電量變送器

    電量變送器是一種將各種電氣參量（如電流、電壓、功率、頻率、電能等電力參數(shù)）變換為成線性比例的直流電流或直流電壓的裝置，它廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站的電氣測量、巡回檢測、計(jì)算機(jī)監(jiān)測和電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集。隨著電力工業(yè)的發(fā)展,對電量變送器的需求量日益增加。

    電量變送器根據(jù)轉(zhuǎn)換原理的不同可劃分成以下兩種類型：一種電壓/電流轉(zhuǎn)換器，亦稱電流環(huán)發(fā)生器，它能將輸入電壓轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號（典型產(chǎn)品有1B21、1B22、AD693、AD694、XTR101、XTR106和XTR115）；另一種屬于電流／電壓轉(zhuǎn)換器，亦稱電流環(huán)接收器（典型產(chǎn)品為RCV420）可將4-20mA輸入信號轉(zhuǎn)化成0-5V輸出信號，具有很高的性能比。一般電量變送器可分為二線制電量變送器和三線制或者多線制電量變送器。二線制電量變送器是指變送器和傳感器位于現(xiàn)場端，在二線制進(jìn)行傳輸工作時(shí)，供電電源、負(fù)載電阻、變送器是串聯(lián)的即兩根導(dǎo)線同時(shí)進(jìn)行傳送變送器所需要的工作電源和輸出電流信號，其工作電源線和信號線為同一根導(dǎo)線，工作電源由接收端提供。而對于三線制變送器是由系統(tǒng)供電，供電電源是兩根電流傳輸線以外的第三根導(dǎo)線。二線制電量變送器和三線制或者多線制電量變送器簡化圖如下圖所示：

二線制變送器框圖如圖1.1所示：

三線制變送器框圖如圖1.2所示：

?電流輸出型電量變送器將物理量轉(zhuǎn)換成4—20mA電流輸出，必然要有外電源為其供電。zui典型的是變送器需要兩根電源線，加上兩根電流輸出線，總共要接4根線，稱之為四線制變送器。電流輸出可以與電源公用一根線(公用VCC或者GND)，可節(jié)省一根線，稱之為三線制變送器。4—20mA電流本身就可以為變送器供電。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之間是根據(jù)傳感器輸出而變化的。這種變送器只需接2根線，因而被稱為二線制變送器。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。這使得二線制變送器的設(shè)計(jì)和使用成為可能。而且二線制變送器具有*的優(yōu)點(diǎn)：

（1）不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響，可用非常便宜的較細(xì)的導(dǎo)線，可節(jié)省大量電纜線和安裝費(fèi)用。 
（2）在電流源輸出電阻足夠大時(shí)，經(jīng)磁場耦合感應(yīng)到導(dǎo)線環(huán)路內(nèi)的電壓，不會(huì)產(chǎn)生顯著影響，因?yàn)楦蓴_源引起的電流極小，一般利用雙絞線就能降低干擾，二線制與三線制必須用屏蔽線，屏蔽線的屏蔽層要妥善接地。 
（3）電容性干擾會(huì)導(dǎo)致接收器電阻產(chǎn)生有關(guān)誤差，對于4—20mA二線制環(huán)路，接收器電阻通常為250?( 取樣inU=1—5V)這個(gè)電阻小到不足以產(chǎn)生顯著誤差，因此，可以允許的電線長度比電壓遙測系統(tǒng)更長更遠(yuǎn)。 
（4）各個(gè)單臺(tái)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(jìn)行換接，不因電線長度的不等而造成精度的差異，從而實(shí)現(xiàn)分散采集、集中控制。 
（5）將4mA用于零電平，判斷開路與短路或傳感器損壞(0mA狀態(tài))十分方便。

（6）在兩線輸出口非常容易增設(shè)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(yōu)點(diǎn)，將被二線制變送器所取代，從國外的行業(yè)動(dòng)態(tài)及變送器芯片供求量即可略知一斑，電流變送器在使用時(shí)要安裝在現(xiàn)場設(shè)備的動(dòng)力線上 ，而以單片機(jī)為核心的監(jiān)測系統(tǒng)則位于較遠(yuǎn)離設(shè)備現(xiàn)場的監(jiān)控室里，兩者一般相距幾十到幾百米甚至更遠(yuǎn)。設(shè)備現(xiàn)場的環(huán)境較為惡劣，強(qiáng)電信號會(huì)產(chǎn)生各種電磁干擾，雷電感應(yīng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)浪涌脈沖，在這種情況下，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中遇到的一個(gè)棘手問題就是如何在惡劣環(huán)境下遠(yuǎn)距離可靠地傳送微小信號。二線制變送器件的出現(xiàn)使這個(gè)問題得到了較好地解決。 
    電量變送器能將電壓信號變換為標(biāo)準(zhǔn)的電流信號從環(huán)路一端傳送到另一端，從而實(shí)現(xiàn)長距離通訊，且不易受干擾，因而在工業(yè)現(xiàn)場中得到廣泛的應(yīng)用，特別是在傳感和測量應(yīng)用方面。