两线制压力变送器为什么用4mA做零点,HART怎么叠在同一对线上?
客户提问:"两线制压力变送器就接两根线,既要供电又要出信号。为什么量程下限是 4mA 而不是 0mA?HART 手操器又怎么在同一对线上通信?"
一、为什么是 4mA 而不是 0mA
两线制变送器串联在直流回路中,同一对导线既送电又传信号,变送器自身电路的工作电流也要从这条回路里取。
- 留出活零点。下限取 4mA 后,电流跌到 0mA 就判定为断线或掉电,与"压力为零"区分开;若下限为 0mA,两者在接收端分不出来。
- 给电路留静态电流。放大、ADC 与 HART 调制都要静态功耗,整机消耗需控制在 4mA 以内,故零点定在 4mA,低于约 3.5mA 判为故障。
- 上限的选择。20mA 是过程工业长期沿用的信号范围,单点功耗较低,对本安设计友好。
二、两线制回路怎么配
典型回路是 24V 电源、接收端取样电阻(常用 250Ω)与变送器串联。配线要算清电压账:24V 减去 20mA 在取样电阻和线路电阻上的压降,再减去安全栅压降,剩下的才是端子电压,必须高于说明书给出的工作电压下限。上限时取样电阻得到 5V(20mA×250Ω),正好覆盖常见的 1~5V 输入卡。长电缆阻值大,宜加大线径或提高供电电压。
三、HART 怎么叠上去
HART 采用 Bell 202 的 FSK 频移键控:1200Hz 代表逻辑 1,2200Hz 代表逻辑 0,幅度约 ±0.5mA 的正弦波叠加在 4~20mA 上。它属于纯交流、周期内平均值为零,直流不变,故不干扰模拟量。回路里需有不小于 230Ω 的电阻作为取样点,手操器并联其上即可通信。多点模式下电流固定 4mA,多台仪表以 1~15 地址轮询,此时不再传模拟量。
四、维护与通用选型原则
投运前用过程校验仪核对 4mA、20mA 两点,再抽校中间点;改动回路时确认新增器件允许 HART 频率通过,通信不上多出在回路电阻不足、电缆分布电容偏大、串入不支持该频段的隔离器这三类。选型按输出类型、回路压降预算、介质与温度范围确定类型即可。