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全面解说如何避免使用压力变送器的测试连接测量电流一些错误提示

作者:发表时间:2019-04-22【】


      最近,我看到有几个人犯了这个错误,所以我决定在上面写一篇简短的博文。希望它可以帮助你避免一些人犯同样的错误。重点是,当您通过测试连接测量压力变送器电流时,很容易出现错误的ma测量结果。危险的部分是你不一定会意识到这一点。让我们来看看错误是什么以及如何避免错误。我还想让你了解这个系统是如何工作的,因此背后的一些背景信息和教育理论已经到位。准备?我们走吧…。
压力变送器的测试连接
      许多过程压力变送器,特别是压力压力变送器,在连接面板中具有“ 测试连接 ”。它通常标有“ test ”文本,并且位于正常ma回路连接旁边。我相信你已经看过了; 在一个压力变送器中,它看起来像这样:


测试连接的目的
      测试连接的目的是能够轻松测量通过压力变送器的回路电流,而无需断开电线或断开电流回路。您只需将ma仪表连接到test连接,就可以看到通过压力变送器的电流,因为所有电流现在都通过您的电流表。当您断开当前仪表时,所有电流开始再次通过测试连接中的内部二极管(我将很快解释二极管)。在任何时候,电流回路都没有切断。
原理图
      作为工程师,我们只是喜欢原理图,所以我也需要在这里添加一些。在压力变送器中,上海自动化仪表四厂压力变送器内部有一个连接在测试连接之间的二极管 。二极管的一端连接到“环路”连接之一,二极管的另一端连接到测试连接。阅读时听起来很复杂,但很简单。我相信一张照片可以帮助你理解这一点......
使用原理图,它通常如下所示:


什么是二极管,它有效吗?
      为了更好地理解这种现象,我们需要了解二极管是什么以及它是如何工作的。二极管是由p和n材料制成的小型电子半导体元件。大多数电子设备内部都有许多二极管,甚至校准器... ;-)理想二极管仅在一个方向上传导直流电流。当二极管上的电压正确时,理想二极管总是会传导电流。在实践中,它有点复杂,二极管并不理想。这是理想二极管(左)和实际二极管(右)的特性:


      正如我们在二极管(真实的,非理想的)的特性中所看到的,当二极管上的电压足够大并超过阈值电压时,正向电流开始流动。通常,对于硅二极管,阈值电压约为0.6v。当电压高于该阈值时,二极管“开路”并且电流通过它。当电压小于阈值时,二极管“闭合”并且没有电流通过它。
通过压力变送器的电流
      在正常使用压力变送器时,环路电源会影响二极管,因此二极管完全打开,所有环路电流都通过二极管。实际上,二极管实际上没有做任何事情,在正常操作中甚至不需要它,可以用短路代替。但是当你将ma表连接到二极管上时,所有电流都开始通过ma表,而且它们都不再通过二极管。魔法!?嗯,没有魔力,只有电子产品。下面的图片显示了电流如何通过测试二极管(上图)或ma表(下图):


毫安表如何工作?
      我为什么要谈论毫安表的阻抗?什么是阻抗?通常采用ma仪表的方式,有一个准确的分流电阻,几欧姆,电流通过(下图中的r)。该电流导致分流电阻上的电压降,并通过a / d转换器(图中的v)测量该电压,我们可以计算出电流。其余的是简单的数学,符合欧姆定律:i = u / r(电流=电压/电阻)。


      不幸的是,一些毫安表/校准器的阻抗有点太高,这导致电阻器上的电压降更大。在大多数应用中,较大的阻抗并不重要,但通过压力变送器的测试连接。当电压降变大时,它会导致测试二极管开始轻微地引起小漏电流,或者一直打开。
      为什么要在ma表中加入更高的阻抗?使用更高的阻抗来设计ma表可能更容易,因为电压降变得更高并且更容易用a / d转换器在内部测量,因为电压信号更高。
      例如,如果ma仪表的内部阻抗高达50欧姆,那么使用20 ma电流时,这意味着ma仪表(和测试连接的二极管)上的电压降将为1 v,导致测试二极管达到完全打开(阈值0.6 v)。这意味着您的毫安表几乎不会显示任何电流,尽管有20毫安电流通过压力变送器,因为所有电流都通过测试连接。
      上面这个例子的巨大错误在实践中很容易被注意到。但也有一些毫米表,内部阻抗约为30欧姆。这意味着当电流较小时,测量工作正常,但当接近20 ma时,电压降接近0.6 v,测试二极管开始泄漏,部分电流通过二极管。这可能很难实现,导致您信任ma仪表的错误测量结果。
下图显示了如果ma表的阻抗过高,电流如何部分通过ma表,部分通过测试二极管:


 由于ma表和二极管之间的电流分流,ma表仅显示部分电流,因此显示错误的结果。
      使用压力压力变送器进行实际测试
      我用一个流行的压力压力变送器品牌测试了测试连接/二极管的特性。
      测试的目的是了解当电压变化时测试二极管的电流如何变化。
      您可以在下面的图形中以及之后的文本和表格中查看该测试的结果。


 
数据表:


我们可以在结果中看到例如:
      如果您希望误差小于0.01%,则最好保持在275 mv以下 - 或者阻抗小于13.75欧姆。
      如果您希望误差小于0.05%,则需要保持在375 mv(或18.75欧姆)以下。
      泄漏电流为400 mv时,电流开始快速增长(等于20欧姆毫安表阻抗)。
      泄漏电流为500 mv时,电流为0.2 ma,相当于测量20 ma电流(等于25 ohm ma电阻阻抗)时误差超过1%。
      作为该测试的结果/总结,我可以这样说:
      只要你的ma表阻抗小于15欧姆,你就可以了。
      如果阻抗为25欧姆,则测量误差将超过1%。
      该测试在室温下进行。在更高的温度下,二极管的漏电流通常更高,但我没有在此测试。
使用test连接的准确性效果
      我们可以说,只要你的ma表具有足够小的阻抗,使用测试连接的精度就足够了。如果您不知道仪表的阻抗,使用测试连接可能会有风险。不同的压力变送器型号可能具有与我测试的不同的特性。
你如何检查毫安表的阻抗?
      如何检查您使用的毫安表或校准器,看看它有什么阻抗?首先尝试检查规范数据表,因为它经常在那里提到。如果未指定阻抗,有时将电压降(或“负载电压”)指定为特定电流下的特定电压。这样,您就可以计算阻抗(u / i)。例如,一个器件在20 ma时的规格为400mv,因此您知道阻抗为20欧姆。这意味着它将在20 ma中添加超过0.1%的误差。有时,阻抗无论如何都没有指定。
如果规格中没有提到,那么你可以用不同的方式找到它:
      首先,只需使用电阻表并测量ma电表的阻抗。
      其次,您可以设置已知电流通过ma表,然后测量其上的电压降并计算阻抗/电阻(r = u / i)。例如,如果20ma通过仪表并且电压降为0.2 v,则其具有10欧姆阻抗(0.2 v / 20 ma = 10 ohm)。

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