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基于两线制的4/20mA变送器的电路设计(2)

基于两线制的4/20mA变送器的电路设计(2)

稳定性和安全性的考虑 工业环境下环境恶劣且对可靠性要求高,因此两线制变送器的设计上需要考虑一定的保护和增强稳定性措施。 1.电源保护。 电源接反、超压、浪涌是工业上常见的电源问题。电源接反是设备安装接线时最容易发生的错误,输入口串一只二极管即可防止接反电源时损坏电路。如果输入端加一个全桥整流器,那么即使电源接反仍能正常工作。为防止雷击、静电放电、浪涌等能量损坏变送器,变送器入口处可以加装一只TVS管来吸收瞬间过压的能量。一般TVS电压值取比运放极限电压略低,才能起到保护作用。如果可能遭受雷击,TVS可能吸收容量不够,压敏电阻也是必需的,但是压敏电阻本身漏电会带来一定误差。 2.过流保护。 设备运行过程中可能有传感器断线、短路等错误情况发生。或者输入量本身很有可能超量程,变送器必须保证任何情况下输出不会无限制上升,否则有可能损坏变送器本身、电源、或者远方显示仪表。 图中Rb和Z1构成了过流保护电路。无论什么原因导致OP1输出大于6.2V(1N4735是6.2V稳压管),都会被Z1钳位,Q1的基极不可能高于 6.2V。因此Re上电压不可能高于6.2-0.6=5.6V,因此总电流不会大于Ue/Re = 5.6V/200=28mA。 3.宽电压适应能力。 一般两线制变送器都能适应大范围的电压变化而不影响精度。这样可以适用各类电源,同时能够适应大的负载电阻。对电源最敏感的部分是基准源,同时基准源也是决定精度的主要元件。3楼图中基准通过R5限流,当电源电压变化时,R5上电流也随之改变,对基准稳定性影响很大。附图中利用恒流源LM334为基准供电,电压大范围变化时,电流基本不变,保证了基准的稳定性。 4.退藕电容 一般的电路设计中,每个集成电路的电源端都会有退藕电容。在两线制变送器上电时,这些电容的充电会在瞬间导致大电流,有可能会损坏远方仪表。因此每个退藕电容一般不超过10nF,总退藕电容不宜超过50nF。入口处一个10nF电容是必需的,保证长线感性负载下,电路不震荡。


两线制V/I变送器(配图)
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