兩線制與三線制熱電阻熱電偶溫度變送器特點及

摘要：比較三線制熱電阻和兩線制熱電阻溫度變送器的原理，討論其裝置的延后點及在實踐中取得良好效果，具有推廣價值。
1溫度變送器概述
       溫度是工業(yè)現(xiàn)場用的最多的待測物理量。熱電阻由于在測.量的靈敏度、線性度等諸多方面均優(yōu)于熱電偶。因此，在中低溫地區(qū)得到了更廣泛的應用。但工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境十分惡劣和復雜，在很多情況下電路所處的環(huán)境溫度高達1000℃，電磁干擾之場強達到(20-30)V/m,射頻可達500MHz,傳統(tǒng)熱電阻溫度變送器在這樣的環(huán)境中不能滿足精度要求。針對以上特點將變送器輸出的電流信號經(jīng)光電隔離器切斷電磁干擾，同時初、次級電路電源分開，提出了--種精度高、抗干擾能力強的三線制隔離型熱電阻溫度變送器。具有很強的針對性和實用性。
       目前市場上流行的二線制一體化溫度變送器有非智能和智能兩種類型。非智能型采用硬件電路實現(xiàn)傳感器信號放大和線性化處理，特點是成本低廉，但是只能夠生產(chǎn)固定終端產(chǎn)品，現(xiàn)場使用缺乏靈活性，同時線性化水平差、精度低。而國外智能型產(chǎn)品采用微處理器控制，通過HART通信協(xié)議的支持,能夠做到可變量程，在硬件設計中采用程控放大器，同時采用軟件線性化，精度高、穩(wěn)定性好。市場上的智能型產(chǎn)品基本.上都是國外大型儀表公司的產(chǎn)品，它們性能優(yōu)良，但是價格比較貴。我國的企業(yè)自動化水平和國外彼此差距很大，有許多企業(yè)根本無法接受價格昂貴的高檔專業(yè)的自動化設備。相反低成本自動化設備市場很大，低價格、高水平的儀表溫度變送器產(chǎn)品具有較好的市場前景，在這個背景下，我們希望能設計成本較低,但性能較高的產(chǎn)品給國內(nèi)企業(yè)使用。

       兩線制溫度變送器采用兩線制傳輸，即電源與信號同為想用的兩根普通導線。供電電源為直流24V。兩線制溫度變送器的主要功能是把傳感器所得到的微弱信號放大并轉換成與溫度呈線性關系的4mA-20mA電信號,是電動單元組合儀表中的主要品種之一，按其測溫元件不同可分為熱電偶變送器和熱電阻變送器，在這里說一下，熱電阻溫度變送器是由基準單元、R/V轉換單元、線性電路、反接保護、限流保護、V/I轉換單元等組成。測溫熱電阻信號轉換放大后，再由線性電路對溫度與電阻的非線性關系進行補償，經(jīng)V/I轉換電路后輸出-一個與被溫度呈線性關系的4mA-20mA的恒流信號”。
2兩線制溫度變送器
(1)特點。①4mA-20mA直流輸出，傳輸距離遠;②靜態(tài)功耗小，安全可靠。使用壽命長;③縮短了儀表與現(xiàn)場的距離，降低了線路中干擾帶來的附加誤差;④采用優(yōu)良的環(huán)氧樹脂一次灌封成型，抗震、防潮、耐腐蝕。適用于惡劣環(huán)境的場:所使用;⑤由于信號和電源用為兩根普通導線，節(jié)省了現(xiàn)場到控制室之間昂貴的熱電偶專用補償導線，降低了安裝費用;⑥隔離式變送器也可由24V直流直接供電。他們均能良好的將現(xiàn)場儀表與控制室儀表進行點隔離，以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性;⑦變送精度高，儀表內(nèi)部具有精度高的非線性校正功能。對于熱電偶變送器儀表內(nèi)部具有冷端補償功能。使用時無須外界冷端補償器，輸出信號已扣除環(huán)境溫度。
