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电流变送器
阅读:6286时间:2010-10-09 16:51:13

  电流变送器可以直接将被测主回路交流电流转换成按线性比例输出的DC4~20mA(通过250Ω 电阻转换DC 1~5V或通过500Ω电阻 转换DC2~10V)恒流环标准信号,连续输送到接收装置(计算机或显示仪表)。

  电流变送器原副边高度绝缘隔离,两线制输出接线,辅助工作电源+24V与输出信号线DC4~20mA共用,具有精度高,体积小、功耗小、频响宽、抗干扰、国内首创4种补偿措施和6大全面保护功能,两线端口防感应雷能力强,具有雷击波和突波的保护能力等优点。特别适用发电机、电动机、智能低压配电柜、空调、风机、路灯等负载电流的智能监控系统;电流变送器超低功耗,单只静态时0.096W,满量程功耗为0.48W,输出电流内部限制功耗为0.6W。

分类

  电流变送器分直流电流变送器和交流电流变送器两种。交流电流变送器是一种能将被测交流电流转换成按线性比例输出直流电压或直流电流的仪器,产品广泛应用于电力、邮电、石油、煤炭、冶金、铁道、市政等部门的电气装置、自动控制以及调度系统。交流电流、电压变送器具有单路、三路组合结构形式,其特点为: 1、准确度高(典型:0.2[%] 最好0.05[%])。

  2、整个量程范围都有极高的线性度。

  3、集成化程度高,结构简单,优良的温度特性和长期工作稳定性,使变送器免于定期校验。

  直流电流变送器将被测信号变换成一电压,经HCNR200/201线性光耦直接变换成一个与被测信号成极好线性关系并且完全隔离的电压,再经恒压(流)至输出。具有原理非常简单,线路设计精炼,可靠性高,安装方便等优点。

性能优点

  1、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响,传输线可用非常便宜的更细的双绞线导线;

  2、在电流源输出电阻足够大时,经磁场耦合感应到导线环路内的电压,不会产生显着影响,因为干扰源引起的电流极小,一般利用双绞线就能抵抗降低干扰;

  3、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差,对于4~20mA两线制环路,接收器电阻通常为250Ω(取样Uout=1~5V)这个电阻小到不足以产生显着误差,因此,可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远;

  4、各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接,不因电线长度的不等造成精度的差异;

  5、将4mA用于零电平,使判断开路或传感器损坏(0mA状态)十分方便。

  6、 在两线输出口容易增设防浪涌和防雷器件,有利于安全防雷防爆。

  DH4-20mA电流变送器变送器模块是采用意法半导体(ST)ASIC芯片为实现无源交流隔离传感器(互感原理)的两线制电流遥测技术手段而定型生产的单片模块产品。无源交流隔离传感器(互感原理)输入的电压信号经整流滤波和I/V转换后输出一个随I1线性变化的直流电压信号U2,U2作为浮地控制信号去控制该模块输出4~20mA的标准化电流环路,该模块实现了无源交流隔离传感器信号变换为两根连接线路发送的呈线性比例的环路电流,接受器通过测量已知电阻RL两端的压降对环路电流进行检测。

技术参数

  1.精度:优于0.5% ;

  2.非线性失真:优于0.5%;

  3.额定工作电压Vcc:+24V±20% ,极限工作电压:≤35V ;

  4.电源功耗:静态4mA,动态时相等于环路电流,内部限制25mA+10%;

  5.额定输入:5A……1KA(42个规格);

  6.穿孔穿芯圆孔直径:9、12、20、25、30mm;

  7.输出形式:两线制DC4~20mA;

  8.输出电流温漂系数:≤50ppm/℃;

  9.响应时间:≤100mS;

  10.输入/输出绝缘隔离强度:AC3000V / 1min、1mA;

  11.输出负载电阻:RLmax ≤ (Vcc-10V)/ 20mA

  注:(1)标准Vcc=24V时负载阻抗为700Ω;

  (2)RLmax=250Ω (转换1~5V的电阻)+ 两根传输线路总铜阻。

  12.输入过载保护:30倍1min;

  13.输出过流限制保护:内部限制25mA+10%;

  注:国际标准输出过流限制保护:内部限制25mA+10%;

  14. 两线端口瞬态感应雷与浪涌电流TVS抑制保护能力:TVS抑制冲击电35A/20ms/1.5KW;

  15.两线端口设置有+24V电源反接保护;

  16.输出电流设置有长时间短路保护限制;内部限制25mA+10[%];

  17.工作环境: -40℃~+80℃,10%~90%RH;

  18.贮存温度: -50℃~+85℃;

  19.执行标准: GB/[4]T13850-1998;

问题解决

  一.什么是两线制电流变送器?

  两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线,这两根线既是电源线,又是信号线。两线制与三线制 (一根正电源线,两根信号线,其中一根共GND) 和四线制(两根正负电源线,两根信号线,其中一根GND)相比,两线制的优点是:

  1、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响,可用非常便宜的更细的导线;可节省大量电缆线和安装费用;

  2、在电流源输出电阻足够大时,经磁场耦合感应到导线环路内的电压,不会产生显着影响,因为干扰源引起的电流极小,一般利用双绞线就能降低干扰;两线制与三线制必须用屏蔽线,屏蔽线的屏蔽层要妥善接地。

  3、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差,对于4~20mA两线制环路,接收器电阻通常为250Ω(取样Uout=1~5V)这个电阻小到不足以产生显着误差,因此,可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远;

  4、各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接,不因电线长度的不等而造成精度的差异,实现分散采集,分散式采集的好处就是:分散采集,集中控制....

