一、什么是4~20mA.DC(1~5V.DC)信號制?
4~20mA.DC(1~5V.DC)信號制是國際電工(IEC):過程控制系統用模擬信號標準。我國從DDZ-Ⅲ型電動儀表開始采用這一國際標準信號制,儀表傳輸信號采用4~20mA.DC,聯絡信號采用1~5V.DC,即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統。
在工業現場,用一個儀表放大器來完成信號的調理并進行長線傳輸,會產生以下問題:,由于傳輸的信號是電壓信號,傳輸線會受到噪聲的干擾;第二,傳輸線的分布電阻會產生電壓降;第三,在現場如何提供儀表放大器的工作電壓也是個問題。
為了解決上述問題和避開相關噪聲的影響,我們用電流來傳輸信號,因為電流對噪聲并不敏感。4~20mA的電流環便是用4mA表示零信號,用20mA表示信號的滿刻度,而低于4mA高于20mA的信號用于各種故障的報警。
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,一旦出現溫度變送器輸出異常,首先檢查溫度傳感器是否出現故障。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。質量好的溫度變送器都有溫度傳感器熔斷報警功能,此時無論變送器前端接的是熱電阻還是熱電偶,都會表現為變送器輸出值小于標準信號即小于4mA。目前標準的熔斷報警電流是3.75mA,當測試溫度變送器輸出時,萬用表顯示的電流值為3.75mA,同時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。
有的客戶因為上位儀表的差異,對熔斷報警電流有特殊要求的,廠家是可以定制的,比如要求熔斷報警電流小于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。此時溫度變送器輸出的數值一般沒有規律,是個異常值,可以理解成軟件中的“亂碼”。事實上由于溫度傳感器短路的原因,經過恒流源激勵后流入單片機的電壓有可能是個異常的電壓值,再經過系列的AD轉換、放大、DA轉換,終輸出的就是一個非正常的數值。如果前端電路處理得好,溫度變送器模塊不會損壞,處理不好的電路就會損壞模塊。
(3)溫度傳感器“虛斷虛短”。這種情況一般是溫度變送器時而正常,時而不正常。大多數原因屬于溫度傳感器封裝質量的問題,更換探頭即可解決。
溫度變送器的校驗是:利用毫伏信號發生器模擬熱電偶產生對應于不同溫度值的毫伏信號作為變送器的輸入信號;利用精密的電阻箱產生對應于不同溫度值的電阻信號作為變送器的輸入信號,通過調整響應的電位器,從而實現變送器的零點、量程的調整和精度的校驗。
校驗熱電偶溫度變送器時,因熱電勢信號是毫伏發生器產生的,不存在冷端補償問題,即不需接Rcu進行補償,但在儀表出廠時已在線路采用了銅電阻Rcu或二極管進行冷端溫度自動補償。因此,在校驗中,若是輸入信號從A1、A2加入(Rcu有補償作用,則實際輸入的電動勢值Ei應該是被較溫度點在分度表中所對應的熱電勢E(t,0)減去補償電勢E(t0,0),即
Ei=E(t,0)-E(to,0)
式中 t------被校點溫度
to-------熱電偶冷端溫度(變速器端子排溫度),用溫度計測得.
若輸入信號Ei從A1、A3端加入,則不必再減去補償電勢E(to,0),所以,Ei=E(t,0)
熱電偶溫度變送器是怎樣調零的?
1、接通支流毫伏信號源,加入相應于滿度毫伏數5%的信號電壓,調節零點遷移電
位器,是變送器輸出為0.5mA左右,初調不必太準。
2、需要遷移零點時,查出相應遷移溫度值對應的毫伏值作為零點,再加上所需量程
的5%的毫伏數,調節遷移電位器,使變送器的輸出為0.5mA左右。
熱電偶溫度變送器是這樣調零的:
1.接通支流毫伏信號源,加入相應于滿度毫伏數5%的信號電壓,調節零點遷移電位器,是變送器輸出為0.5ma左右,初調不必太準。
2.需要遷移零點時,查出相應遷移溫度值對應的毫伏值作為零點,再加上所需量程的5%的毫伏數,調節遷移電位器,使變送器的輸出為0.5ma左右。