兩線制變送器實現(xiàn)的必要條件

所謂的兩線制、三線制、四線制，是指各種輸出為模擬直流電流信號的變送器，其工作原理和結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，而并非只指變送器的接線形式。
幾線制的稱謂，是在兩線制變送器誕生后才有的。這是電子放大器在儀表中廣泛應(yīng)用的結(jié)果，放大的本質(zhì)就是一種能量轉(zhuǎn)換過程，這就離不開供電。因此zui先出現(xiàn)的是四線制的變送器；即兩根線負責(zé)電源的供應(yīng)，另外兩根線負責(zé)輸出被轉(zhuǎn)換放大的信號（如電壓、電流、等）。ddz-ⅱ型電動單元組合儀表的出現(xiàn)，供電為220v.ac，輸出信號為0--10ma.dc的四線制變送器得到了廣泛的應(yīng)用，目前在有些工廠還可見到它的身影。
七十年代我國開始生產(chǎn)ddz-ⅲ型電動單元組合儀表，并采用電工委員會（iec）的：過程控制系統(tǒng)用模擬信號標準。即儀表傳輸信號采用4-20ma.dc,聯(lián)絡(luò)信號采用1-5v.dc，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統(tǒng)。采用4-20ma.dc信號，現(xiàn)場儀表就可實現(xiàn)兩線制。但限于條件，當時兩線制僅在壓力、差壓變送器上采用，溫度變送器等仍采用四線制。現(xiàn)在國內(nèi)兩線制變送器的產(chǎn)品范圍也大大擴展了，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越多。同時從國外進來的變送器也是兩線制的居多。
因為要實現(xiàn)兩線制變送器必須同時滿足以下條件：
1.v≤emin-imaxrlmax變送器的輸出端電壓v等于規(guī)定的zui低電源電壓減去電流在負載電阻和傳輸導(dǎo)線電阻上的壓降。
2.i≤imin變送器的正常工作電流i必須小于或等于變送器的輸出電流。
3.p＜imin（emin-iminrlmax）變送器的zui小消耗功率p不能超過上式，通常＜90mw。
式中：emin=zui低電源電壓，對多數(shù)儀表而言emin=24（1-5%）=22.8v,5%為24v電源允許的負向變化量；imax=20ma；imin=4ma；rlmax=250ω+傳輸導(dǎo)線電阻。
如果變送器在設(shè)計上滿足了上述的三個條件，就可實現(xiàn)兩線制傳輸。所謂兩線制即電源、負載串聯(lián)在一起，有一公共點，而現(xiàn)場變送器與控制室儀表之間的信號聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線，這兩根電線既是電源線又是信號線。兩線制變送器由于信號起點電流為4ma.dc，為變送器提供了靜態(tài)工作電流，同時儀表電氣零點為4ma.dc，不與機械零點重合，這種“活零點”有利于識別斷電和斷線等故障。而且兩線制還便于使用安全柵，利于安全防爆。
其供電為24v.dc，輸出信號為4-20ma.dc，負載電阻為250ω，24v電源的負線電位zui低，它就是信號公共線，對于智能變送器還可在4-20ma.dc信號上加載hart協(xié)議的fsk鍵控信號。由于4-20ma.dc（1-5v.dc）信號制的普及和應(yīng)用，在控制系統(tǒng)應(yīng)用中為了便于連接，就要求信號制的統(tǒng)一，為此要求一些非電動單元組合的儀表，如在線分析、機械量、電量等儀表，能采用輸出為4-20ma.dc信號制，但是由于其轉(zhuǎn)換電路復(fù)雜、功耗大等原因，難于全部滿足上述的三個條件，而無法做到兩線制，就只能采用外接電源的方法來做輸出為4-20ma.dc的四線制變送器了。
其供電大多為220v.ac，也有供電為24v.dc的。輸出信號有4-20ma.dc，負載電阻為250ω，或者0-10ma.dc，負載電阻為0-1.5kω；有的還有ma和m號，但負載電阻或輸入電阻，因輸出電路形式不同而數(shù)值有所不同。