超聲波液位計ph計等變送器信號
工業上普遍需要測量各類非電物理量，例如超聲波液位計，工業PH計、工業電導率儀、工業溶解氧儀等，都需要轉換成模擬量電信號才能傳輸到幾百米外的控制室或顯示設備上。這種將物理量轉換成電信號的設備稱為變送器。工業上至廣泛采用的是用4~20mA電流來傳輸模擬量。
超聲波液位計工業PH計電導率儀溶氧儀變送器信號為什么是4到20毫安：采用電流信號的原因是不容易受干擾。并且電流源內阻無窮大，導線電阻串聯在回路中不影響精度，在普通雙絞線上可以傳輸數百米。上限取20mA是因為防爆的要求：20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線：正常工作時不會低于4mA，當傳輸線因故障斷路，環路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。
1.電流型變送器將物理量轉換成4~20mA電流輸出，必然要有外電源為其供電。至典型的是變送器需要兩根電源線，加上兩根電流輸出線，總共要接4根線， 稱之為四線制變送器。當然，電流輸出可以與電源公用一根線（公用VCC或者GND），可節省一根線，稱之為三線制變送器。
其實大家可能注意到， 4-20mA電流本身就可以為變送器供電，變送器在電路中相當于一個特殊的負載，特殊之處在于變送器的耗電電流在4~20mA之間根據傳感器輸出而變化。 顯示儀表只需要串在電路中即可。這種變送器只需外接2根線，因而被稱為兩線制變送器。工業電流環標準下限為4mA，因此只要在量程范圍內，變送器至少有 4mA供電。這使得兩線制傳感器的設計成為可能。
在工業應用中，測量點一般在現場，而顯示設備或者控制設備一般都在控制室或控制柜上。兩者之間距離可能數十至數百米。按一百米距離計算，省去2根導線意味著成本降低近百元！因此在應用中兩線制傳感器必然是首選。
2.兩線制變送器的結構與原理
兩線制變送器的原理是利用了4~20mA信號為自身提供電能。如果變送器自身耗電大于4mA，那么將不可能輸出下限4mA值。因此一般要求兩線制變送器自 身耗電（包括傳感器在內的全部電路）不大于3.5mA。這是兩線制變送器的設計根本原則之一。從整體結構上來看，兩線制變送器由三大部分組成：傳感器、調 理電路、兩線制V/I變換器構成。傳感器將溫度、壓力等物理量轉化為電參量，調理電路將傳感器輸出的微弱或非線性的電信號進行放大、調理、轉化為線性的電 壓輸出。兩線制V/I變換電路根據信號調理電路的輸出控制總體耗電電流；同時從環路上獲得電壓并穩壓，供調理電路和傳感器使用。除了V/I變換電路之外， 電路中每個部分都有其自身的耗電電流，兩線制變送器的核心設計思想是將所有的電流都包括在V/I變換的反饋環路內。
3.兩線制V/I變換器 V/I 變換器是一種可以用電壓信號控制輸出電流的電路。兩線制V/I變換器與一般V/I變換電路不同點在：電壓信號不是直接控制輸出電流，而是控制整個電路自身耗電電流。同時，還要從電流環路上提取穩定的電壓為調理電路和傳感器供電。
4.兩線制壓力變送器設計 壓力橋、稱重傳感器輸出信號微弱，都屬于mV級信號。這一類小信號一般都要求用差動放大器對其進行第一級放大。一般選用低失調、低溫飄的差動放大器。另外 在兩線制應用中，低功耗也是必需的。AD623是常用的低功耗精密差動放大器，常用在差分輸出前級的放大。 AD623失調至大200uV，溫飄1uV/度，在一般壓力變送應用保證了精度足夠。 R0將0.4V疊加在AD623的REF腳（5腳）上，在壓力=0情況下通過調整R0使輸出4mA，再調整RG輸出20.00mA，完成校準。電路設計時 需注意，壓力橋傳感器相當于一個千歐級的電阻，耗電一般比較大。適當降低壓力橋的激勵電壓可以減小耗電電流。但是輸出幅度也隨之下降，需要提高AD623 的增益。圖6給出的傳感器采用恒壓供電，實際應用中大部分半導體壓力傳感器需要恒流供電才能獲得較好的溫度特性，可以用一個運放構成恒流源為其提供激勵。不銹鋼復合管：http://www.tlx518.com
5.穩定性和安全性的考慮 工業環境下環境惡劣且對可靠性要求高，因此兩線制變送器的設計上需要考慮一定的保護和增強穩定性措施。
(1)電源保護。 電源接反、超壓、浪涌是工業上常見的電源問題。電源接反是設備安裝接線時至容易發生的錯誤，輸入口串一只二極管即可防止接反電源時損壞電路。如果輸入端加 一個全橋整流器，那么即使電源接反仍能正常工作。為防止雷擊、靜電放電、浪涌等能量損壞變送器，變送器入口處可以加裝一只TVS管來吸收瞬間過壓的能量。 一般TVS電壓值取比運放極限電壓略低，才能起到保護作用。如果可能遭受雷擊，TVS可能吸收容量不夠，壓敏電阻也是必需的，但是壓敏電阻本身漏電會帶來 一定誤差。
(2)過流保護。 設備運行過程中可能有傳感器斷線、短路等錯誤情況發生。或者輸入量本身很有可能超量程，變送器必須保證任何情況下輸出不會無限制上升，否則有可能損壞變送器本身、電源、或者遠方顯示儀表。
(3)寬電壓適應能力。 一般兩線制變送器都能適應大范圍的電壓變化而不影響精度。這樣可以適用各類電源，同時能夠適應大的負載電阻。對電源至敏感的部分是基準源，同時基準源也是決定精度的主要元件。
(4)退藕電容 一般的電路設計中，每個集成電路的電源端都會有退藕電容。在兩線制變送器上電時，這些電容的充電會在瞬間導致大電流，有可能會損壞遠方儀表。因此每個退藕 電容一般不超過10nF，總退藕電容不宜超過50nF。入口處一個10nF電容是必需的，保證長線感性負載下，電路不震蕩。文章來源于：http://www.jsjhtcyb.net/xinwenzhongxin/74.html
