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(xiàn)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(chǎng)、變電站的電氣測(cè)量、巡回檢測(cè)、計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)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(duì)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(lèi)型：一種電壓/電流轉(zhuǎn)換器，亦稱(chēng)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(hào)（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(chēng)電流環(huán)接收器（典型產(chǎn)品為RCV420）可將4-20mA輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化成0-5V輸出信號(hào)，具有很高的性能比。一般電量變送器可分為二線(xiàn)制電量變送器和三線(xiàn)制或者多線(xiàn)制電量變送器。二線(xiàn)制電量變送器是指變送器和傳感器位于現(xiàn)場(chǎng)端，在二線(xiàn)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(xiàn)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(hào)，其工作電源線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)為同一根導(dǎo)線(xiàn)，工作電源由接收端提供。而對(duì)于三線(xiàn)制變送器是由系統(tǒng)供電，供電電源是兩根電流傳輸線(xiàn)以外的第三根導(dǎo)線(xiàn)。二線(xiàn)制電量變送器和三線(xiàn)制或者多線(xiàn)制電量變送器簡(jiǎn)化圖如下圖所示：

二線(xiàn)制變送器框圖如圖1.1所示：

三線(xiàn)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(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。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。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(xiàn)，因而被稱(chēng)為二線(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。這使得二線(xiàn)制變送器的設(shè)計(jì)和使用成為可能。而且二線(xiàn)制變送器具有*的優(yōu)點(diǎn)：

（1）不易受寄生熱電偶和沿電線(xiàn)電阻壓降和溫漂的影響，可用非常便宜的較細(xì)的導(dǎo)線(xiàn)，可節(jié)省大量電纜線(xiàn)和安裝費(fèi)用。 
（2）在電流源輸出電阻足夠大時(shí)，經(jīng)磁場(chǎng)耦合感應(yīng)到導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)就能降低干擾，二線(xiàn)制與三線(xiàn)制必須用屏蔽線(xiàn)，屏蔽線(xiàn)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(duì)于4—20mA二線(xiàn)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(xiàn)長(zhǎng)度比電壓遙測(cè)系統(tǒng)更長(zhǎng)更遠(yuǎn)。 
（4）各個(gè)單臺(tái)示讀裝置或記錄裝置可以在電線(xiàn)長(zhǎng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接，不因電線(xiàn)長(zhǎng)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(kāi)路與短路或傳感器損壞(0mA狀態(tài))十分方便。

（6）在兩線(xiàn)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(xiàn)制和四線(xiàn)制變送器均不具上述優(yōu)點(diǎn)，將被二線(xiàn)制變送器所取代，從國(guó)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(chǎng)設(shè)備的動(dòng)力線(xiàn)上 ，而以單片機(jī)為核心的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則位于較遠(yuǎn)離設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)的環(huán)境較為惡劣，強(qiáng)電信號(hào)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(wèn)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(hào)。二線(xiàn)制變送器件的出現(xiàn)使這個(gè)問(wèn)題得到了較好地解決。 
    電量變送器能將電壓信號(hào)變換為標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)從環(huán)路一端傳送到另一端，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離通訊，且不易受干擾，因而在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中得到廣泛的應(yīng)用，特別是在傳感和測(cè)量應(yīng)用方面。