變送器

 

傳感器測(cè)量溫度、路徑、角度、壓力或力等物理參數(shù)，變送器則從傳感器獲得信號(hào)， 執(zhí)行電流隔離并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)模擬輸出信號(hào)：0 ... 20 mA、4 ... 20 mA或0 ...10 V。這些標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)可以傳輸?shù)街甘酒鳌⒂涗浽O(shè)備和/或PLC等標(biāo)準(zhǔn)控制器，并且可用于控制應(yīng)用。

2.1 利用電阻溫度計(jì)和熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)量

溫度在許多行業(yè)中都是一個(gè)重要的控制參數(shù)，電阻溫度計(jì)和熱電偶是zui重要的傳感器。

電阻溫度計(jì)

電阻溫度計(jì)是具有穩(wěn)定性的高精度溫度傳感器，通過測(cè)量溫度相關(guān)的電阻來測(cè)量溫度。
電阻溫度計(jì)主要用于測(cè)量中低溫度，例如用在空調(diào)、加工和食品行業(yè)中。
Pt100、Pt1000和Ni100是zui常見的電阻溫度計(jì)。名稱的*部分表示電阻材料，第二部分表示0°C時(shí)的電阻（歐姆）。例如，Pt100表示電阻溫度計(jì)由鉑制成，0°C時(shí)的電阻為100 Ω。

ThermoTrans 205/206、A 20210、P 32100和PolyTrans P 32000變送器支持連接采用2線、3線或4線配置的常用電阻溫度計(jì)（見圖11）。

圖11：電阻溫度計(jì)的連接

熱電偶

熱電偶利用一種以T. J. Seebeck命名的效應(yīng)：兩種異質(zhì)金屬的連接處會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓，接觸點(diǎn)（參考結(jié)）溫度與測(cè)量點(diǎn)溫度之差會(huì)影響該電壓（見圖12）。當(dāng)使用合適的變送器測(cè)量熱電電壓 V_T，并且知道參考結(jié)的溫度時(shí)，測(cè)量點(diǎn)的溫度就可以根據(jù)熱電偶的特征曲線計(jì)算出來。此計(jì)算一般在溫度變送器中完成。

圖12：熱電偶和參考結(jié)

參考結(jié)的溫度可以通過測(cè)量獲知或從外部設(shè)置。實(shí)踐中，測(cè)量分內(nèi)部和外部?jī)煞N，前者是指 參考結(jié)位于溫度變送器內(nèi)部，后者是指參考結(jié)和對(duì)應(yīng)的溫度傳感器（例如Pt100）位于變送器外部。熱電效應(yīng)產(chǎn)生的電壓非常小，每K僅數(shù)μV。因此，熱電偶 主要用于高溫領(lǐng)域，例如測(cè)量熔爐、熔體和塑料機(jī)器的溫度，以便獲得無干擾的測(cè)量信號(hào)。

經(jīng)過測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了許多金屬對(duì)可用于制作實(shí)用的熱電偶。隨后的標(biāo)準(zhǔn)化工作限定了標(biāo)準(zhǔn)熱電 偶的范圍并了金屬對(duì)。這些熱電偶可用于絕大多數(shù)工業(yè)溫度測(cè)量。IEC 584-1和DIN 43710標(biāo)準(zhǔn)定義了通信的熱電偶特性，包括允許的容差，但后一標(biāo)準(zhǔn)已不再有效，僅適用于舊工廠。

IEC 584-1、EN 60584-1

J型 鐵/康銅
(Fe-CuNi)

T型 銅/康銅
(Cu/CuNi)

K型 鎳鎘/鎳
(NiCr-Ni)

E型 鎳鎘/康銅
(NiCr-CuNi)

N型 鎳鉻硅/鎳硅
(NiCrSi-NiSi)

S型 鉑銠/鉑
(Pt10Rh-Pt)

R型 鉑銠/鉑
(Pt13Rh-Pt)

B型 鉑銠/鉑
(Pt30Rh-Pt6Rh)

DIN 43710（不再有效）
L型 鐵/康銅
(Fe-CuNi)

U型 (Cu-CuNi)