(2)參數(shù)。響應時間:≤2S(10%-90%)，測量誤差:熱電阻0.2℃或0.2%F.S.熱電偶:1℃或0.2%F.S，(不包括冷端誤差)(以上%是相對設定的測量范圍，為引用誤差，應用時取絕對誤差，引用誤差的較大值。)，溫度漂移:≤100ppmC(環(huán).DIN導軌安裝，插拔式端子凈溫度對對+20%的偏離)，電壓值≤+0.01%/V(漂移24V)，外慌材料:尼龍DPA.66,重量:約30克。
(3)應用。兩線制的主要功能是把傳感器所測得的微弱信號放大并轉換成與溫度呈線性關系的4mA-20mA的直流電信號，遠傳給控制室儀表作知識、記錄、調(diào)節(jié)。組成各種檢測。采用幾個簡單的三極管只做了一個能夠連接Rs232的簡易電平轉換電路,他空閑和工作時都不消耗系統(tǒng)功率。工作時需要從電源消耗電流，不過設定時變送器不處于工作狀態(tài)，是不需要考慮變送器功耗的，所以兩線制溫度變送器廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制領域中。
3.三線制溫度變送器
(1)精度高。在工作現(xiàn)場采用0.1級儀表校準。PT100熱.電阻變送器的部分數(shù)據(jù)可知變送器和可知變送器的隔離器的精度等級均為0.2級就足以滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。
(2)光電隔離器。光電隔離器由一個發(fā)光二極管和一個光敏三極管組成。在信息的傳輸過程中，用光做媒介，把輸人和輸出端的電信號耦合在--起。由于輸人端和輸出端僅用光耦合，故在電性能上是完全隔離的。切斷XTR103輸出電流信號中的小信號、隔離電或磁的聯(lián)系，保護儀表的二級芯片,從而達到電源、輸人和輸出三項互相隔離的功能。
(3)性能穩(wěn)定。經(jīng)過實際的校準、儀表高溫、強電流老化以后，儀表的工作狀態(tài)很穩(wěn)定。固體模塊抗震防潮、有反接保護和限流保護、工作可靠等優(yōu)點。4mA-20mA的信號在傳輸過程中不會衰減。進人控制室后，當回路中串人250歐電阻即可取得1V-5V的直流電壓信號,可同時并聯(lián)到控制回路和監(jiān)視顯示儀表，由于傳輸下限為4mA，不與機械零點重合,很容易判別斷電、短路故障，而傳輸_上限為20mA,極大地提高了所提取的信號強度和分辨率。
(4)抗干擾能力強。設計的溫度變送器外殼采用復合塑料制品，內(nèi)部電路板的元件設計時電路的制板比較松散,儀表經(jīng)過滿量程電流老化過程，并且內(nèi)部具有隔離電路，可以抗共模干擾、串模干擾。故此儀表可應用與達到要求的元件，并在儀表的使用過程中彌補誤差帶來的影響(如:隔離芯片輸出電壓均略高于輸人電壓，故在電壓電流轉換過程中將起到將變高的電壓再轉換成標準的電流信號)。
4結束語
       溫度這一基本的工業(yè)生產(chǎn)參數(shù)，實際生產(chǎn)中越來越需要一種溫度變送器能夠采集溫度信號進行處理。也可制作相應的輔助軟件，簡化傳感器類型和測溫范圍變化時需對電路相關參數(shù)進行調(diào)整的過程。溫度變送器中可利用分析公式，計算出各輸出值，然后通過逐步改變相關電路參數(shù)，如線性化調(diào)整電阻，放大倍數(shù)調(diào)整電阻和調(diào)零，調(diào)滿電阻等，使輸出電流I滿足4~20mA的線性輸出，繼而實現(xiàn)我們工業(yè)生產(chǎn)等對溫度信號的采集。達到正確、安全、經(jīng)濟。