德國(guó)威卡WIKA變送器原理及應(yīng)用

原理及應(yīng)用

工業(yè)上普遍需要測(cè)量各類(lèi)電量與非電物理量，例如電流(AD)、電壓(VD)、功率(WD)、頻率(FD)、溫度(TT)、重量（LD）、位置(PT)、壓力、轉(zhuǎn)速(RT)、角度等，都需要轉(zhuǎn)換成可接收的直流模擬量電信號(hào)才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。這種將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成可傳輸直流電信號(hào)的設(shè)備稱(chēng)為變送器。工業(yè)上通常分為電量變送器（常見(jiàn)型號(hào)如：GP/FP系列、S3/N3系列、STM3系列等）和非電量變送器。

變送器的傳統(tǒng)輸出直流電信號(hào)有0-5V、0-10V、1-5V、0-20mA、4-20mA等，目前廣泛采用的是用4~20mA電流來(lái)傳輸模擬量。工業(yè)上廣泛采用的是用4~20mA電流來(lái)傳輸模擬量。

采用電流信號(hào)的原因是不容易受干擾。并且電流源內(nèi)阻無(wú)窮大，導(dǎo)線(xiàn)電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，在普通雙絞線(xiàn)上可以傳輸數(shù)百米。上限取20mA是因?yàn)榉辣囊螅?0mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒(méi)有取0mA的原因是為了能檢測(cè)斷線(xiàn)：正常工作時(shí)不會(huì)低于4mA，當(dāng)傳輸線(xiàn)因故障斷路，環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線(xiàn)報(bào)警值。

電流型變送器將物理量轉(zhuǎn)換成4~20mA電流輸出，必然要有外電源為其供電。典型的是變送器需要兩根電源線(xiàn)，加上兩根電流輸出線(xiàn)，總共要接4根線(xiàn)，稱(chēng)之為四線(xiàn)制變送器。當(dāng)然，電流輸出可以與電源公用一根線(xiàn)（公用VCC或者GND），可節(jié)省一根線(xiàn)，稱(chēng)之為三線(xiàn)制變送器。

其實(shí)大家可能注意到， 4-20mA電流本身就可以為變送器供電，如圖1C所示。變送器在電路中相當(dāng)于一個(gè)特殊的負(fù)載，特殊之處在于變送器的耗電電流在4~20mA之間根據(jù)傳感器輸出而變化。顯示儀表只需要串在電路中即可。這種變送器只需外接2根線(xiàn)，因而被稱(chēng)為兩線(xiàn)制變送器。工業(yè)電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)下限為4mA，因此只要在量程范圍內(nèi)，變送器至少有4mA供電。這使得兩線(xiàn)制傳感器的設(shè)計(jì)成為可能。

在工業(yè)應(yīng)用中，測(cè)量點(diǎn)一般在現(xiàn)場(chǎng)，而顯示設(shè)備或者控制設(shè)備一般都在控制室或控制柜上。兩者之間距離可能數(shù)十至數(shù)百米。按一百米距離計(jì)算，省去2根導(dǎo)線(xiàn)意味著成本降低近百元！因此在實(shí)際使用中兩線(xiàn)制傳感器得到越來(lái)越多的應(yīng)用。