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发布时间:2020-06-06 00:43

  变送器的工作原理及其应用_信息与通信_工程科技_专业资料。介绍常用电流变送器的电路工作原理及其应用,希望能给你带来帮助

  电 流 变送器 的 工作原 理 及其应 用 集成电流变送器亦称电流环电路,根据转换原理的不同可划分成以下两种类型: 一种是电压/电流转换器, 亦称电流环发生器, 它能将输入电压转换成 4~20mA 的电流信号(典型产品有 1B21,1B22,AD693,AD694,XTR101,XTR106 和 XTR115);另一种属于电流/电压转换器,也叫电流环接收器(典型产品为 RCV420)。上述产品可满足不同用户的需要。电流变送器可以直接将被测主回 路交流电流或者直流电流转换成按线? 电 阻转换 DC 1~5V 或通过 500? 电阻 转换 DC2~10V)恒流环标准信号,连续 输送到接收装置(计算机或显示仪表)。 电流变送器的分类及概述 电流变送器分直流电流变送器和交流电流变送器两种。 交流电流变送器是一 种能将被测交流电流转换成按线性比例输出直流电压或直流电流的仪器, 产品广 泛应用于电力、邮电、申博现金网石油、煤炭、冶金、铁道、市政等部门的电气装置、自动 控制以及调度系统。交流电流、电压变送器具有单路、三路组合结构形式,其特 点为: 1、准确度高(典型:0.2% 最好 0.05%)。 2、整个量程范围都有极高的线、集成化程度高,结构简单,优良的温度特性和长期工作稳定性,使变送 器免于定期校验。 直流电流变送器将被测信号变换成一电压, HCNR200/201 线性光耦直接 经 变换成一个与被测信号成极好线性关系并且完全隔离的电压,再经恒压(流)至 输出。具有原理非常简单,线路设计精炼,可靠性高,安装方便等优点。 霍尔 电流变送器。 什么是电流变送器? 什么是电流变送器? 电流变送器可以直接将被测主回路交流电流转换成按线? 电阻 转换 DC2~ 10V)恒流环标准信号,连续输送到接收装置(计算机或显示仪表)。 电 流变送器原副边高度绝缘隔离, 两线制输出接线V 与输出信 号线mA 共用,具有精度高,体积小、功耗小、频响宽、抗干扰、国 内首创 4 种补偿措施和 6 大全面保护功能,两线端口防感应雷能力强,具有雷 击波和突波的保护能力等优点。特别适用发电机、电动机、智能低压配电柜、空 调、风机、路灯等负载电流的智能监控系统; 电流变送器超低功耗,单只 静态时 0.096W,满量程功耗为 0.48W,输出电流内部限制功耗为 0.6W。 工作原理 XTR115 采用 SO-8 小型化封装,其内部电路框图及基本应用电路如图 1 所 示。U+为电源端,接环路电源。UREF 为 2.5V 基准电压输出端。II 端接输入电 流。IRET 为基准电压源输出电流和稳压器输出电流的返回端,可作为输入电路 的公共地。OUT 为 4~20mA 电流输出端。UREG 为+5V 稳压器的输出端。B 和 E 端为外部功率管的接口,分别接功率管的基极(B)和发射极(E)。功率 管的集电极(C)接 U+端。芯片内部主要包括输入放大器(A),变送器与传感器的区别电阻网络, 输出晶体管(VT1),2.5V 基准电压源和+5V 稳压器。RLIM 为内部限流电阻。 外围元器件主要有输入电阻(RI),功率管(VT2),环路电源(Us)和负载电 阻(RL)。输入电压 UI 先经过 RI 转换成输入电流 II,再经过 XTR115 放大后 从 OUT 端输出 4~20mA 的电流信号。为减小失调电压以及输入放大器的漂移 量,要求 UI0.5V。 应变桥电流变送器 由 XTR115 构成应变桥电流变送器的电路如图 2 所示。将脚 3 视为公共地, 由脚 1 给应变桥提供+2.5V 的电源电压。前置放大器采用 TL061 型单运放(亦 可采用 OPA2277 型双运放,仅用其中的一个运放),由+5V 稳压器单独给运 放供电。RI 为 20k? 输入电阻,C 为降噪电容,VT 为外部 NPN 功率管,可选 2N4922,TIP29C 或 TIP31B 等型号。以 2N4922 为例,其主要参数为 UCEO=60V,ICM=1A,PCM=30W。该电路的工作原理是当试件受力时,应变 桥输出的电压信号首先经过前置放大器放大成 0.8~4V 的输入电压 UI,再通过 RI 转换成 40~200?A 的输入电流 II,最后经 XTR115 放大 100 倍后获得 4~ 20mA 的电流。 