  5、将4mA用于零电平,使判断开路与短路或传感器损坏(0mA状态)十分方便。

  6,在两线输出口非常容易增设一两只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。

  三线制和四线制变送器均不具上述优点即将被两线制变送器所取代,从国外的行业动态及变送器心片供求量即可略知一斑,电流变送器在使用时要安装在现场设备的动力线上,而以单片机为核心的监测系统则位于较远离设备现场的监控室里,两者一般相距几十到几百米甚至更远。设备现场的环境较为恶劣,强电信号会产生各种电磁干扰,雷电感应会产生强浪涌脉冲,在这种情况下,单片机应用系统中遇到的一个棘手问题就是如何在恶劣环境下远距离可靠地传送微小信号。

  两线制变送器件的出现使这个问题得到了较好地解决。我们以DH4-20变送模块为核心设计了小型、价廉的穿孔型两线制电流变送器。它具有低失调电压(<30 μV)、低电压漂移(<0.7μV/C°)、超低非线性度(<0.01[%])的特点。它把现场设备动力线的电流隔离转换成4~20 mA的按线性比例变化的标准电流信号输出,然后通过一对双绞线送到监测系统的输入接口上,双绞线同时也将位于监测系统的24V工作电源送到电流变送器中。测量信号和电源在双绞线上同时传送,既省去了昂贵的传输电缆,而且信号是以电流的形式传输,抗干扰能力得到极大的加强。两线制电流变送器原理如(图1)所示。

  二.电流变送器的4-20mA输出如何转换?

  两线制电流变送器的输出为4~20 mA,通过250 Ω的精密电阻转换成1~5 V或2-10V的模拟电压信号.转换成数字信号有多种方法,如果系统是在环境较为恶劣的工业现场长期使用,因此需考虑硬件系统工作的安全性和可靠性。系统的输入模块采用压频转换器件LM231将模拟电压信号转换成频率信号,用光电耦合器件TL117进行模拟量与数字量的隔离。

  同时模拟信号处理电路与数字信号处理电路分别使用两组独立的电源,模拟地与数字地相互分开,这样可提高系统工作的安全性。利用压频转换器件LM231也有一定的抗高频干扰的作用。

  三.电流输出型与电压输出型有哪些优劣比较?

  在单片机控制的许多应用场合,都要使用变送器来将单片机不能直接测量的信号转换成单片机可以处理的电模拟信号,如电流变送器,压力变送器、温度变送器、流量变送器等。

  早期的变送器大多为电压输出型,即将测量信号转换为0-5V电压输出,这是运放直接输出,信号功率<0.05W,通过模拟/数字转换电路转换数字信号供单片机读取、控制。但在信号需要远距离传输或使用环境中电网干扰较大的场合,电压输出型传感器的使用受到了极大限制,暴露了抗干扰能力较差,线路损耗破坏了精度等等等缺点,而两线制电流输出型变送器以其具有极高的抗干扰能力得到了广泛应用。

  电压输出型变送器抗干扰能力极差,线路损耗的破坏,谈不上精度有多高,有时输出的直流电压上还叠加有交流成分,使单片机产生误判断,控制出现错误,严重时还会损坏设备,输出0-5V绝对不能远传,远传后线路压降大,精确度大打折扣。现在很多的ADC,PLC,DCS的输入信号端口都作成两线制电流输出型变送器4-20mA的,证明了电压输出型变送器被淘汰的必然趋势。

安装

     在使用时要安装在现场设备的动力线上,从国外的行业动态及变送器心片供求量即可略知一斑,如果系统是在环境较为恶劣的工业现场长期使用,因此需考虑硬件系统工作的安全性和可靠性,根据需要还可将模拟量变换为数字量。传感器和变送器一同构成自动控制的监测信号源。不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。
     电流变送器的模块实现了无源交流隔离传感器信号变换为两根连接线路发送的呈线性比例的环路电流,二线制变送器是辅助工作电源的+24V端接变送器正端,电源负端通过采样电阻或电流表接变送器的负端。模拟地与数字地相互分开,这样可提高系统工作的安全性。不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响,可用非常便宜的更细的导线。

应用

     电流变送器在单片机控制的许多应用场合,都要使用变送器来将单片机不能直接测量的信号转换成单片机可以处理的电模拟信号,如电流变送器,压力变送器、温度变送器、流量变送器等。早期的变送器大多为电压输出型,即将测量信号转换为0-5V电压输出,这是运放直接输出,信号功率<0.05W,通过模拟/数字转换电路转换数字信号供单片机读取、控制。
     是将液位传感器里的下部的水和上部蒸汽的冷凝水通过仪表管送到变送器的波纹管两侧,以波纹管两侧的差压带动机械放大装置用指针指示水位的一种远方仪表。当然还有把电气模拟量变换成数字量的也可以叫变送器。以上只是从概念上说明传感器和变送器的区别。
     而两线制电流输出型电流变送器以其具有极高的抗干扰能力得到了广泛应用。

注意事项

     * 注意产品标签上的辅助电源信息,变送器的辅助电源等级和极性不可接错,否则将损坏变送器;
     * 变送器为一体化结构,不可拆卸,同时应避免碰撞和跌落;
     * 变送器在有强磁干扰的环境中使用时,请注意输入线的屏蔽,输出信号应尽可能短。集中安装时,最小安装间隔不应小于10mm;
     * 本系列变送器内部未设置防雷击电路,当变送器输入、输出馈线暴露于室外恶劣气候环境之中时,应注意采取防雷措施;
     * 本产品采用阻燃ABS塑料外壳封装,外壳极限耐受温度为+85℃,收到高温烘烤时会发生变形,影响产品性能。产品请勿在热源附近使用或保存,请勿把产品放进高温箱内烘烤;
     * 请勿损坏或者修改产品的标签、标志,请勿拆卸或改装变送器,否则本公司将不再对该产品提供“三包”(包换、包退、包修)服务。

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