4~20mA二線制變送器

工業(yè)上普遍需要測量各類非電物理量，例如溫度、壓力、速度、角度等;另外電物理量(簡稱電量),例如電流、電壓、功率、頻率等,都需要轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬量電信號才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備稱為變送器。工業(yè)上最廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)模擬量電信號是用4~20mA直流電流來傳輸模擬量。

從熱電阻引線方式上來講，二線制方式是熱電阻兩端各連一根導(dǎo)線，這種引線方式簡單、費(fèi)用低，但是引線電阻隨環(huán)境溫度的變化會帶來附加誤差。只有當(dāng)引線電阻r與元件電阻值R滿足2r/R《=0.001時(shí)，引線電阻的影響才可以忽略。

三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的引線電阻。

四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。可見這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。

熱電阻常采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導(dǎo)線電阻引起的測量誤差。這是因?yàn)闇y量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)線（從熱電阻到中控室）也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。采用三線制，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測量誤差。工業(yè)上一般都采用三線制接法。熱電偶產(chǎn)生的是毫伏信號，不存在這個(gè)問題。

傳統(tǒng)的4~20mA校正，要求特殊的夾具固定，需要特別的激光或手動電阻器調(diào)整，而調(diào)整是相互影響的，需要一個(gè)測試、調(diào)整，再測試、再調(diào)整的過程，調(diào)整次數(shù)和范圍有限。電子器件和傳感器調(diào)整起來不夠方便。

現(xiàn)代的數(shù)字化4~20mA校正，它允許電子器件和傳感器在封裝之后進(jìn)行調(diào)整;可通過計(jì)算機(jī)計(jì)算出校正系數(shù)來簡化數(shù)值調(diào)整;可以有無限的調(diào)整次數(shù)，并且有很好的分辨率和較寬的調(diào)整范圍;調(diào)整過程中不存在相互影響;電子器件和傳感器可以很方便地調(diào)整。

XTR108是TI提供的校正4~20mA的解決方法。它具有480 A的電流參考，它提供RTD的非線性校正，不需要外加可調(diào)電阻器。XTR108的特點(diǎn)有:

(1)具有傳感器的線性化電路;

(2)數(shù)字校正。通過SPI接口可以直接對XTR108設(shè)置，通過SPI接口可直接編程EEPROM;

(3)自動穩(wěn)零的可編程增益的應(yīng)用放大器的增益范圍為6.26~400倍;

(4)RTD激勵(lì)的可編程電流的分辨率為1.54 A;

(5)校正參數(shù)存儲在外接的EEPROM中;

(6)可編程的過量程和欠量程的輸出。

此外，TI還提供一款橋路傳感器的數(shù)字校正解決方案--PGA309，它是專為壓力橋路傳感器設(shè)計(jì)的可編程模擬信號調(diào)節(jié)器。它模擬放大器傳感信號并提供對色調(diào)電壓和滿度電壓的數(shù)字校正，由于避免了手動調(diào)整而獲得了長期的穩(wěn)定性，并將輸出電壓信號轉(zhuǎn)換成4~20mA的輸出。