傳感器技術(shù)已日趨成熟,液位變送器已廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制。雖然傳感器制造技術(shù)在飛速發(fā)展,但傳感器(敏感器件)輸出的信號還存在一些問題,如溫漂問題,各種傳感器都存在零點(diǎn)和靈敏度溫漂,必須減小漂移來滿足檢測和控制的度要求;各種傳感器還都存在非線性問題,因此需要對傳感器輸出的信號要進(jìn)行線性化;大部分傳感器的輸出信號都比較小,尤其是金屬膜傳感器輸出的信號更小,必須放大并使輸出信號標(biāo)準(zhǔn)化,設(shè)計(jì)變送器信號調(diào)理電路可以解決上述問題。
在變送器的開發(fā)應(yīng)用中,常常會遇到所需的變送器的輸出與已有的變送器的輸出不同,或用戶已有的變送器的輸出不能滿足新的需求,這就需要改變變送器原來的輸出。為了滿足多種客戶的需求,就需有多種輸出的變送器。其中zui重要的一種就是電流輸出型變送器
電流輸出型變送器的輸出范圍常用的有0~20mA及4~20mA兩種,電流變送器輸出zui小電流及zui大電流時,分別代表電流變送器所標(biāo)定的zui小及zui大額定輸出值。
下面以測量范圍為以0~100A的電流變送器為例進(jìn)行敘述。對于輸出0~20mA的變送器0mA電流對應(yīng)輸入0A值,輸出4~20mA的變送器4mA電流對應(yīng)輸入0A值,兩類傳感器的20mA電流都對應(yīng)100A值。
對于輸出0~20mA的變送器,在電路設(shè)計(jì)上我們只需選擇合適的降壓電阻,在A/D轉(zhuǎn)換器輸入接口直接將電阻上的0-5V或0-10V電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號即可,電路調(diào)試及數(shù)據(jù)處理都比較簡單。但劣勢是無法判別變送器的損壞,無法辨別變送器輸出開路和短路。
對于輸出4~20mA的變送器,電路調(diào)試及數(shù)據(jù)處理上都比較煩瑣。但這種變送器能夠在變送器線路不通時,短路時或損壞時通過能否檢測到正常范圍內(nèi)的電流(正常時zui小值也有4mA),來判斷電路是否出現(xiàn)故障,變送器是否損壞,因此得到更為廣泛普遍的使用。
由于4~20mA變送器輸出4mA時,在取樣電阻上的電壓不等于0,直接經(jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量也不為0,單片機(jī)無法直接利用,通過公式計(jì)算過于復(fù)雜。因此一般的處理方法是通過硬件電路將4mA在取樣電阻上產(chǎn)生的電壓降消除,再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。這類硬件電路*RCV420,是一種密的I/V轉(zhuǎn)換電路,還有應(yīng)用LM258自搭的I/V轉(zhuǎn)換電路,這個電路由兩線制電流變送器產(chǎn)生的4~20mA電流與24V以及取樣電阻形成電流回路,從而在取樣電阻上產(chǎn)生一個1-5V壓降,并將此電壓值輸入到放大器LM258的3腳。電阻分壓電路用來在集成電路LM258的2腳產(chǎn)生一個固定的電壓值,用于抵消在取樣電阻上4mA電流產(chǎn)生的壓降。所以當(dāng)兩線制電流變送器為zui小值4mA時,LM258的3腳與2腳電壓差基本為0V。LM258與其相連接的電阻構(gòu)成可調(diào)整電壓放大電路,將兩線制電流變送器電流在取樣電阻上的電壓值進(jìn)行放大并通過LM258的1腳輸出至模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路,供單片機(jī)CPU讀入,通過數(shù)據(jù)處理方法將兩線制電流變送器的4-20mA電流在LCD/LED屏幕上以0-100A值的形式顯示出來。