傳感器和變送器在儀器、儀表和工業(yè)自動化領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用。與傳感器不同,變送器除了能將非電量轉(zhuǎn)換成可測量的電量外,一般還具有一定的放大作用。本文簡單地介紹了各類變送器的特點,以供使用者選用。
一、一體化溫度變送器
一體化溫度變送器一般由測溫探頭(熱電偶或熱電阻傳感器)和兩線制固體電子單元組成。采用固體模塊形式將測溫探頭直接安裝在接線盒內(nèi),從而形成一體化的變送器。一體化溫度變送器一般分為熱電阻和熱電偶型兩種類型。
熱電阻溫度變送器是由基準(zhǔn)單元、R/V 轉(zhuǎn)換單元、線性電路、反接保護(hù)、限流保護(hù)、V/I轉(zhuǎn)換單元等組成。測溫?zé)犭娮栊盘栟D(zhuǎn)換放大后,再由線性電路對溫度與電阻的非線性關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償,經(jīng) V/I轉(zhuǎn)換電路后輸出一個與被測溫度成線性關(guān)系的 4~20mA的恒流信號。
熱電偶溫度變送器一般由基準(zhǔn)源、冷端補(bǔ)償、放大單元、線性化處理、V/I轉(zhuǎn)換、斷偶處理、反接保護(hù)、限流保護(hù)等電路單元組成。它是將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢經(jīng)冷端補(bǔ)償放大后,再帽由線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差,最后放大轉(zhuǎn)換為 4~20mA電流輸出信號。
為防止熱電偶測量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故,變送器中還設(shè)有斷電保護(hù)電路。
當(dāng)熱電偶斷絲或接解不良時,變送器會輸出最大值(28mA)以使儀表切斷電源。
一體化溫度變送器具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省引線、輸出信號大、抗干擾能力強(qiáng)、線性好、顯示儀表簡單、固體模塊抗震防潮、有反接保護(hù)和限流保護(hù)、工作可靠等優(yōu)點。
一體化溫度變送器的輸出為統(tǒng)一的 4~20mA 信號;可與微機(jī)系統(tǒng)或其它常規(guī)儀表匹配使用。也可用戶要求做成防爆型或防火型測量儀表。
二、壓力變送器
壓力變送器也稱差變送器,主要由測壓元件傳感器、模塊電路、顯示表頭、表殼和過程連接件等組成。它能將接收的氣體、液體等壓力信號轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電流電壓信號,以供給指示報警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。
壓力變送器的測量原理是:流程壓力和參考壓力分別作用于集成硅壓力敏感元件的兩端,其差壓使硅片變形(位移很小,僅μm 級),以使硅片上用半導(dǎo)體技術(shù)制成的全動態(tài)惠斯登電橋在外部電流源驅(qū)動下輸出正比于壓力的 mV級電壓信號。
由于硅材料的強(qiáng)性極佳,所以輸出信號的線性度及變差指標(biāo)均很高。工作時,壓力變送器將被測物理量轉(zhuǎn)換成 mV 級的電壓信號,并送往放大倍數(shù)很高而又可以互相抵消溫度漂移的差動式放大器。放大后的信號經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換變換成相應(yīng)的電流信號,再經(jīng)過非線性校正,最后產(chǎn)生與輸入壓力成線性對應(yīng)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電流電壓信號。
壓力變送器根據(jù)測壓范圍可分成一般壓力變送器(0.001MPa~20MP3)和微差壓變送器(0~30kPa)兩種。
三、液位變送器
1、浮球式液位變送器
浮球式液位變送器由磁性浮球、測量導(dǎo)管、信號單元、電子單元、接線盒及安裝件組成。
一般磁性浮球的比重小于 0.5,可漂于液面之上并沿測量導(dǎo)管上下移動。導(dǎo)管內(nèi)裝有測量元件,它可以在外磁作用下將被測液位信號轉(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號,并將電子單元轉(zhuǎn)換成 4~20mA或其它標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。該變送器為模塊電路,具有耐酸、防潮、防震、
