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石灰漿料液位計(jì)遠(yuǎn)傳的二線制4-20mA顯示模塊常見方案對(duì)比
發(fā)布時(shí)間：2020-07-21 07:37:26??點(diǎn)擊次數(shù)：2055次
石灰漿料液位計(jì)是我公司按原化學(xué)工業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T2742-1995《磁性浮子式液位計(jì)技術(shù)條件》并參照HG/T21284-95《磁性液位計(jì)》開發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品。由于其跟液位同步上升的磁浮子通過(guò)指示器上的磁翻柱耦合翻轉(zhuǎn)來(lái)顯示液位，顯示器不直接與容器連通，所以可以制成防泄漏、耐高壓、及腐蝕條件下測(cè)量的液位計(jì)。可靠性好，使用安全、指示醒目、測(cè)量范圍寬、安全方便。克服了玻璃管（板）式液位計(jì)受高低溫劇變易破碎及耐壓低的缺點(diǎn)。
本液位計(jì)在就地指示的基礎(chǔ)上還可制成帶上下限報(bào)警或電遠(yuǎn)傳。輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指示、控制及檢測(cè)。
由于本液位計(jì)直觀醒目、安全可靠，檢測(cè)功能齊全、測(cè)量范圍寬、使用壽命長(zhǎng)、安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)。所以廣泛用于石油、化工、電力、冶金、環(huán)保等部門的液位檢測(cè)與控制。
工業(yè)上普通使用的壓力傳感器輸出值都是4-20mA的、這是常規(guī)的傳感器輸出數(shù)值、但為什么會(huì)是4-20mA而不是其它的數(shù)值輸出呢？下面跟大家介紹一下其原理。采用電流信號(hào)的原因是不容易受干擾、并且電流源內(nèi)阻無(wú)窮大，導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米。上限取20mA是因?yàn)榉辣囊螅?0mA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(cè)斷線：正常工作時(shí)不會(huì)低于4mA，當(dāng)傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報(bào)警值。電流型變送器將物理量轉(zhuǎn)換成4~20mA電流輸出，必然要有外電源為其供電。
*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(dāng)然，電流輸出可以與電源公用一根線公用VCC或者GND，可節(jié)省一根線，稱之為三線制變送器。
其實(shí)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(dāng)于一個(gè)特殊的負(fù)載，特殊之處在于變送器的耗電電流在4~20mA之間根據(jù)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(yè)電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)下限為4mA，因此只要在量程范圍內(nèi)，變送器至少有4mA供電。 因此、4-20mA的信號(hào)輸出一般不容易受干擾而且安全可靠、所以工業(yè)上普遍使用的都是二線制4-20mA的電源輸出信號(hào)。
目前無(wú)源二線制4-20mA顯示模塊通過(guò)磁翻析液位計(jì)信號(hào)輸出常見方案有兩種，對(duì)比說(shuō)明如下：
方案一：
通過(guò)運(yùn)算放大器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后利用單片機(jī)的A/D單元或者專用A/D轉(zhuǎn)換IC將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，*后單片機(jī)讀取A/D中的數(shù)字信號(hào)并將其顯示在LCD上。
此方案在信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)采用運(yùn)算放大器及大量外圍阻容器件，影響整機(jī)的可靠性，并且受器件內(nèi)部溫漂、零點(diǎn)漂移的影響易造成示值誤差。在A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，普通單片機(jī)和普通A/D轉(zhuǎn)換IC均存在位數(shù)較低轉(zhuǎn)換精度較差的缺點(diǎn)，影響測(cè)量的精度。
方案二：
磁翻析液位計(jì)測(cè)量信號(hào)經(jīng)4-20mA輸出之后，通過(guò)專用二線制4-20mA信號(hào)采集單片機(jī)對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行處理。電流信號(hào)通過(guò)信號(hào)采集I/O口外一精密電阻轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后進(jìn)入具有10種放大倍率選擇的PGA單元進(jìn)行放大，*后進(jìn)入18位全差動(dòng)輸入ΣΔADC類型模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并顯示在LCD上。
此方案在信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)無(wú)外圍運(yùn)算放大模擬電路，所以可靠性高，不受溫漂、零點(diǎn)漂移的影響。在A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)18位全差動(dòng)輸入ΣΔADC類型模數(shù)轉(zhuǎn)換單元能保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的精確性。同時(shí)此專用單片機(jī)的通用I/O口兼具普通單片機(jī)的I/O功能，較易實(shí)現(xiàn)通訊、顯示、控制等功能。
從上述兩個(gè)方案的對(duì)比可以看出，石灰漿料液位計(jì)信號(hào)輸出可以通過(guò)專用二線制4-20mA信號(hào)采集單片機(jī)對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行處理具有可靠性高、精度高、信號(hào)不受器件溫漂、零點(diǎn)漂移的影響等優(yōu)點(diǎn)。此方案被越來(lái)越多的應(yīng)用于石灰漿料液位計(jì)、浮球液位計(jì)等各種現(xiàn)場(chǎng)顯示測(cè)控儀表中。
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