在现代工业控制系统中，4-20 mA电流环路发送器一直是在控制中心和现场传感器/执行器之间进行数据传输最为常用的发送器，主要是因其便于安装、使用和维护。随着气动信号被用于控制执行器，并在早期工业自动化现场作为比例控制之后，4-20 mA电流环路发送器开始被大量应用[1]。典型的压力范围是3 PSI – 15 PSI，其中3 PSI代表零度输入/输出，15 PSI代表满量输入/输出。如果气动管路发生破裂，压力将降至0 PSI，表示出现需要修复的故障。电子化开始普及之后，气动管路逐渐被替代，取而代之的是由放大器、晶体管和其他分立电子元件组成的4-20 mA电流环路。双线传感器发送器用于将现场的物理参数发送回模拟输入模块，以进行处理和控制。物理参数包括压力、位置、温度、电平、应变、荷载、流量、成分/杂质等。正如产品名称的表述一样，该款发送器为双线。因此，传感器的电源线与传送4-20 mA信号的两条线路相同，这也是双线4-20 mA发送器的主要设计要求。传感器、传感器调理电路和4-20 mA传送电路的工作电流必须小于4 mA，否则发送器便无法输出4 mA零度电平[3]。
请注意，VLOOP GND不是双线发送器的接线。因此，发送器必须创建一条局部接地线(GND)或双线GND。当发送器输出电流改变接收器阻抗回输(RTN)接头的电压时，该双线GND必须相对VLOOP GND上下浮动[3]。如果传感器可以电气性连接至相对VLOOP GND的电势，则此时需要采取隔离措施。该情形在热耦传感器发送器中比较常见，因为热电偶通常热短接或电气性短接至其所测量温度的材料。
双线发送器只有一种可行性隔离拓扑：输入隔离双线发送器(见图2)。输入隔离双线发送器从环形电源生成一个局部隔离电源，该环形电源为传感器、传感器调理电路和隔离通信供电。隔离势垒与发送器输出级之间最常用的数据传送方法是数字隔离宽脉调制、单线或串行外围接口(SPI)的信号。 |
