幾線制的稱謂,是在兩線制變送器誕生后才有的。這是電子放大器在儀表中廣泛應(yīng)用的結(jié)果,放大的本質(zhì)就是一種能量轉(zhuǎn)換過程,這就離不開供電。因此最先出現(xiàn)的是四線制的變送器;即兩根線負(fù)責(zé)電源的供應(yīng),另外兩根線負(fù)責(zé)輸出被轉(zhuǎn)換放大的信號(如電壓、電流、等)。DDZ-Ⅱ型電動單元組合儀表的出現(xiàn),供電為220V.AC,輸出信號為0--10mA.DC的四線制變送器得到了廣泛的應(yīng)用,目前在有些工廠還可見到它的身影。
七十年代我國開始生產(chǎn)DDZ-Ⅲ型電動單元組合儀表,并采用國際電工委員會(IEC)的:過程控制系統(tǒng)用模擬信號標(biāo)準(zhǔn)。即儀表傳輸信號采用4-20mA.DC,聯(lián)絡(luò)信號采用1-5V.DC,即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統(tǒng)。采用4-20mA.DC信號,現(xiàn)場儀表就可實(shí)現(xiàn)兩線制。但限于條件,當(dāng)時兩線制僅在壓力、差壓變送器上采用,溫度變送器等仍采用四線制?,F(xiàn)在國內(nèi)兩線制變送器的產(chǎn)品范圍也大大擴(kuò)展了,應(yīng)用領(lǐng)域也越來越多。同時從國外進(jìn)來的變送器也是兩線制的居多。
青島藍(lán)方自控系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)自動加球機(jī),自動加藥機(jī),免標(biāo)定數(shù)控加藥機(jī)等自動化產(chǎn)品均采用有源四線制儀表作為檢測依據(jù),穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)。
因為要實(shí)現(xiàn)兩線制變送器必須同時滿足以下條件:
1.V≤Emin-ImaxRLmax
變送器的輸出端電壓V等于規(guī)定的最低電源電壓減去電流在負(fù)載電阻和傳輸導(dǎo)線電阻上的壓降。
2.I≤Imin
變送器的正常工作電流I必須小于或等于變送器的輸出電流。
3.P<Imin(Emin-IminRLmax)
變送器的最小消耗功率P不能超過上式,通常<90mW。
式中:Emin=最低電源電壓,對多數(shù)儀表而言Emin=24(1-5%)=22.8V,5%為24V電源允許的負(fù)向變化量;
Imax=20mA;
Imin=4mA;
RLmax=250Ω+傳輸導(dǎo)線電阻。
如果變送器在設(shè)計上滿足了上述的三個條件,就可實(shí)現(xiàn)兩線制傳輸。所謂兩線制即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起,有一公共點(diǎn),而現(xiàn)場變送器與控制室儀表之間的信號聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線,這兩根電線既是電源線又是信號線。兩線制變送器由于信號起點(diǎn)電流為4mA.DC,為變送器提供了靜態(tài)工作電流,同時儀表電氣零點(diǎn)為4mA.DC,不與機(jī)械零點(diǎn)重合,這種“活零點(diǎn)”有利于識別斷電和斷線等故障。而且兩線制還便于使用安全柵,利于安全防爆。
兩線制變送器如圖一所示,其供電為24V.DC,輸出信號為4-20mA.DC,負(fù)載電阻為250Ω,24V電源的負(fù)線電位最低,它就是信號公共線,對于智能變送器還可在4-20mA.DC信號上加載HART協(xié)議的FSK鍵控信號。