4-20mA电流变送器：工业控制中的解决方案与应用

4～20mA电流变送器是一种专为工业控制设计的设备，用于解决传统电压信号在传输过程中可能遇到的问题，如噪声干扰、电压降以及远程设备供电需求。电流环工作原理的核心在于将信号转换为4mA至20mA的电流范围，其中4mA代表零信号，20mA代表满量程信号，中间范围则用于指示故障情况。 变送器有两种常见类型：二线制和三线制。二线制适用于短距离传输，传感器和接收器在同一侧供电，通常由接收端提供工作电源。而三线制变送器适合长距离或需要提供独立电源的应用，如驱动现场设备，其中额外的第三根线专门用于供电，避免了干扰。 TI等公司提供了集成多种功能的变送器芯片，便于将各类传感器（如RTD和电桥）的信号转化为标准的4～20mA电流信号。电桥传感器常用于压力测量，通过调整电桥臂的电阻，压力变化会导致电桥不平衡，从而产生反映压力的差分电压。 4～20mA电流环的信号调理过程涉及到非线性问题，如满度和色调，它们是传感器输出电压随压力和温度变化的表现。实际应用中，为了处理这些非线性，信号需要经过专门的处理，如在接收器端进行补偿或校准，以确保精确的测量。 4～20mA电流变送器通过标准化电流传输方式，简化了工业控制系统的信号处理，提高了抗干扰能力和可靠性，广泛应用于工业自动化、过程控制和仪表设备中，成为工业4.0和智能制造的关键组件。