集成電流變送器亦稱電流環(huán)電路，根據(jù)轉(zhuǎn)換原理的不同可劃分成以下兩種類(lèi)型：一種是電壓/電流轉(zhuǎn)換器，亦稱電流環(huán)發(fā)生器，它能將輸入電壓轉(zhuǎn)換成4~20mA的電流信號(hào)（典型產(chǎn)品有1B21，1B22，AD693，AD694，XTR101，XTR106和XTR115）；另一種屬于電流/電壓轉(zhuǎn)換器，也叫電流環(huán)接收器（典型產(chǎn)品為RCV420）。上述產(chǎn)品可滿足不同用戶的需要。電流變送器可以直接將被測(cè)主回路交流電流或者直流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4~20mA（通過(guò)250Ω 電阻轉(zhuǎn)換DC 1~5V或通過(guò)500Ω電阻 轉(zhuǎn)換DC2~10V）恒流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，連續(xù)輸送到接收裝置（計(jì)算機(jī)或顯示儀表）。

　　電流變送器分直流電流變送器和交流電流變送器兩種。交流電流變送器是一種能將被測(cè)交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出直流電壓或直流電流的儀器，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電力、郵電、石油、煤炭、冶金、鐵道、市政等部門(mén)的電氣裝置、自動(dòng)控制以及調(diào)度系統(tǒng)。交流電流、電壓變送器具有單路、三路組合結(jié)構(gòu)形式，其特點(diǎn)為：

　　1、準(zhǔn)確度高（典型：0.2% 最好0.05%）。

　　2、整個(gè)量程范圍都有極高的線性度。

　　3、集成化程度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，優(yōu)良的溫度特性和長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性，使變送器免于定期校驗(yàn)。

　　直流電流變送器將被測(cè)信號(hào)變換成一電壓，經(jīng)HCNR200/201線性光耦直接變換成一個(gè)與被測(cè)信號(hào)成極好線性關(guān)系并且完全隔離的電壓，再經(jīng)恒壓（流）至輸出。具有原理非常簡(jiǎn)單，線路設(shè)計(jì)精煉，可靠性高，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。 霍爾電流變送器。

? ? ? ?分類(lèi)：

　　數(shù)字變送器

　　主要特點(diǎn)

　　1、數(shù)字量輸出，采用光纖傳輸，可有效避免傳輸過(guò)程的損耗和電磁干擾；

　　2、雙通道測(cè)量，可以是一路電壓、一路電流或兩路電壓或兩路電流的組合。每個(gè)通道的量程可配置。電壓、電流組合可以實(shí)現(xiàn)功率測(cè)量，兩個(gè)相同屬性通道可用于實(shí)現(xiàn)微差測(cè)量；

　　3、同一個(gè)測(cè)量通道即可測(cè)量模擬量，又可測(cè)量脈沖量。

　　模擬量測(cè)量技術(shù)指標(biāo)

　　帶寬：100kHz；

　　采樣頻率：250kHz；

　　準(zhǔn)確度：0.05級(jí)或0.1級(jí)；

　　電壓測(cè)量范圍：不同型號(hào)可涵蓋1mV~1280V的交直流電壓；

　　電流測(cè)量范圍：不同型號(hào)可涵蓋100uA~128A的交直流電流；

　　脈沖量測(cè)量技術(shù)指標(biāo)

　　頻率：0.1Hz~50kHz；

　　幅值：通模擬量輸入范圍；

　　波形：結(jié)合截止頻率可設(shè)置的濾波器，可以測(cè)量任意信號(hào)的基波頻率。

　　由于上述特性，使其既可以直接用于測(cè)量各種1280V/128A以下的電參量，又可與互感器、霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器、分壓器、分流器、羅氏線圈等各種電量傳感器配套測(cè)量更高的電壓和更大的電流；還可與熱電偶、流量、壓力、位移、轉(zhuǎn)速、扭矩、振動(dòng)等傳感器或其它類(lèi)型的模擬量輸出變送器配套使用測(cè)量各種非電量信號(hào)；相同屬性的兩個(gè)通道進(jìn)行微差測(cè)量可方便的實(shí)現(xiàn)互感器校驗(yàn)儀等功能：

　　電流變送器

　　1、 將被測(cè)直流電流隔離轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的單路標(biāo)準(zhǔn)直流電壓或直流電流；

