工业上广泛需要测量各类非电物理量，例如温度变送器、压力变送器、差压变送器、多参量变送器、多参数变送器、多参数流量变送器、多变量变送器、差压流量变送器、速度变送器、视点变送器等，都需要转换成模拟量电信号才调传输到几百米外的控制室或闪现设备上。这种将物理量转换成电信号的设备称为压力变送器（差压变送器、温度变送器）。工业上最广泛选用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
      选用电流信号的要素是不容易受烦扰。而且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在一般双绞线上可以传输数百米。上限取20mA是因为防爆的恳求：20mA的电流通断致使的火花能量不足以点着瓦斯。下限没有取0mA的要素是为了能查看断线：正常作业时不会低于4mA，当传输线因缺点断路，环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。延伸阅读(多参量变送器)
    电流型压力变送器（差压变送器、温度变送器）将物理量转换成4~20mA电流输出，必定要有外电源为其供电。最典型的是压力变送器（差压变送器、温度变送器）需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制压力变送器（差压变送器、温度变送器）。当然，电流输出可以与电源共用一根线（共用VCC或许GND），可节省一根线，称之为三线制压力变送器（差压变送器、温度变送器）。
    正本我们或许注意到， 4-20mA电流本身就可以为压力变送器（差压变送器、温度变送器）供电，如图1C所示。压力变送器（差压变送器、温度变送器）在电路中相当于一个格外的负载，格外的本地在于压力变送器（差压变送器、温度变送器）的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而改动。闪现外表只需要串在电路中即可。这种压力变送器（差压变送器、温度变送器）只需外接2根线，因此被称为两线制压力变送器（差压变送器、温度变送器）。工业电流环规范下限为4mA，因此只要在量程范围内，压力变送器（差压变送器、温度变送器）至少有4mA供电。这使得两线制传感器的计划成为或许。延伸阅读(多变量变送器)
   在工业运用中，测量点一般在现场，而闪现设备或许控制设备一般都在控制室或控制柜上。两者之间间隔或许数十至数百米。按一百米间隔计算，省去2根导线意味着本钱下降近百元！因此在运用中两线制传感器必定是首选。延伸阅读(多参量变送器)

2.两线制压力变送器（差压变送器、温度变送器）的结构与原理两线制压力变送器（差压变送器、温度变送器）的原理是利用了4~20mA信号为自身供应电能。假定压力变送器（差压变送器、温度变送器）自身耗电大于4mA，那么将不或许输出下限4mA值。因此一般央求两线制压力变送器（差压变送器、温度变送器）自身耗电（包含传感器在内的悉数电路）不大于3.5mA。这是两线制压力变送器（差压变送器、温度变送器）的计划根柢准则之一。 从整体结构上来看，两线制压力变送器（差压变送器、温度变送器）由三大多数构成：传感器、调度电路、两线制V/I改换器构成。传感器将温度、压力等物理量转化为电参量，调度电路将传感器输出的细小或非线性的电信号进行拓展、调度、转化为线性的电压输出。两线制V/I改换电路根据信号调度电路的输出操控整体耗电电流；一起从环路上获得电压并稳压，供调度电路和传感器运用。 除了V/I改换电路以外，电路中每个有些都有其自身的耗电电流，两线制压力变送器（差压变送器、温度变送器）的基地计划思维是将悉数的电流都包含在V/I改换的反响环路内。如图，采样电阻Rs串联在电路的低端，悉数的电流都将经过Rs流回到电源负极。从Rs上取到的反响信号，包含了悉数电路的耗电。在两线制压力变送器（差压变送器、温度变送器）中，悉数的电路总功耗不能大于3.5mA，因此电路的低功耗成为首要的计划难点。下面将逐一分析各个有些电路的原理与计划要害。延伸阅览(多参数变送器)

