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用的結果,放大的本質就是一種能量轉換過程,這就離不開供電。因此最先出現(xiàn)的是四線制的變送器;即兩根線負責電源的供應,另外兩根線負責輸出被轉換放大的信號(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)用模擬信號標準。即儀表傳輸信號采用4-20mA.DC,聯(lián)絡信號采用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)場儀表就可實現(xiàn)兩線制。但限于條件,當時兩線制僅在壓力、差壓變送器上采用,溫度變送器等仍采用四線制?,F(xiàn)在國內兩線制變送器的產品范圍也大大擴展了,應用領域也越來越多。同時從國外進來的變送器也是兩線制的居多。
青島藍方自控系統(tǒng)有限公司生產自動加球機,自動加藥機,免標定數(shù)控加藥機等自動化產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。
因為要實現(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載電阻和傳輸導線電阻上的壓降。
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電源允許的負向變化量;
Imax=20mA;
Imin=4mA;
RLmax=250Ω+傳輸導線電阻。
如果變送器在設計上滿足了上述的三個條件,就可實現(xiàn)兩線制傳輸。所謂兩線制即電源、負載串聯(lián)在一起,有一公共點,而現(xiàn)場變送器與控制室儀表之間的信號聯(lián)絡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,同時儀表電氣零點為4mA.DC,不與機械零點重合,這種“活零點”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,負載電阻為250Ω,24V電源的負線電位最低,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。