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              不銹鋼磁翻板液位計遠傳的二線制4-20mA顯示模塊常見方案對比

              發布時間:2021-01-22 16:27:19??點擊次數:311次

              隨著液位計、料位計數字化、可視化技術的發展,無源二線制4-20mA顯示模塊已越來越多的配備于各種液位計、料位計,并廣泛應用于工業現場。不銹鋼磁翻板液位計目前最為常見的信號輸出方式就是采用了二線制4-20mA信號輸出,無源二線制4-20mA顯示模塊是指顯示模塊與外界僅有兩根導線連接至二線制的4-20mA電流信號中,這兩根導線既是顯示模塊信號采集的輸入,也是其供電電源的輸入。這種結構在磁翻析液位計安裝過程中因其布線簡單、極高的可靠性和性價比、無需考慮供電和隔離等優點而深受用戶的喜愛。
              工業上普通使用的壓力傳感器輸出值都是4-20mA的、這是常規的傳感器輸出數值、但為什么會是4-20mA而不是其它的數值輸出呢?下面跟大家介紹一下其原理。
              采用電流信號的原因是不容易受干擾、并且電流源內阻無窮大,導線電阻串聯在回路中不影響精度,在普通雙絞線上可以傳輸數百米。上限取20mA是因為防爆的要求:20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線:正常工作時不會低于4mA,當傳輸線因故障斷路,環路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。電流型變送器將物理量轉換成4~20mA電流輸出,必然要有外電源為其供電。
              最典型的是變送器需要兩根電源線,加上兩根電流輸出線,總共要接4根線,稱之為四線制變送器。
              當然,電流輸出可以與電源公用一根線公用VCC或者GND,可節省一根線,稱之為三線制變送器。
              其實大家可能注意到,4-20mA電流本身就可以為變送器供電。變送器在電路中相當于一個特殊的負載,特殊之處在于變送器的耗電電流在4~20mA之間根據傳感器輸出而變化。顯示儀表只需要串在電路中即可。這種變送器只需外接2根線,因而被稱為兩線制變送器。工業電流環標準下限為4mA,因此只要在量程范圍內,變送器至少有4mA供電。 因此、4-20mA的信號輸出一般不容易受干擾而且安全可靠、所以工業上普遍使用的都是二線制4-20mA的電源輸出信號。
              目前無源二線制4-20mA顯示模塊通過磁翻析液位計信號輸出常見方案有兩種,對比說明如下:
              方案一:
              通過運算放大器將電流信號轉換成電壓信號,然后利用單片機的A/D單元或者專用A/D轉換IC將電壓信號轉換為數字信號,最后單片機讀取A/D中的數字信號并將其顯示在LCD上。
              此方案在信號轉換環節采用運算放大器及大量外圍阻容器件,影響整機的可靠性,并且受器件內部溫漂、零點漂移的影響易造成示值誤差。在A/D轉換環節,普通單片機和普通A/D轉換IC均存在位數較低轉換精度較差的缺點,影響測量的精度。
              方案二:
              磁翻析液位計測量信號經4-20mA輸出之后,通過專用二線制4-20mA信號采集單片機對電流信號進行處理。電流信號通過信號采集I/O口外一精密電阻轉化為電壓信號,然后進入具有10種放大倍率選擇的PGA單元進行放大,最后進入18位全差動輸入ΣΔADC類型模數轉換單元將電壓信號轉換為數字信號并顯示在LCD上。
              此方案在信號轉換環節無外圍運算放大模擬電路,所以可靠性高,不受溫漂、零點漂移的影響。在A/D轉換環節18位全差動輸入ΣΔADC類型模數轉換單元能保證數據轉換的精確性。同時此專用單片機的通用I/O口兼具普通單片機的I/O功能,較易實現通訊、顯示、控制等功能。
              從上述兩個方案的對比可以看出,不銹鋼磁翻板液位計信號輸出可以通過專用二線制4-20mA信號采集單片機對電流信號進行處理具有可靠性高、精度高、信號不受器件溫漂、零點漂移的影響等優點。此方案被越來越多的應用于不銹鋼磁翻板液位計、浮球液位計等各種現場顯示測控儀表中。

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