2 4mA 至 20mA 發(fā)送器基礎(chǔ)知識

4mA 至 20mA 發(fā)送器根據(jù)電源和電線數(shù)量分為四線、三線和雙線。我將在本文中重點(diǎn)介紹雙線類型。

透過連接電場電源和類比輸入模組，圖 1 中的雙線現(xiàn)場發(fā)送器形成電流迴路。現(xiàn)場發(fā)送器中的第一個(gè)子系統(tǒng)為感測子系統(tǒng)，其連接至實(shí)體感測器，調(diào)整輸出，然後將訊號轉(zhuǎn)換為數(shù)位程式碼以進(jìn)線性化與校正等處理。第二個(gè)子系統(tǒng)為傳輸子系統(tǒng)，其從迴路中擷取電力為發(fā)送器供電，並將數(shù)位訊號轉(zhuǎn)換回類比訊號以傳送處理資料，並控制迴路電流。發(fā)送器透過在迴路中調(diào)節(jié)電流來傳輸訊號，並作為電壓受控的電流來源。

在 圖 2 中，N 通道 P 通道 N 通道 (NPN) 電晶體汲取並調(diào)節(jié)電流，其基極透過由數(shù)位轉(zhuǎn)類比轉(zhuǎn)換器 (DAC) 驅(qū)動的放大器進(jìn)行控制。大範(fàn)圍輸入電壓低壓降 (LDO) 穩(wěn)壓器可將迴路電壓降至發(fā)送器的供電位準(zhǔn)，來為不同元件供電。如果 DAC 沒有整合式參考可使用電壓參考，而啟用高速可尋址遠(yuǎn)程傳感器 (HART) 的發(fā)送器需要 HART 數(shù)據(jù)機(jī)。

運(yùn)作原理非常簡單：將運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入保持在虛擬本地接地。無論 R1 具有什麼電壓，Rsense 也有。藉由適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，Rsense 帶有經(jīng)調(diào)節(jié)的 R1 電流。鑑於 Rsense 電流幾乎是現(xiàn)場發(fā)送器全部的電流 (甚至涵蓋 圖 2 未描述到的感測部分)，DAC 輸出控制了整個(gè)發(fā)送器電流。NPN 電晶體和放大器迴路繞過必要的電流，以補(bǔ)充發(fā)送器本身使用的任何電流，藉此達(dá)到所需的輸出電流。