4～20mA电流变送器在工业现场中的应用
在工业现场用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输会产生以下问题：由于传输的信号是电压信号传输线会受到噪声的干扰;第二传输线的分布电阻会产生电压降;第三在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响我们用电流来传输信号因为电流对噪声并不敏感。4～20ma的电流环便是用4ma表示零信号用20ma表示信号的满刻度而低于4ma高于20ma的信号用于各种故障的报警。
4～20ma电流环有两种类型：二线制和三线制。当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件如阀门等时一般采用三线制变送器这里xtr位于监控的系统端由系统直接向xtr供电供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。二线系统是xtr和传感器位于现场端由于现场供电问题的存在一般是接收端利用4～20ma的电流环向远端的xtr供电通过4～20ma来反映信号的大小。
4～20ma产品的典型应用是传感和测量应用见图1。在工业现场有许多种类的传感器可以被转换成4～20ma的电流信号ti拥有一些很方便的用于rtd和电桥的变送器芯片。由于ti的变送器芯片含有通用的功能电路比如电压激励源、电流激励流、稳压电路、仪表放大器等所以可以很方便地把许多传感器的信号转化为4～20ma的信号。
电桥传感器的大多数应用是用于测量压力。在一个实际电路中如果惠斯登电桥每条臂上的电阻为2k 那么无论从激励电压端或差分输出端看进去它的等效电阻都是2k 。在没有压力的时候它的电桥是平衡的输出电压为0。当施加压力时由于电桥失衡会产生一个差分电压差分电压便会反映这个压力的大小。
满度和色调是压力传感器的两个主要技术指标现实世界里使用着的传感器都存在着一定的非线性它的输出电压会随着温度的变化而变化。输出电压随温度的变化不是线性的满度和色调都具有这种性质。
4～20ma的传感器信号调理解决方案
4～20ma电流环在结构上由两部分即变送器和接收器组成变送器一般位于现场端、传感器端或模块端而接收器一般在plc和计算机端它一般在控制器内。
二线制4～20ma电路应用其工作电源和信号共用一根导线工作电源由接收端提供。为了避免50/60hz的工频干扰采用电流来传输信号。二线制方案需要考虑的主要问题：确定所用接收器的数量当有多个接收器时它将要求变送器拥有一个较低的工作电源电压。另外一种考虑是降低回路电流在接收端的压降。