　　2、 低功耗、三重隔離、可靠性高；A1單路直流電壓高精度變送器

　　3、 電流拔插端子接入、標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌（35mm）安裝；

　　4、 廣泛應(yīng)用于各類(lèi)工業(yè)電流在線隔離檢測(cè)系統(tǒng)；

　　5、 體積小、外型尺寸（mm）：95（L）×37（W）×32（H）；

　　6、供電在11V~30V內(nèi)通用；

　　A1單路直流電壓高精度變送器

　　1、不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響，傳輸線可用非常便宜的更細(xì)的雙絞線導(dǎo)線；

　　2、在電流源輸出電阻足夠大時(shí)，經(jīng)磁場(chǎng)耦合感應(yīng)到導(dǎo)線環(huán)路內(nèi)的電壓，不會(huì)產(chǎn)生顯著影響，因?yàn)楦蓴_源引起的電流極小，一般利用雙絞線就能抵抗降低干擾；

　　3、電容性干擾會(huì)導(dǎo)致接收器電阻有關(guān)誤差，對(duì)于4～20mA兩線制環(huán)路，接收器電阻通常為250Ω（取樣Uout=1～5V）這個(gè)電阻小到不足以產(chǎn)生顯著誤差，因此，可以允許的電線長(zhǎng)度比電壓遙測(cè)系統(tǒng)更長(zhǎng)更遠(yuǎn)；

　　4、各個(gè)單臺(tái)示讀裝置或記錄裝置可以在電線長(zhǎng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接，不因電線長(zhǎng)度的不等造成精度的差異；

　　5、將4mA用于零電平，使判斷開(kāi)路或傳感器損壞（0mA狀態(tài)）十分方便。

　　6、 在兩線輸出口容易增設(shè)防浪涌和防雷器件，有利于安全防雷防爆。

　　A1雙路直流電壓高精度變送器

　　DH4-20mA電流變送器變送器模塊是采用意法半導(dǎo)體（ST）ASIC芯片為實(shí)現(xiàn)無(wú)源交流隔離傳感器（互感原理）的兩線制電流遙測(cè)技術(shù)手段而定型生產(chǎn)的單片模塊產(chǎn)品。無(wú)源交流隔離傳感器（互感原理）輸入的電壓信號(hào)經(jīng)整流濾波和I/V轉(zhuǎn)換后輸出一個(gè)隨I1線性變化的直流電壓信號(hào)U2，U2作為浮地控制信號(hào)去控制該模塊輸出4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)化電流環(huán)路，該模塊實(shí)現(xiàn)了無(wú)源交流隔離傳感器信號(hào)變換為兩根連接線路發(fā)送的呈線性比例的環(huán)路電流，接受器通過(guò)測(cè)量已知電阻RL兩端的壓降對(duì)環(huán)路電流進(jìn)行檢測(cè)。

　　新型變送器英國(guó)出現(xiàn)了一種適合于安裝在240伏-600安變電站主線上的電流傳感器，這種傳感器對(duì)變電站的電力輸出進(jìn)行監(jiān)控，可以減少地方電網(wǎng)故障所造成的停電時(shí)間。電流傳感器可以對(duì)供電電纜進(jìn)行電流監(jiān)控，若是電纜出線超負(fù)荷，這些電流傳感器可將一部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其他相中，或者是新鋪設(shè)的電纜中，保護(hù)電纜的安全使用和運(yùn)行。

　　隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展和升級(jí)，信瑞達(dá)電力設(shè)備系列的電流傳感器也在技術(shù)、設(shè)計(jì)和效用等方面不斷進(jìn)行改進(jìn)和完善，對(duì)冶金、化工等行業(yè)的電流測(cè)流具有重大作用。

　　基于智能電網(wǎng)的光纖電流傳感器，新型光纖電流傳感器就是智能電網(wǎng)快速發(fā)展的科技產(chǎn)物。我國(guó)推出了XDGDL-1光纖電流傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了管線電流傳感系統(tǒng)的全數(shù)字閉環(huán)控制，具有穩(wěn)定性和線性度好、靈敏度高等特點(diǎn)，滿足了大量程范圍的高精度測(cè)量要求。

　　同時(shí)，該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一種可現(xiàn)場(chǎng)繞制的伸縮結(jié)構(gòu)，安裝方便，可避免雜散磁場(chǎng)的干擾，母線偏心的測(cè)量誤差小于正負(fù)0.1%，實(shí)現(xiàn)了一種高精度信號(hào)轉(zhuǎn)換方案，為整流器控制設(shè)備提供高精度模擬信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字通信接口。

　　工業(yè)升級(jí)發(fā)展促進(jìn)電流傳感器改進(jìn)