W3Re/W25Re（鎢-3%錸/鎢-25%錸）或W5Re/W26Re（鎢-5%錸/鎢-26%錸）等高溫?zé)犭娕忌形窗ㄔ谏鲜鰳?biāo)準(zhǔn)中。ASTM E 988-96規(guī)定了其特性。

Knick ThermoTrans 210/211、P 32100和PolyTrans P 32000變送器可處理所有常用熱電偶的信號(hào)。

2.2 利用應(yīng)變計(jì)測(cè)量力的大小

力、重量、扭矩、機(jī)械應(yīng)力和相應(yīng)的參數(shù)可以利用應(yīng)變計(jì)測(cè)量。它利用的效應(yīng)是應(yīng)變引起的 導(dǎo)體長(zhǎng)度的變化會(huì)導(dǎo)致其電阻發(fā)生成比例的變化。應(yīng)變計(jì)變送器檢測(cè)該電阻變化以衡量應(yīng)變、力等，然后轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)以供顯示和進(jìn)一步處理。在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用 中，例如測(cè)量容器裝填重量的負(fù)荷傳感器（力傳感器、力變送器），通常會(huì)集成應(yīng)變計(jì)全橋電路。電橋靈敏度規(guī)定為電橋輸出端信號(hào)電平(mV)與電源電壓(V) 的相對(duì)值，例如2 mV/V。知道靈敏度后，例如從傳感器制造商的校準(zhǔn)證書獲知，就可以在變送器中調(diào)整。如果只知道標(biāo)稱靈敏度，可以利用規(guī)定的機(jī)械負(fù)荷進(jìn)行校準(zhǔn)，從而確定實(shí) 際靈敏度。相應(yīng)地，可以利用去皮功能在變送器中調(diào)整零點(diǎn)。應(yīng)變計(jì)電橋可以連接成4線配置（見圖13）。如果必須降低載流電源線引起的誤差，可以使用6線配 置。這種情況下，電橋電源電壓通過單獨(dú)的線路測(cè)量，幾乎無電流，因而*。實(shí)踐中，配有6條線路的傳感器配合4線變送器使用時(shí)，每2條激勵(lì)線路合并為一 條?；蛘呃猛獠侩娫匆詫?shí)現(xiàn)6線連接（見圖13）。

圖13：應(yīng)變計(jì)的電源

Knick SensoTrans DMS A 20220、P 32200和PolyTrans P 32000變送器設(shè)計(jì)用于采用全橋配置的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變計(jì)。校準(zhǔn)傳感器的靈敏度和零點(diǎn)可通過設(shè)備上的旋轉(zhuǎn)開關(guān)調(diào)整，或利用Paraly SW 111通信軟件調(diào)整。設(shè)置零點(diǎn)的去皮功能可通過設(shè)備上或軟件中的按鈕激活。同樣，按一下按鈕便可依照規(guī)定的負(fù)荷校準(zhǔn)傳感器靈敏度。

2.3 利用電位計(jì)測(cè)量路徑和角度

電位計(jì)傳感器具有多種用途，其中之一是檢測(cè)線性或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。電位計(jì)路徑或角度傳感器包含導(dǎo)電塑料制成的電阻元件或繞線電阻元件，并帶有可移動(dòng)的滑動(dòng)觸頭。電位計(jì)變送器確定滑動(dòng)觸頭產(chǎn)生的電阻比，使得其位置可以作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和輸出。

電阻變送器可用于軌道車輛、船上、工業(yè)生產(chǎn)過程中以及許多機(jī)器和設(shè)備工程領(lǐng)域中的設(shè)定點(diǎn)規(guī)格。電阻傳感器可用于檢測(cè)執(zhí)行器的實(shí)際值，測(cè)量距離或厚度，以及執(zhí)行各種位置測(cè)量任務(wù)。
Knick SensoTrans R A 20230、P 32300和PolyTrans P 32000變送器可捕捉3線或4線配置中zui高50 kΩ的電位計(jì)信號(hào)。利用設(shè)備上的按鈕或Paraly SW 111軟件，便可輕松調(diào)整運(yùn)動(dòng)范圍與輸出信號(hào)范圍的映射關(guān)系。