防腐蝕等優(yōu)點,電路內(nèi)部含有恒流反饋電路和內(nèi)保護(hù)電路,可使輸出最大電流不超過 28mA,因而能夠可靠地保護(hù)電源并使二次儀表不被損壞。
2、浮簡式液位變送器
浮筒式液位變送器是將磁性浮球改為浮筒,它是根據(jù)阿基米德浮力原理設(shè)計的。浮筒式液位變送器是利用微小的金屬膜應(yīng)變傳感技術(shù)來測量液體的液位、界位或密度的。它在工作時可以通過現(xiàn)場按鍵來進(jìn)行常規(guī)的設(shè)定操作。
3、靜壓或液位變送器
該變送器利用液體靜壓力的測量原理工作。它一般選用硅壓力測壓傳感器將測量到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號,再經(jīng)放大電路放大和補(bǔ)償電路補(bǔ)償,最后以 4~20mA 或 0~10mA 電流方式輸出。
四、無線變送器
無線變送器也就是無線信號傳輸器DTD110F,可以采集工業(yè)現(xiàn)場的變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)4~20mA電流信號并通過無線方式傳送,遠(yuǎn)端同時輸出4~20mA電流信號。無線可靠傳輸距離可達(dá)3公里以上。解決了有線方案施工繁瑣、設(shè)備后期維護(hù)成本高的難題。
DTD110F由一個無線發(fā)射模塊和一個無線接收模塊組成,發(fā)射端采集工業(yè)現(xiàn)場的變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)4~20mA電流信號并通過無線方式傳送,遠(yuǎn)端輸出2線制或3線制4~20mA電流信號,可以接入顯示儀表、PLC或DCS等設(shè)備。無線可靠傳輸距離可達(dá)3公里。既可以實現(xiàn)點對點通信,也適合于點對多點而且分散不便于挖溝布線等應(yīng)用場合,不需要編寫程序,不需要布線,一般電工就可以調(diào)試使用。
無線信號傳輸器是什么?要深入了解可以閱讀原文
五、智能變送器
智能式變送器是由傳感器和微處理器(微機(jī))相結(jié)構(gòu)而成的。它充分利用了微處理器的運(yùn)算和存儲能力,可對傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,包括對測量信號的調(diào)理(如濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換等)、數(shù)據(jù)顯示、自動校正和自動補(bǔ)償?shù)取?/p>
微處理器是智能式變送器的核心。它不但可以對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、存儲和數(shù)據(jù)處理,還可以通過反饋回路對傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié),以使采集數(shù)據(jù)達(dá)到最佳。由于微處理器具有各種軟件和硬件功能,因而它可以完成傳統(tǒng)變送器難以完成的任務(wù)。所以智能式變送器降低了傳感器的制造難度,并在很大程主上提高了傳感器的性能。另外,智能式變送器還具有以下特點:
1、具有自動補(bǔ)償能力,可通過軟件對傳感器的非線性、溫漂、時漂等進(jìn)行自動補(bǔ)償。
2、可自診斷,通電后可對傳感器進(jìn)行自檢,以檢查傳感器各部分是否正常,并作出判斷。
3、數(shù)據(jù)處理方便準(zhǔn)確,可根據(jù)內(nèi)部程序自動處理數(shù)據(jù),如進(jìn)行統(tǒng)計處理、去除異常數(shù)值等。
4、具有雙向通信功能。微處理器不但可以接收和處理傳感器數(shù)據(jù),還可將信息反饋至傳感器,從而對測量過程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。
5、可進(jìn)行信息存儲和記憶,能存儲傳感器的特征數(shù)據(jù)、組態(tài)信息和補(bǔ)償特性等。
6、具有數(shù)字量接口輸出功能,可將輸出的數(shù)字信號方便地和計算機(jī)或現(xiàn)場總線等連接。
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