電流轉(zhuǎn)換器工作特點

電流轉(zhuǎn)換器輸出4～20mA直流經(jīng)電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成0～10mA直流電流送給記錄儀或Ⅱ型執(zhí)行機構(gòu)，反之，Ⅱ型變送單元輸出0～10mA直流電流經(jīng)電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成4～20mA直流電流輸送給控制室內(nèi)S型儀表。電流轉(zhuǎn)換器線路是利用V/I轉(zhuǎn)換和電平遷移兩部分構(gòu)成。

負載電阻：0～1.5kΩ（0～10mADC輸出），0～550Ω（4～20mADC輸出）；

消耗功率：約2W；

工作振動：頻率10～55Hz，振幅≤O.075（振幅）；

外磁場: 不大于400A/m；

基本誤差：±0.2%（不帶隔離）；

電源電壓：DC 24V；

負載電阻：0～1.5KΩ（SZL－2104）；

0～350Ω（SZL－1104）；

環(huán)境溫度：5～40℃；

相對濕度：5%～85%；

周圍空氣中不含有腐蝕性，易爆炸氣體，外磁場不大于400A/m。

電流轉(zhuǎn)換器的作用是將被測電流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓。

電流轉(zhuǎn)換器是一組由0.1Ω、1Ω、9Ω、90Ω和900Ω相串聯(lián)的精密分流電阻，它通過模擬接口和量程控制電路來控制。各電流量程的滿量程輸出信號電壓為100mV。

為了消除引線電阻和接觸電阻所引起的測量誤差，所有分流電阻都采用四端鈕電阻，即每個電阻都有一對電流接點和一對電壓接點。在量程切換時，分流電阻也是采取四端切換的。被測電流由電流接點引入和流出，而輸出電壓由電位接點引出。在測量電壓的情況下，隔離放大器和交流變換器具有很高的輸入阻抗，故電壓接點的阻抗可以忽略不計。

電流轉(zhuǎn)換器的原理框圖如圖1所示。

測量直流電流時，被測電流通過精密分流電阻，在電阻的兩端產(chǎn)生直流電壓，通過兩電壓接點將此電壓接到直流隔離放大器的輸入端進行測量。測量交流電流或交流疊加直流的電流時，精密分流電阻上的電壓經(jīng)過緩沖器M_s后再接到交流轉(zhuǎn)換器的輸入端，然后進行測量。交流電流測定值為有效值。

電流測量的過載保護是采取二種措施實現(xiàn)的，當電流超過滿量程1A，并在2A以下時，用并聯(lián)二極管來保護。當過負荷電流超過2A時，則過載電流將熔斷裝在后面板上的熔絲，從而保護儀器。 ·

如圖2所示，若電流通過導(dǎo)體A，則由安培定律可知在A的周圍就產(chǎn)生了磁場。由于該磁場的磁通密度與電流值準確地成比例，故可用霍爾元件來檢測磁通密度，并測量通過導(dǎo)體的電流。這種方法，從主電路A作電氣絕緣就能夠檢測電流值，因此，在高壓電流的測量中十分有效。測量的電流值較小時，可將線圈繞在磁路上增加安培匣數(shù)，就能增大磁通密度，提高檢測精度。電流值大時，可在磁路中設(shè)置空隙，增大磁飽和點。

通常，在I_c為最大值時每1A電流能獲得的霍爾電壓約為0.6 mV。雖然這些轉(zhuǎn)換器都是不能對磁路實現(xiàn)開關(guān)的結(jié)構(gòu)，但通過設(shè)置開關(guān)機構(gòu)，就可應(yīng)用于大電流的鉗型電流計，特別適合用于100A左右中容量的直流檢測。在這種情形下，每1A電流的霍爾電壓約為0.4～0.5mV。

用于各種控制系統(tǒng)的霍爾檢測器大多具有如下特性。

初級檢測電流I_f有0～5、0～10、0~30、0～500和0～1000A（交、直流）；輸出電壓V_H在各I_f的最大值時為120～300mV（交、直流）；各檢測電流為最大值時線性優(yōu)于1%；溫度系數(shù)為0.02%/℃，初級電流與輸出電路的絕緣在交流1500～2500V之間，或用于高壓電路的有30kV和50kV兩種。

A/D轉(zhuǎn)換器的輸入一般都是電壓，而D/A轉(zhuǎn)換器的輸出通常是低阻放大器產(chǎn)生的電壓。有許多轉(zhuǎn)換器提供的是電流而不是電壓，電流輸出是線性的且不受偏移的影響，使用運算放大器又可以將電流變?yōu)殡妷骸?

D/I轉(zhuǎn)換器通常有一個正向基準，當流過轉(zhuǎn)換器的電流增加時，相應(yīng)的數(shù)字碼也將隨之增大，它不依賴于實際轉(zhuǎn)換器的基準極性。如果流入轉(zhuǎn)換器的電流增加而引起相應(yīng)數(shù)字碼減小時，就是一種負向基準關(guān)系。

采用電流輸出或直接由梯形電阻產(chǎn)生電壓輸出的轉(zhuǎn)換器，可以認為是電阻串聯(lián)的電壓產(chǎn)生器或電阻并聯(lián)的電流產(chǎn)生器。這些可以被一個反向或正向的運算放大器來處理，反向電流輸出的接法可以得到增益接近于1的高內(nèi)阻系統(tǒng)，增益主要取決于反饋電阻，這個電阻可以減小放大器的漂移誤差。

現(xiàn)場總線到電流轉(zhuǎn)換器（FI302）主要用于現(xiàn)場總線和控制閥或其他執(zhí)行器的接口。FI302輸出3路4~20mA信號，供F/I轉(zhuǎn)換使用，即FI302產(chǎn)生一個正比于從現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)接收的信號的4~20mA電流。由于Fl302有3路輸出，從而降低了每路的費用。FI302信號規(guī)程符合IEC61158-2，本安防爆，可作為主站或從站，內(nèi)裝模擬輸出A0、PID、ARTH、ISS和輸出選擇OSEL等功能模塊。

其主板和顯示板的硬件構(gòu)成與LD302基本相同。輸出板通過D/A接收來自CPU的數(shù)字信息，并將它轉(zhuǎn)換為一個模擬電壓，使用這個電壓控制電流；電流控制電路的作用是按照CPU來的數(shù)據(jù)控制通道的電流，通道上的電流要由外部電源（ 24V)提供，但主板和輸出板上各硬件工作所需的電源仍來自現(xiàn)場總線。信號隔離功能是隔離CPU與輸出之間電的聯(lián)系，同樣輸出板上的電源也需要隔離，這樣才能切斷由于共模電壓形成地環(huán)電流所造成的干擾。