概述二三四线制压力变送器的原理以及满足条件

一 . 概述

1.1    传感器和变送器的区别与联系

     传感器是能够将规定的被测量按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。变送器的是将非标准电信号转换为标准电信号的仪器，传感器则是将物理信号转换为电信号的器件。一次仪表指现场测量仪表或基地控制表，二次仪表指利用一次表信号完成其他功能：诸如控制，显示等功能的仪表。传感器和变送器本是热工仪表的概念。传感器是把非电物理量如温度、压力、液位、物料、气体特性等转换成电信号或把物理量如压力、液位直接送到变送器。变送器则是把传感器采集到的微弱的电信号放大以便转送或启动控制元件，或将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远测量和控制的信号源。

根据需要还可将模拟量变换为数字量，当然把电气模拟量变换成数字量的也可以叫变送器。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。

1.2    电流传输 DC （ 4-20mA ） 和电压接收 DC （ 1-5V）信号优点

      在过程控制系统中，现场仪表与控制室仪表之间的联络信号采用（ 4-20mA ）DC的理由是：因为现场与控制室之间的距离较远，连接电线的电阻较大，如果用电压源信号远传，由于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压，将产生较大的误差，而用恒电流源信号作为远传，只要传送回路不出现分支，回路中的电流就不会随电线长短而改变，从而保证了传送的精度。

      控制室仪表之间的联络信号采用（ 1-5V ） DC的理由是：为了便于多台仪表共同接收同一个信号，并有利于接线和构成各种复杂的控制系统。如果用电流源作联络信号，当多台仪表共同接收同一个信号时，它们的输入电阻必须串联起来，这会使非常大负载电阻超过变送仪表的负载能力，而且各接收仪表的信号负端电位各不相同，会引入干扰，而且不能做到单一集中供电。

1.3    DC(4-20mA) 与 DC(1-5V) 传输、接收信号的标准

      在过程控制系统中，模拟信号（ 4-20mA ） DC 或(1-5V) DC 信号制是国际电工委员会 (IEC) 过程控制系统模拟信号标准。 我国从 DDZ-Ⅲ 型电动仪表开始采用这一国际标准信号制， 仪表传输信号采用（ 4-20mA ） DC ，联络信号采用（ 1-5V ） DC ，即采用电流传输、电压接收的信号系统。

      采用电压源信号联络，与现场仪表的联络用的电流信号必须转换为电压信号，非常简单的方法就是：在电流传送回路中串接一个 250 欧姆的标准电阻，把（ 4-20mA ） DC 转换为（ 1-5V ） DC ，通常由配电器来完成这一任务。

2.1 二线制 / 三线制 / 四线制变送器满足条件

信号变换器是将接入的位移传感器等模拟信号，变换为标准的模拟电流 / 电压信号输出。 电流信号输出 , 采用二线制；电压信号输出，采用三线制、四线制。

要实现两线制变送器必须同时满足以下条件 :

1 ） V≤Emin-ImaxRLmax

变送器的输出端电压 V 等于规定的非常低电源电压减去电流在负载电阻和传输导线电阻上的压降。

2 ） I≤Imin

变送器的正常工作电流 I 必须小于或等于变送器的输出电流。

3 ） P＜Imin(Emin-IminRLmax)

变送器的非常小消耗功率 P 不能超过上式 , 通常 ＜90mW 。

式中 :Emin= 非常低电源电压， 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