不同线制变送器的原理和布局

咱们评论的两线制、三线制、四线制，是指各种输出为模仿直流电流信号的变送器，其作业原理和布局上的差异，而并非只指变送器的接线方式。不然热电偶配毫伏计丈量温度可称为是两线制的开山祖师了!

先看一下它们的定义。

两线制：两根线及传输电源又传输信号,也就是传感器输出的负载和电源是串联在一起的，电源是从外部引入的，和负载串联在一起来驱动负载。 

三线制：三线制传感器就是电源正端和信号输出的正端分离，但它们共用一个COM端。 

四线制：电源两根线，信号两根线。电源和信号是分开工作的。

几线制的称谓，是在两线制变送器诞生后才有的。这是电子扩大器在外表中广泛运用的成果，扩大的实质即是一种能量变换进程，这就离不开供电。因而最先呈现的是四线制的变送器；即两根线担任电源的供给，别的两根线担任输出被变换扩大的信号(如电压、电流、等)。DDZ-Ⅱ型电动单元组合外表的呈现，供电为220V.AC，输出信号为0--10mA.DC的四线制变送器得到了广泛的运用,当前在有些工厂还可见到它的身影。

七十年代中国开端出产DDZ-Ⅲ型电动单元组合外表，并选用世界电工委员会(IEC)的:进程控制系统用模仿信号规范。即外表传输信号选用4-20mA.DC,联络信号选用1-5V.DC，即选用电流传输、电压接纳的信号系统。

选用4-20mA.DC信号，现场外表就可完成两线制。但限于条件，其时两线制仅在压力、差压变送器上选用，温度变送器等仍选用四线制。如今国内两线制变送器的商品规模也大大拓展了，运用领域也越来越多。一起从国外进来的变送器也是两线制的居多。

不同线制变送器的差异搜索

一、两线制

因为要完成两线制变送器有必要一起满意以下条件:

1．V≤Emin-ImaxRLmax

变送器的输出端电压V等于规则的最低电源电压减去电流在负载电阻和传输导线电阻上的压降。

2. I≤Imin

变送器的正常作业电流I有必要小于或等于变送器的输出电流。

3. P＜Imin(Emin-IminRLmax)

变送器的最小耗费功率P不能超过上式,一般＜90mW。

式中:Emin=最低电源电压，对大都外表而言Emin=24(1-5%)=22.8V,5%为24V电源答应的负向改变量；

Imax=20mA；

Imin=4mA；

RLmax=250Ω+传输导线电阻。

若是变送器在规划上满意了上述的三个条件，就可完成两线制传输。所谓两线制即电源、负载串联在一起，有一公共点，而现场变送器与控制室外表之间的信号联络及供电仅用两根电线，这两根电线既是电源线又是信号线。两线制变送器因为信号起点电流为4mA.DC，为变送器供给了静态作业电流，一起外表电气零点为4mA.DC，不与机械零点重合，这种“活零点”有利于辨认断电和断线等毛病。并且两线制还便于运用安全栅,利于安全防爆。

两线制变送器如图一所示，其供电为24V.DC，输出信号为4-20mA.DC，负载电阻为250Ω，24V电源的负线电位最低，它即是信号公共线，关于智能变送器还可在4-20mA.DC信号上加载HART协议的FSK键控信号。

二、四线制

因为4-20mA.DC(1-5V.DC)信号制的遍及和运用，在控制系统运用中为了便于衔接，就需求信号制的一致，为此需求一些非电动单元组合的外表，如在线剖析、机械量、电量等外表，能选用输出为4-20mA.DC信号制，可是因为其变换电路杂乱、功耗大等缘由，难于悉数满意上述的三个条件，而无法做到两线制，就只能选用外接电源的方法来做输出为4-20mA.DC的四线制变送器了。

四线制变送器如图二所示，其供电大多为220V.AC，也有供电为24V.DC的。输出信号有4-20mA.DC，负载电阻为250Ω，或许0-10mA.DC，负载电阻为0-1.5KΩ；有的还有mA和mV信号，但负载电阻或输入电阻，因输出电路方式不一样而数值有所不一样。

三、三线制

有的外表厂为了减小变送器的体积和分量、并提高抗搅扰功能、减化接线，而把变送器的供电由220V.AC改为低压直流供电，如电源从24V.DC电源箱取用，因为低压供电就为负线共用发明了条件，这样就有了三线制的变送器商品。

三线制变送器如图三所示，所谓三线制即是电源正端用一根线，信号输出正端用一根线，电源负端和信号负端共用一根线。其供电大多为24V.DC，输出信号有4-20mA.DC，负载电阻为250Ω或许0-10mA.DC，负载电阻为0-1.5KΩ；有的还有mA和mV信号，但负载电阻或输入电阻，因输出电路方式不一样而数值有所不一样。

以上三个图中，输入接纳外表的是电流信号，如将电阻RL并联接入时，则接纳的即是电压信号了。

从上面叙说可看出，因为各种变送器的作业原理和布局不一样，然后呈现了不一样的商品，也就决议了变送器的两线制、三线制、四线制接线方式。关于用户而言，选型时应根据本单位的实际情况，如信号制的一致、防爆需求、接纳设备的需求、出资等疑问来归纳思考挑选。

要指出的是三线制和四线制变送器输出的4-20mA.DC信号，因为其输出电路原理及布局与两线制的是不一样的，因而在运用中其输出负端能否和24V电源的负线相接?能否共地?这是要注意的，必要时可采纳阻隔办法，如用隔离器、安全栅等，以便和其它外表共电、共地及防止附加搅扰的发生。

 两线制与四线制互改搜索

从上述可知各种线制变送器都能存在，那总是有存在的理由，否则就不会有那么多的线制了，由用户来改动线制是很困难的，再者实际意义也不大。

如果要把传输信号为0-10mA.DC的四线制变送器改为两线制，首先遇到的问题，就是其起始电流为零，在电流为零状态下，变送器的电子放大器是无法建立工作点的，因此将难于正常工作。如果用直流电源，并保证仪表原来的恒流特性，当变送器在负载电阻为0-1.5KΩ时，与其串联的反馈动圈电阻2KΩ左右，当输出为10mA时，这两部分的电压降将大于24V,也就是说用24V.DC供电，负载为0-1.5KΩ时，要保证恒流特性是不可能的，也就谈不上用两线制传输了。

70年代曾有仪表厂做过把0-10mA.DC的四线制变送器改为两线制变送器的工作，具体做法是:对原来的变送器电路进行改进，并将供电电压提高至48V.DC，但变送器的起始电流仍不能为零，为此采用负向电流来抵消负载电阻上的起始输出4mA的电流。但这样的产品也没有能得到推广和应用。

如果想将两线制改为四线制，根本没有必要，再者这是一种技术上的倒退。