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全面讲解将热电阻和热电偶信号转换为4...20 mA电流的基础优点

来源:发表时间:2019-02-18

    澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂的热电偶和热电阻传感器通常用于测量工业过程中的温度。如果这些传感器直接连接到PLC,测量精度的结果有时会比预期的差。这种精度损失通常是由电磁干扰(EMI)引起的。然而,通过将热电偶和热电阻信号转换为工业标准的4 ... 20 mA电流,可以有效地消除由EMI引起的误差。下面澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂的小编带您深入了将热电阻和热电偶信号转换为4 ... 20 mA电流的一些优点。

    大多数热电偶产生的电压信号小于50 mV,澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂的热电偶实际上没有产生电流的能力。因此,任何测量热电偶的设备都必须具有非常高的输入电阻(通常为100万Ω或更高)。

低mV信号和无电流的组合使得热电偶的行为类似于天线。来自50/60 Hz电源的电气噪声,来自雷电的静电,静电,来自便携式无线电的射频干扰,来自直流电机的换向器噪声和许多其他电噪声源可被热电偶“接收” - 并且时间越长电线越多,“接收”电噪声的机会就越大。


    测量热电阻时会发生同样的情况。尽管热电阻元件受到微小恒定电流源(通常为0.3 mA)的激励,但在3线和4线热电阻上使用的传感线上几乎没有电流流过。因此,感测线也像天线一样起作用,从而拾取工业环境中存在的各种噪声。

    噪声影响温度信号的一些症状是温度测量:

    1、当附近的电机或加热器启动时马上改变。

    2、关闭或打开过程的一部分时更改。

    3、当移动无线电发射时改变。

    4、根据一天中的时间或天气模式进行更改。

    5、根据传感器接线的位置/方向进行更改。

    如何最大限度地减少EMI引起的错误

    最小化由EMI引起的误差的最佳方法之一是最小化传感器布线的长度,从而最小化“天线”的长度。这是通过测量传感器上的热电偶或热电阻信号并将该测量转换为4 ... 20 mA电流来实现的。然后通过具有大约250Ω电阻的PLC输入卡测量电流。这样做可以消除因EMI引起的误差。


    流经电流回路一侧的电流将受到便携式无线电产生的EMI的影响。这种EMI可能有助于(增加)环路侧面的正常电流。然而,环路另一侧的电流通过相同的电磁场沿相反方向流动。因此,流过环路那一侧的电流会被EMI抵消,(减少)。净效应:EMI实际上不会改变环路电流。


    通过将环形导体彼此扭转来进一步提高精度。这确保两根导线同等地屏蔽电磁干扰,并且绞合的导体形成沿着电缆长度彼此相对的一系列磁场。这两种效应都可确保所有EMI源对环路电流具有相同但相反的影响。由于这些影响,4 ... 20 mA环路可以通过显着EMI区域,几乎不会对测量信号造成干扰。

    在某些应用中,通向控制面板的传感器线不受EMI影响,但面板内部存在高水平的电磁干扰。这种干扰是由变频电机驱动器,SCR电机和加热器控制器,电动机软启动器,高压触点和直流电机驱动器等产生的。


    通过使用DIN导轨安装的温度变送器将低电平热电阻和热电偶信号转换为稳定的4 ... 20 mA,可以最大限度地降低面板内EMI的影响。温度变送器提供的隔离实际上也消除了由共模噪声(两个传感器线共用的电气干扰)引起的误差。该解决方案允许原始传感器接线保持不受干扰,同时提高模拟输入卡测量的准确性和可重复性。

    两种变送器解决方法

    使用两个发射器是有利的:一个在传感器处,另一个在控制面板内。该解决方案具有出色的抗EMI能力,因为传感器线的长度最小化,而面板发射器可以在面板内实行许多不同的功能:


    面板变送器可以提供独立的隔离mA输出,以及PLC模拟和数字输入卡的报警触点

    面板发射器可配备背光显示屏,显示过程值,继电器状态和传感器/回路错误。这大大减少了故障排除和调试时间。


    安装在面板上的变送器可以分离信号,为工厂中的多个设备提供多个隔离,有源或无源4 ... 20 mA电流信号。

    此外,PR发射器可以实行信号衰减,非线性输入的多点线性化(如热敏电阻),奇形槽的体积测量,两个输入信号的数学函数等等。


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