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压力变送器电压和电流的传输方式的区别

2014-4-23 8:02:01      点击:

压力变送器工业上通常用电压 0…5(10)V 或电流 0(4)…20mA 作为模拟信号传输的方法,也是被程控机经常采用的一种方法。那么电压和电流的传输方式有什么不同,什么时候采用什 么方法,下面将对此进行简要介绍。

     电压信号传输比如 0…5(10)V 如果一个模拟电压信号从发送点通过长的电缆传输到接收点,那么信号可能很容易失 真。原因是电压信号经过发送电路的输出阻抗,电缆的电阻以及接触电阻形成了电压 降损失。由此造成的传输误差就是接收电路的输入偏置电流乘以上述各个电阻的和。 如果信号接收电路的输入阻抗是高阻的,那么由上述的电阻引起的传输误差就足够 小,这些电阻也就可以忽略不计。要求不增加信号发送方的费用又要所提及的电阻可忽略,就要求信号接收电路有一个高的输入阻抗。如果用运算放大器 OP 来做接收方的 输入放大器,就要考虑到此类放大器的输入阻抗通常是小于 <1MΩ 。 原则上,高阻抗的电路特别是在放大电路的输入端是很容易受到电磁干扰从而会引起 很明显的误差。所以用电压信号传输就必须在传输误差和电磁干扰的影响之间寻找一 个折中的方案。

     电压信号传输的结论: 如果电磁干扰很小或者传输电缆长度较短,一个合适的接收电路毫无疑问是可以用来传输电压信号 0…5(10)V 的。 电流信号传输比如 0(4)..20mA 在电磁干扰较强的环境和需要传输较远距离的情况下,多年来人们比较喜欢使用标准 的电流来传输信号。 如果一个电流源作为发送电路,它提供的电流信号始终是所希望的电流而与电缆的电 阻以及接触电阻无关,也就是说,电流信号的传输是不受硬件设备配置的影响的。同 电压信号传输的方法正相反,由于接收电路低的输入阻抗和对地悬浮的电流源(电流 源的实际输出阻抗与接收电路的输入阻抗形成并联回路)使得电磁干扰对电流信号的 传输不会产生大的影响。 电流信号传输的结论: 如果考虑到有电磁干扰比如电焊设备和其他信号发射设备,传 输距离又必须很长,那么电流信号传输的方法是适合这种情况的(模拟信号传输)。 实际上经常采用的电流传输方法有二线制和三线制方法。由于二线制的重要意义,在 这里将主要论述二线制方法,也叫电流回路方法。 电流回路的综合特性 -简单的使用:如果信号发送电路和相联接的其他电路的工作电流保持常数不变,那 么该工作电流和信号电流就可以通过同一根电缆来传输。人们只需用一个负载取样电 阻,而电流在负载电阻上的电压降就可以作为有用的信号。当然还应该注意工作电压 要足够高,以满足电流回路里所需要的电压降。 - 低廉的成本:与数字信号传输需要一个 AD 转换,一个单片机和一个合适的驱动电路 相比,用简单的电流回路方法,人们只需要一条电缆,一个负载电阻和一个测量电压 表。特别当对测量精度要求高的时候,二者产品成本的差别就更加明显了。 - 错误诊断:4-20mA 电流信号传输的优点除了传输距离远和抗干扰能力强外,还会自 动提供出错信息。在一个经过校准的系统输出零信号时(输出端为电流 4mA),如果 接收到的信号大于零毫安而小于 4 毫安时,就说明此时系统一定有问题。如果接收到 的电流信号为零,那么一定是电缆断了或者信号接收方面出了问题。如果电流信号超 过 20mA 就意味着输入端方面的信号过载或者信号接收方面有问题。 - 长距离传输:传输距离与发送信号端的驱动能力和电缆的电阻以及接收端的测量电 阻(负载电阻)有关。如果在信号传输的电缆中也要安装测量仪表,那么负载电阻还 应该考虑到测量仪表的输入阻抗和监测记录仪表的输入阻抗。这些仪表常常因为成本 低廉和无需外加电源而与集成电路一样共同连接在电流回路中并从4mA 中直接获得工 作电源。因此在电路设计时要考虑到电流源回路的带载能力 仪表选型的步骤 仪表选型的步骤如下: 1. 依据流体种类及五个方面考虑因素初选可用仪表类型(要有几类型以便进行选择); 2. 对初选类型进行资料及价格信息的收集,为深入的分析比较准备条件; 3. 采用淘汰法逐步集中到1-2种类型,对五个方面因素要反复比较分析最终确定预选目标。 流量仪表的选型对仪表能否成功使用往往起着很重要的作用,由于被测对象的复杂状况以及仪表品种繁多,产品质量难以掌握等情况,使得仪表的选型感到困难。没有一种十全十美的流量计,各类仪表都有各自的特点,选型的目的就是在众多的品种中扬长避短,选择自己最合适的仪表。

   一般选型可以从五个方面进行考虑,这五个方面为仪表性能方面、流体特性方面、安装条件方面、环境条件方面和经济因素方面。五个方面的详细因素如下:    1.仪表性能方面   准确度、重复性、线性度、范围度、流量范围、信号输出特性、响应时间、压力损失等;   2.流体特性方面   流体、温度、压力、密度、粘度、化学腐蚀、磨蚀性、结垢、堵塞、混相、相变、电导率、声速、导热系数、比热容,等熵指数;   3.安装条件方面   管道布置方向,流动方向,检测件上下游侧直管段长度、管道口径、维修空间、电源、接地、辅助设备(过滤器、消气器)、安装、脉动等;   4.环境条件方面   环境温度、湿度、电磁干扰、安全性、防爆、管道振动等;   5.经济因素方面   仪表购置费、安装费、运行费、校验费、维修费、仪表使用寿命、备品备件等。


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