　　在我國(guó)工業(yè)發(fā)展升級(jí)的驅(qū)動(dòng)下，電力設(shè)備的安全性使用越來(lái)越受到重視。電流傳感器作為一個(gè)兼具保護(hù)性和監(jiān)控作用的工具，將會(huì)在未來(lái)的電網(wǎng)中起到更重要的意義。相比國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)的電流傳感器技術(shù)還有很大的差距需要彌補(bǔ)和提高。

　　國(guó)內(nèi)也逐漸涌現(xiàn)出有很多新型產(chǎn)業(yè)，都需要傳感器的支持，無(wú)論是出于安全性考慮還是市場(chǎng)效益考慮，電流傳感器將會(huì)趨于更加高效可靠，在低碳環(huán)保的要求下，小型化也是未來(lái)的一大趨勢(shì)，這也將促進(jìn)國(guó)內(nèi)傳感器廠商投入更多的經(jīng)歷開(kāi)發(fā)新技術(shù)和產(chǎn)品。在不久的將來(lái)，電流傳感器將會(huì)在更多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)將為新興物聯(lián)網(wǎng)打好基礎(chǔ)。

　　兩線制電流變送器

　　兩線制是指現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表聯(lián)系僅用兩根導(dǎo)線，這兩根線既是電源線，又是信號(hào)線。兩線制與三線制 （一根正電源線，兩根信號(hào)線，其中一根共GND） 和四線制（兩根正負(fù)電源線，兩根信號(hào)線，其中一根GND）相比，兩線制的優(yōu)點(diǎn)是：

　　1、不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響，可用非常便宜的更細(xì)的導(dǎo)線；可節(jié)省大量電纜線和安裝費(fèi)用；

　　2、在電流源輸出電阻足夠大時(shí)，經(jīng)磁場(chǎng)耦合感應(yīng)到導(dǎo)線環(huán)路內(nèi)的電壓，不會(huì)產(chǎn)生顯著影響，因?yàn)楦蓴_源引起的電流極小，一般利用雙絞線就能降低干擾；兩線制與三線制必須用屏蔽線，屏蔽線的屏蔽層要妥善接地。

　　3、電容性干擾會(huì)導(dǎo)致接收器電阻有關(guān)誤差，對(duì)于4～20mA兩線制環(huán)路，接收器電阻通常為250Ω（取樣Uout=1～5V）這個(gè)電阻小到不足以產(chǎn)生顯著誤差，因此，可以允許的電線長(zhǎng)度比電壓遙測(cè)系統(tǒng)更長(zhǎng)更遠(yuǎn)；

　　4、各個(gè)單臺(tái)示讀裝置或記錄裝置可以在電線長(zhǎng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接，不因電線長(zhǎng)度的不等而造成精度的差異，實(shí)現(xiàn)分散采集，分散式采集的好處就是：分散采集，集中控制。。。

　　.5、將4mA用于零電平，使判斷開(kāi)路與短路或傳感器損壞（0mA狀態(tài)）十分方便。

　　6，在兩線輸出口非常容易增設(shè)一兩只防雷防浪涌器件，有利于安全防雷防爆。

　　電流變送器可以直接將被測(cè)主回路交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4~20mA（通過(guò)250Ω 電阻轉(zhuǎn)換DC 1~5V或通過(guò)500Ω電阻 轉(zhuǎn)換DC2~10V）恒流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，連續(xù)輸送到接收裝置（計(jì)算機(jī)或顯示儀表）。 電流變送器原副邊高度絕緣隔離，兩線制輸出接線，輔助工作電源+24V與輸出信號(hào)線DC4~20mA共用，具有精度高，體積小、功耗小、頻響寬、抗干擾、國(guó)內(nèi)首創(chuàng)4種補(bǔ)償措施和6大全面保護(hù)功能，兩線端口防感應(yīng)雷能力強(qiáng)，具有雷擊波和突波的保護(hù)能力等優(yōu)點(diǎn)。特別適用發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、智能低壓配電柜、空調(diào)、風(fēng)機(jī)、路燈等負(fù)載電流的智能監(jiān)控系統(tǒng)； 電流變送器超低功耗，單只靜態(tài)時(shí)0.096W，滿量程功耗為0.48W，輸出電流內(nèi)部限制功耗為0.6W.

