式中:Emin=最低电源电压,对多数仪表而言Emin=24(1-5%)=22.8V,5%为
24V电源允许的负向变化量;Imax=20mA;Imin=4mA;RLmax=250Ω+传输导线电阻。
如果变送器在设计上满足了上述的三个条件,就可实现两线制传输。所谓两线制即电源、负载串联在一起,有一公共点,而现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅用两根电线,这两根电线既是电源线又是信号线。两线制变送器由于信号起点电流为4mA.DC,为变送器提供了静态工作电流,同时仪表电气零点为4mA.DC,不与机械零点重合,这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障。而且两线制还便于使用
安全栅,利于安全防爆。
两线制变送器如图1所示,其供电为24V.DC,输出信号为4-20mA.DC,负载电阻为250Ω,
24V电源的负线电位最低,它就是信号公共线,对于
智能变送器还可在4-20mA.DC信号上加载
HART协议的FSK键控信号。
有的仪表厂为了减小变送器的体积和重量、并提高抗干扰性能、减化接线,而把变送器的供电由220V.AC改为低压直流供电,如电源从24V.DC电源箱取用,由于低压供电就为负线共用创造了条件,这样就有了三线制的变送器产品。
三线制变送器如图2所示,所谓三线制就是电源正端用一根线,信号输出正端用一根线,电源负端和信号负端共用一根线。其供电大多为24V.DC,输出信号有4-20mA.DC,负载电阻为250Ω或者0-10mA.DC,负载电阻为0-1.5KΩ;有的还有mA和mV信号,但
负载电阻或
输入电阻,因输出电路形式不同而数值有所不同。
由于4-20mA.DC(1-5V.DC)信号制的普及和应用,在控制系统应用中为了便于连接,就要求信号制的统一,为此要求一些非电动单元组合的仪表,如在线分析、机械量、电量等仪表,能采用输出为4-20mA.DC信号制,但是由于其转换电路复杂、功耗大等原因,难于全部满足上述的三个条件,而无法做到两线制,就只能采用
外接电源的方法来做输出为4-20mA.DC的四线制变送器了。
四线制变送器如图3所示,其供电大多为220V.AC,也有供电为24V.DC的。输出信号有4-20mA.DC,负载电阻为250Ω,或者0-10mA.DC,负载电阻为0-1.5KΩ;有的还有mA和mV信号,但负载电阻或输入电阻,因输出电路形式不同而数值有所不同。
二线制的优点是接线简单,只适用一般功率小的一次
传感器,如:压变、差压变、温变、电容式液位计、射频导纳、
涡街流量计等。传感器本身用电由二线制中得到,是必影响其带载能力。
三线制的优点是热电阻采取三线制接法,是为了打消衔接导线电阻惹起的丈量偏差。这是由于丈量热电阻的电路个别是不均衡
电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻,其衔接导线(从热电阻到中控室)也成为桥臂电阻的一部门,这一部门电阻是未知的且随情况温度变更,形成丈量偏差。采取三线制,将导线一根接到电桥的电源端,其他两根分辨接到热电阻地点的桥臂及与其相邻的桥臂上,如许打消了导线线路电阻带来的丈量偏差。
四线制的优点是由于是将电源和功率分开,所以本机的功率与信号是没有功率上的关联的,适用于大功率的的传感器,如
超声波(由于其为了加大抗干扰能力,所以发射的功率会很大,所以此款产品选型时要尽量四线的,二线的一般抗干扰能力较弱),就不能作成二线的,只能是四线,分别是工作电源两个,输出两个。