，電流變送器在使用時要安裝在現場設備的動力線上，而以單片機為核心的監測系統則位于較遠離設備現場的監控室里，兩者一般相距幾十到幾百米甚至更遠。設備現場的環境較為惡劣，強電信號會產生各種電磁干擾，雷電感應會產生強浪涌脈沖，在這種情況下，單片機應用系統中遇到的一個棘手問題就是如何在惡劣環境下遠距離可靠地傳送微小信號。
兩線 智能變送器
制變送器件的出現使這個問題得到了較好地解決。我們以DH4-20變送模塊為核心設計了小型、價廉的穿孔型兩線制電流變送器。它具有低失調電壓（<30 μV）、低電壓漂移（<0.7μV/C°）、超低非線性度（<0.01%）的特點。它把現場設備動力線的電流隔離轉換成4～20 mA的按線性比例變化的標準電流信號輸出，然后通過一對雙絞線送到監測系統的輸入接口上，雙絞線同時也將位于監測系統的24V工作電源送到電流變送器中。測量信號和電源在雙絞線上同時傳送，既省去了昂貴的傳輸電纜，而且信號是以電流的形式傳輸，抗*力得到極大的加強。兩線制電流變送器原理如（圖1）所示。
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zui小電流及zui大電流時，分別代表電流變送器所標定的zui小及zui大額定輸出值。
下面以測量范圍為以0～100A的電流變送器為例進行敘述。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，在電路設計上我們只需選擇合適的降壓電阻，在A/D轉換器輸入接口直接將電阻上的0－5V或0－10V電壓轉換為數字信號即可，電路調試及數據處理都比較簡單。但劣勢是無法判別變送器的損壞,無法辨別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范圍內的電流（正常時zui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，直接經模擬數字轉換電路轉換后的數字量也不為0，單片機無法直接利用，通過公式計算過于復雜。因此一般的處理方法是通過硬件電路將4mA在取樣電阻上產生的電壓降消除，再進行A/D轉換。這類硬件電路*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產生的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生一個1-5V壓降，并將此電壓值輸入到放大器LM258的3腳。電阻分壓電路用來在集成電路LM258的2腳產生一個固定的電壓值，用于抵消在取樣電阻上4mA電流產生的壓降。所以當兩線制電流變送器為zui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，將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腳輸出至模擬/數字轉換電路，供單片機CPU讀入，通過數據處理方法將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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