　　工作原理

　　XTR115采用SO-8小型化封裝，其內(nèi)部電路框圖及基本應(yīng)用電路如圖1所示。U+為電源端，接環(huán)路電源。UREF為2.5V基準(zhǔn)電壓輸出端。II端接輸入電流。IRET為基準(zhǔn)電壓源輸出電流和穩(wěn)壓器輸出電流的返回端，可作為輸入電路的公共地。OUT為4~20mA電流輸出端。UREG為+5V穩(wěn)壓器的輸出端。B和E端為外部功率管的接口，分別接功率管的基極（B）和發(fā)射極（E）。功率管的集電極（C）接U+端。芯片內(nèi)部主要包括輸入放大器（A），電阻網(wǎng)絡(luò)，輸出晶體管（VT1），2.5V基準(zhǔn)電壓源和+5V穩(wěn)壓器。RLIM為內(nèi)部限流電阻。外圍元器件主要有輸入電阻（RI），功率管（VT2），環(huán)路電源（Us）和負(fù)載電阻（RL）。輸入電壓UI先經(jīng)過(guò)RI轉(zhuǎn)換成輸入電流II，再經(jīng)過(guò)XTR115放大后從OUT端輸出4~20mA的電流信號(hào)。為減小失調(diào)電壓以及輸入放大器的漂移量，要求UI》0.5V

　　應(yīng)變橋電流變送器

　　由XTR115構(gòu)成應(yīng)變橋電流變送器的電路如圖2所示。將腳3視為公共地，由腳1給應(yīng)變橋提供+2.5V的電源電壓。前置放大器采用TL061型單運(yùn)放（亦可采用OPA2277型雙運(yùn)放，僅用其中的一個(gè)運(yùn)放），由+5V穩(wěn)壓器單獨(dú)給運(yùn)放供電。RI為20kΩ輸入電阻，C為降噪電容，VT為外部NPN功率管，可選2N4922，TIP29C或TIP31B等型號(hào)。以2N4922為例，其主要參數(shù)為UCEO=60V，ICM=1A，PCM=30W.該電路的工作原理是當(dāng)試件受力時(shí)，應(yīng)變橋輸出的電壓信號(hào)首先經(jīng)過(guò)前置放大器放大成0.8~4V的輸入電壓UI，再通過(guò)RI轉(zhuǎn)換成40~200μA的輸入電流II，最后經(jīng)XTR115放大100倍后獲得4~20mA的電流。

　　需要指出，XTR115只能配N(xiāo)PN功率管，不能配MOS場(chǎng)效應(yīng)功率管。外部功率管應(yīng)滿足XTR115對(duì)電壓、電流的要求，使用中還須給功率管裝上合適的散熱器。

　　保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

　　保護(hù)電路應(yīng)兼有反向電壓保護(hù)與正向過(guò)壓保護(hù)兩種功能。XTR115的保護(hù)電路如圖3所示。反向電壓保護(hù)電路由二極管整流橋VD1~VD4組成，可防止因?qū)h(huán)路電源的極性接反而損壞芯片。整流二極管可選用1N4148型高速硅開(kāi)關(guān)二極管，其主要參數(shù)為URM=75V，Id=150mA，trr=4ns.采用橋式保護(hù)電路之后就不用再考慮環(huán)路電源的極性，因?yàn)椋瑹o(wú)論Us的極性是否接反，它總能保證U+端接得是正電壓。鑒于在任何時(shí)刻整流橋上總有兩只二極管導(dǎo)通，因此，在計(jì)算環(huán)路電壓ULOOP時(shí)須扣除兩只硅二極管的正向壓降（約為1.4V），由式（2）確定。

　　ULOOP=Us-IORL-1.4（2）

　　過(guò)壓保護(hù)電路采用一只1N4753A型穩(wěn)壓管，其穩(wěn)定電壓為36V，穩(wěn)定電流為7.0mA.當(dāng)環(huán)路電壓過(guò)高時(shí)就被鉗位到36V.實(shí)驗(yàn)證明，即使環(huán)路電壓達(dá)到65V，XTR115也不會(huì)損壞。為了改善瞬態(tài)過(guò)壓保護(hù)特性，還可采用Motorola公司生產(chǎn)的P6KE39A型瞬態(tài)電壓抑制器（其英文縮寫(xiě)為TVS，亦稱瞬變電壓抑制二極管）來(lái)代替穩(wěn)壓管。P6KE39A的鉗位電壓UB=39V，鉗位時(shí)間僅為1ns，其性能遠(yuǎn)優(yōu)于齊納穩(wěn)壓管

　　配J型熱電偶的電流變送器電路

　　由XTR101構(gòu)成帶冷端溫度補(bǔ)償功能的J型熱電偶輸入電路，如圖4所示。該電路可將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成4~20mA的電流信號(hào)。Rs為滿量程（SPAN）設(shè)定電阻，其電阻值由式（3）確定。

　　Rs=40/［（ΔIo/U1）-0.016］（3）

　　式中：ΔIo=20mA-4mA=16mA.

