一、什么是4~20mA.DC(1~5V.DC)信號(hào)制?
4~20mA.DC(1~5V.DC)信號(hào)制是國際電工(IEC):過程控制系統(tǒng)用模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。我國從DDZ-Ⅲ型電動(dòng)儀表開始采用這一國際標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)制,儀表傳輸信號(hào)采用4~20mA.DC,聯(lián)絡(luò)信號(hào)采用1~5V.DC,即采用電流傳輸、電壓接收的信號(hào)系統(tǒng)。
在工業(yè)現(xiàn)場,用一個(gè)儀表放大器來完成信號(hào)的調(diào)理并進(jìn)行長線傳輸,會(huì)產(chǎn)生以下問題:,由于傳輸?shù)男盘?hào)是電壓信號(hào),傳輸線會(huì)受到噪聲的干擾;第二,傳輸線的分布電阻會(huì)產(chǎn)生電壓降;第三,在現(xiàn)場如何提供儀表放大器的工作電壓也是個(gè)問題。
為了解決上述問題和避開相關(guān)噪聲的影響,我們用電流來傳輸信號(hào),因?yàn)殡娏鲗υ肼暡⒉幻舾小?~20mA的電流環(huán)便是用4mA表示零信號(hào),用20mA表示信號(hào)的滿刻度,而低于4mA高于20mA的信號(hào)用于各種故障的報(bào)警。
1、溫度傳感器引起的故障
這是常見的也是好判斷的故障。在使用過程中,一旦出現(xiàn)溫度變送器輸出異常,首先檢查溫度傳感器是否出現(xiàn)故障。在溫度變送器電路正常的情況下,有以下幾種情況。
(1)溫度傳感器斷路。質(zhì)量好的溫度變送器都有溫度傳感器熔斷報(bào)警功能,此時(shí)無論變送器前端接的是熱電阻還是熱電偶,都會(huì)表現(xiàn)為變送器輸出值小于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)即小于4mA。目前標(biāo)準(zhǔn)的熔斷報(bào)警電流是3.75mA,當(dāng)測試溫度變送器輸出時(shí),萬用表顯示的電流值為3.75mA,同時(shí)變送器模塊的紅燈閃爍,即可判定溫度傳感器斷路,更換前端的探頭即可解決。
有的客戶因?yàn)樯衔粌x表的差異,對熔斷報(bào)警電流有特殊要求的,廠家是可以定制的,比如要求熔斷報(bào)警電流小于3mA的,在保證精度的情況下可以做到2.95mA,甚至更低。
(2)溫度傳感器短路。此時(shí)溫度變送器輸出的數(shù)值一般沒有規(guī)律,是個(gè)異常值,可以理解成軟件中的“亂碼”。事實(shí)上由于溫度傳感器短路的原因,經(jīng)過恒流源激勵(lì)后流入單片機(jī)的電壓有可能是個(gè)異常的電壓值,再經(jīng)過系列的AD轉(zhuǎn)換、放大、DA轉(zhuǎn)換,終輸出的就是一個(gè)非正常的數(shù)值。如果前端電路處理得好,溫度變送器模塊不會(huì)損壞,處理不好的電路就會(huì)損壞模塊。
(3)溫度傳感器“虛斷虛短”。這種情況一般是溫度變送器時(shí)而正常,時(shí)而不正常。大多數(shù)原因?qū)儆跍囟葌鞲衅鞣庋b質(zhì)量的問題,更換探頭即可解決。
溫度變送器的校驗(yàn)是:利用毫伏信號(hào)發(fā)生器模擬熱電偶產(chǎn)生對應(yīng)于不同溫度值的毫伏信號(hào)作為變送器的輸入信號(hào);利用精密的電阻箱產(chǎn)生對應(yīng)于不同溫度值的電阻信號(hào)作為變送器的輸入信號(hào),通過調(diào)整響應(yīng)的電位器,從而實(shí)現(xiàn)變送器的零點(diǎn)、量程的調(diào)整和精度的校驗(yàn)。
校驗(yàn)熱電偶溫度變送器時(shí),因熱電勢信號(hào)是毫伏發(fā)生器產(chǎn)生的,不存在冷端補(bǔ)償問題,即不需接Rcu進(jìn)行補(bǔ)償,但在儀表出廠時(shí)已在線路采用了銅電阻Rcu或二極管進(jìn)行冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償。因此,在校驗(yàn)中,若是輸入信號(hào)從A1、A2加入(Rcu有補(bǔ)償作用,則實(shí)際輸入的電動(dòng)勢值Ei應(yīng)該是被較溫度點(diǎn)在分度表中所對應(yīng)的熱電勢E(t,0)減去補(bǔ)償電勢E(t0,0),即
Ei=E(t,0)-E(to,0)
式中 t------被校點(diǎn)溫度
to-------熱電偶冷端溫度(變速器端子排溫度),用溫度計(jì)測得.
若輸入信號(hào)Ei從A1、A3端加入,則不必再減去補(bǔ)償電勢E(to,0),所以,Ei=E(t,0)
熱電偶溫度變送器是怎樣調(diào)零的?
1、接通支流毫伏信號(hào)源,加入相應(yīng)于滿度毫伏數(shù)5%的信號(hào)電壓,調(diào)節(jié)零點(diǎn)遷移電
位器,是變送器輸出為0.5mA左右,初調(diào)不必太準(zhǔn)。
2、需要遷移零點(diǎn)時(shí),查出相應(yīng)遷移溫度值對應(yīng)的毫伏值作為零點(diǎn),再加上所需量程
的5%的毫伏數(shù),調(diào)節(jié)遷移電位器,使變送器的輸出為0.5mA左右。
熱電偶溫度變送器是這樣調(diào)零的:
1.接通支流毫伏信號(hào)源,加入相應(yīng)于滿度毫伏數(shù)5%的信號(hào)電壓,調(diào)節(jié)零點(diǎn)遷移電位器,是變送器輸出為0.5ma左右,初調(diào)不必太準(zhǔn)。
2.需要遷移零點(diǎn)時(shí),查出相應(yīng)遷移溫度值對應(yīng)的毫伏值作為零點(diǎn),再加上所需量程的5%的毫伏數(shù),調(diào)節(jié)遷移電位器,使變送器的輸出為0.5ma左右。