需要指出,XTR115 只能配 NPN 功率管,不能配 MOS 场效应功率管。外部 功率管应满足 XTR115 对电压、电流的要求,使用中还须给功率管装上合适的 散热器。 保护电路的设计 保护电路应兼有反向电压保护与正向过压保护两种功能。accurate温湿度仪厂家 XTR115 的保护电路 如图 3 所示。反向电压保护电路由二极管整流桥 VD1~VD4 组成,可防止因将 环路电源的极性接反而损坏芯片。 整流二极管可选用 1N4148 型高速硅开关二极 管,其主要参数为 URM=75V,Id=150mA,trr=4ns。采用桥式保护电路之后就 不用再考虑环路电源的极性,因为,无论 Us 的极性是否接反,它总能保证 U+ 端接得是正电压。鉴于在任何时刻整流桥上总有两只二极管导通,因此,在计算 环路电压 ULOOP 时须扣除两只硅二极管的正向压降(约为 1.4V),由式(2) 确定。 ULOOP=Us-IORL-1.4(2) 过压保护电路采用一只 1N4753A 型稳压管,其稳定电压为 36V,稳定电流为 7.0mA。 当环路电压过高时就被钳位到 36V。 实验证明, 即使环路电压达到 65V, XTR115 也不会损坏。为了改善瞬态过压保护特性,还可采用 Motorola 公司生 产的 P6KE39A 型瞬态电压抑制器 (其英文缩写为 TVS, 亦称瞬变电压抑制二极 管)来代替稳压管。P6KE39A 的钳位电压 UB=39V,钳位时间仅为 1ns,其性 能远优于齐纳稳压管。 型热电偶的电流变送器电路 配 J 型热电偶的电流变送器电路 由 XTR101 构成带冷端温度补偿功能的 J 型热电偶输入电路,如图 4 所示。 该电路可将温度信号转换成 4~20mA 的电流信号。Rs 为满量程(SPAN)设定 电阻,其电阻值由式(3)确定。 Rs=40/[(?Io/U1)-0.016](3) 式中:?Io=20mA-4mA=16mA。 例如,当 UI=100mV 时,由式(3)不难算出,Rs=278?。Rs 的引线应尽量 短,以减小干扰。当 Rs=∝时,UImax=1V。Rp 为调零电位器,在 0℃下调整 Rp 可使 Io=4mA。冷端温度补偿电路由二极管 VD1,分压电阻 R1 和 R2 组成, R1 及 R2 均采用精密金属膜电阻。 J 型热电偶在-200℃~+750℃测温范围内的平均温度系数 αT=+51.70?V /℃。硅二极管正向压降的温度系数 αD≈-2.1mV/℃,经过 R1 和 R2 分压后 αD′=αD·[R1/(R1+R2)]=-2.1×[51/(2×10 3+51)]=-52?V/℃≈-αT 因为 αD′与 αT 的大小相等而方向相反,二者又分别接到 XTR101 的负输入端 和正输入端上,所以在室温下二者能互相抵消,从而实现了冷端温度(即环境温 度)补偿,使温差热电势仅仅与被测温度有关(e=αTT),不受环境温度变化的 影响。XTR101 能输出两路 1mA 激励电流,分别接 J 型热电偶和电阻分压器。 反向电压保护电路由 VD2 组成,当 Us 接反时 VD2 截止,电源不通。正常工作 时 VD2 导通,环路电压 ULOOP=Us-IORL-0.7V。横河变送器 电流变送器技术参数: 电流变送器技术参数: 器技术参数 ●精度:优于 0.5% ; ●非线%; ●额定工作电压 Vcc:+24V±20% ,极限工作电压:≤35V ; ●电源功耗:静态 4mA,动态时相等于环路电流,内部限制 25mA+10%; ●额定输入:5A……1KA(42 个规格); ●穿孔穿芯圆孔直径:9、12、20、25、30mm; ●输出形式:两线mA; ●输出电流温漂系数:≤50ppm/℃; ●响应时间:≤100mS; ●输入/输出绝缘隔离强度:AC3000V / 1min、1mA; ●输出负载电阻:RLmax ≤ (Vcc-10V)/ 20mA ●输入过载保护:30 倍 1min; ●输出过流限制保护:内部限制 25mA+10%; ●两线端口瞬态感应雷与浪涌电流 TVS 抑制保护能力: TVS 抑制冲击电 35A /20ms/1.5KW; ●两线V 电源反接保护; ●输出电流设置有长时间短路保护限制;内部限制 25mA+10%;

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