　　例如，當(dāng)UI=100mV時(shí)，由式（3）不難算出，Rs=278Ω。Rs的引線應(yīng)盡量短，以減小干擾。當(dāng)Rs=∝時(shí)，UImax=1V.Rp為調(diào)零電位器，在0℃下調(diào)整Rp可使Io=4mA.冷端溫度補(bǔ)償電路由二極管VD1，分壓電阻R1和R2組成，R1及R2均采用精密金屬膜電阻。

　　J型熱電偶在-200℃~+750℃測(cè)溫范圍內(nèi)的平均溫度系數(shù)αT=+51.70μV/℃。硅二極管正向壓降的溫度系數(shù)αD≈-2.1mV/℃，經(jīng)過(guò)R1和R2分壓后

　　αD′=αD？［R1/（R1+R2）］=-2.1×［51/（2×10 3+51）］=-52μV/℃≈-αT

　　因?yàn)棣罝′與αT的大小相等而方向相反，二者又分別接到XTR101的負(fù)輸入端和正輸入端上，所以在室溫下二者能互相抵消，從而實(shí)現(xiàn)了冷端溫度（即環(huán)境溫度）補(bǔ)償，使溫差熱電勢(shì)僅僅與被測(cè)溫度有關(guān)（e=αTT），不受環(huán)境溫度變化的影響。XTR101能輸出兩路1mA激勵(lì)電流，分別接J型熱電偶和電阻分壓器。反向電壓保護(hù)電路由VD2組成，當(dāng)Us接反時(shí)VD2截止，電源不通。正常工作時(shí)VD2導(dǎo)通，環(huán)路電壓ULOOP=Us-IORL-0.7V.

　　電流變送器技術(shù)參數(shù)：

　　●精度：優(yōu)于0.5% ;

　　●非線性失真：優(yōu)于0.5%;

　　●額定工作電壓Vcc：+24V±20% ，極限工作電壓：≤35V ;

　　●電源功耗：靜態(tài)4mA，動(dòng)態(tài)時(shí)相等于環(huán)路電流，內(nèi)部限制25mA+10%;

　　●額定輸入：5A……1KA（42個(gè)規(guī)格）；

　　●穿孔穿芯圓孔直徑：9、12、20、25、30mm;

　　●輸出形式：兩線制DC4~20mA;

　　●輸出電流溫漂系數(shù)：≤50ppm/℃；

　　●響應(yīng)時(shí)間：≤100mS;

　　●輸入/輸出絕緣隔離強(qiáng)度：AC3000V / 1min、1mA;

　　●輸出負(fù)載電阻：RLmax ≤ （Vcc-10V）/ 20mA

　　●輸入過(guò)載保護(hù)：30倍1min;

　　●輸出過(guò)流限制保護(hù)：內(nèi)部限制25mA+10%;

　　●兩線端口瞬態(tài)感應(yīng)雷與浪涌電流TVS抑制保護(hù)能力：TVS抑制沖擊電35A/20ms/1.5KW;

　　●兩線端口設(shè)置有+24V電源反接保護(hù)；

　　●輸出電流設(shè)置有長(zhǎng)時(shí)間短路保護(hù)限制；內(nèi)部限制25mA+10%.

　　應(yīng)用場(chǎng)合

　　了解電流變送器的技術(shù)原理，對(duì)于客戶依據(jù)自身產(chǎn)品設(shè)計(jì)，有積極的指導(dǎo)作用。

　　霍爾原理

　　霍爾原理有閉環(huán)霍爾和開(kāi)環(huán)霍爾之分，詳細(xì)原理網(wǎng)站上有很多文章可供參考。采用霍爾原理的變送器可以實(shí)現(xiàn)交直流通用。

　　電磁隔離原理

　　電磁隔離原里實(shí)際上就是互感器原里，雖然是很通用的原理，但是在實(shí)際應(yīng)用中也是最可靠的原理，只是由于只能采集交流電流，所以應(yīng)用有局限性。

　　磁調(diào)制原理

　　磁調(diào)制原理有多種形式，但是由于受成本的壓力，通常的磁調(diào)制原理在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合主要用來(lái)檢測(cè)直流電流。

　　光耦隔離原理

　　主要用來(lái)檢測(cè)小電流，輸入電流通過(guò)電阻光耦隔離原理采樣變成電壓，然后通過(guò)光耦隔離實(shí)現(xiàn)電氣絕緣，實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合要注意電氣絕緣等級(jí)。

　　選型指導(dǎo)：

　　如果電流是直流電流，上述交流型號(hào)修改- 一個(gè)字母即可，例如：

　　交流電流變送器TA1A5C420V4

　　直流電流變送器TA1D5C420V4