3.两线制V/I转换器 V/I 转换器是一种能够用电压信号操控输出电流的电路。两线制V/I转换器与通常V/I转换电路不相同点在：电压信号不是直接操控输出电流，而是操控全部电路本身耗电电流。一同，还要从电流环路上获取安稳的电压为调度电路和传感器供电。附图是两线制V/I转换电路的根柢原理图： 图中OP1、Q1、R1、R2、Rs构成了V/I转换器。剖析负反馈进程：若A点由于某种原因高于0V，则运放OP1输出增加，Re两头电压增加，经过Re的电流变大。相当于整体耗电变大，经过采样电阻Rs的电流也变大，B点电压变低（负更多）。结果是经过R2将A点电压拉下来。反之，若A点因某种原因低于0V，也会被负反馈举高回0V。总归，负反馈的结果是运放OP1虚短，A点电压＝0V。下面剖析Vo对总耗电的操控原理： 假定调度电路输出电压为Vo，则流过R1的电流 I1=Vo/R1 运放输入端不可能吸收电流，则I1全部流过R2，那么B点电压 VB= -I1*R2 = -Vo*R2/R1 取R1=R2时，有VB=-Vo 电源负和全部便送器电路之间只需Rs、R2两个电阻，因而一切的电流都流过Rs和R2。R2上端是虚地（0V），Rs上端是GND。因而R2、Rs两头电压彻底相同,都等于VB 。相当于Rs与 R2并联作为电流采样电阻。因而电路总电流： Is=Vo/(Rs//R2) 假定取R2>>Rs，Is=Vo/Rs 因而，图3中取Rs=100欧，当调度电路输出0.4~2V的时分，总耗电电流4~20mA. 若不能满足R2>>Rs也没关系，Rs与 R2并联（Rs//R2）是个固定值，Is与Vo仍然是线性关系，差错份额系数在校按时能够消除。 除了电路精确以外，该电路正常作业还需求2个条件：首先要本身耗电尽量小，省下的电流还要供应调度电路以及压力变送器（差压变送器、温度变送器）。其次央求运放能够单电源作业，即在没有负电源情况下，输入端仍能够接受0V输入，并能正常作业。 LM358/324是最常见也是报价最低的单电源运放，耗电400uA/每运放，根柢能够接受。单电源供电时，输入端从-0.3V~Vcc-1.5V范围内都能正常作业。假定换成OP07等精细拓展器，由于输入不允许低至0V，在该电路中反而无法作业。 R5和U1构成基准源，发生2.5V安稳的基准电压。LM385是低本钱的微功耗基准，20uA以上即可作业，手册上给出的曲线在100uA附近最平坦，所以经过R5操控电流100uA分配。OP2构成一个同向拓展器，将基准拓展，向调度电路及传感器供电。由于宽输入电压、低功耗的稳压器稀疏，本钱高；将基准拓展作为稳压电源是一个便宜的计划。该有些电路也能够挑选现成的集成电路。比如XTR115/116/105等，精度和安稳性比克己的好，本身功耗也更低（意味着能留更多电流给调度电路，调度有些更简单计划）。但本钱比上述计划高10倍以上. 延伸阅览(多参数流量变送器)

4.两线制压力压力变送器（差压变送器、温度变送器）计划压力桥、称重传感器输出信号微小，都归于mV级信号。这一类小信号通常都央求用差动拓展器对其进行榜首级拓展。通常选用低失调、低温飘的差动拓展器。另外在两线制运用中，低功耗也是必需的。AD623是常用的低功耗精细差动拓展器，常用在差分输出前级的拓展。 AD623失调最大200uV，温飘1uV/度，在通常压力变送运用确保了精度满足。 R0将0.4V叠加在AD623的REF脚（5脚）上，在压力=0情况下经过调整R0使输出4mA，再调整RG输出20.00mA，结束校准。 电路计划时需注意，压力桥传感器相当于一个千欧级的电阻，耗电通常比较大。恰当降低压力桥的鼓动电压能够减小耗电电流。可是输出崎岖也随之降低，需求跋涉AD623的增益。图6给出的传感器选用恒压供电，实习运用中大有些半导体压力传感器需求恒流供电才调取得较好的温度特性，能够用一个运放构成恒流源为其供应鼓动。延伸阅览(多参量变送器)

5.稳定性和安全性的考虑 工业环境下环境恶劣且对牢靠性要求高，因此两线制压力变送器（差压变送器、温度变送器）的方案上需要考虑一定的保护和增强稳定性办法。 1．电源保护。 电源接反、超压、浪涌是工业上多见的电源疑问。电源接反是设备设备接线时最简单发生的差错，输进口串一只二极管即可防止接反电源时损坏电路。假定输入端加一个全桥整流器，那么即使电源接反仍能正常作业。为防止雷击、静电放电、浪涌等能量损坏压力变送器（差压变送器、温度变送器），压力变送器（差压变送器、温度变送器）进口处能够加装一只TVS管来吸收霎时间过压的能量。一般TVS电压值取比运放极限电压略低，才调起到保护效果。假定或许遭受雷击，TVS或许吸收容量不可，压敏电阻也是必需的，但是压敏电阻本身漏电会带来一定差错。 2．过流保护。设备作业过程中或许有传感器断线、短路等差错情况发生。或许输入量本身很有或许超量程，压力变送器（差压变送器、温度变送器）有必要保证任何情况下输出不会无限制上升，不然有或许损坏压力变送器（差压变送器、温度变送器）本身、电源、或许远方闪现外表。图中Rb和Z1构成了过流保护电路。不论什么原因致使OP1输出大于6.2V（1N4735是6.2V稳压管），都会被Z1钳位，Q1的基极不或许高于6.2V。因此Re上电压不或许高于6.2-0.6=5.6V，因此总电流不会大于Ue/Re = 5.6V/200=28mA。 3．宽电压习气才华。 一般两线制压力变送器（差压变送器、温度变送器）都能习气大范围的电压改动而不影响精度。这么能够适用各类电源，一同能够习气大的负载电阻。对电源最灵敏的有些是基准源，一同基准源也是抉择精度的首要元件。3楼图中基准经过R5限流，当电源电压改动时，R5上电流也随之改动，对基准稳定性影响很大。附图中运用恒流源LM334为基准供电，电压大范围改动时，电流根柢不变，保证了基准的稳定性。 4．退藕电容 一般的电路方案中，每个集成电路的电源端都会有退藕电容。在两线制压力变送器（差压变送器、温度变送器）上电时，这些电容的充电会在霎时间致使大电流，有或许会损坏远方外表。因此每个退藕电容一般不跨过10nF，总退藕电容不宜跨过50nF。进口处一个10nF电容是必需的，保证长线理性负载下，电路不轰动。延伸阅读(多变量变送器)

两线制V/I压力变送器（差压变送器、温度变送器）（配图）