二线制三线制四线制比较.docx

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1、1. 仪表的二线制与四线制二线制仪表即电源与信号共用两根线一般四线制仪表电源与信号线分开信号为420mA或0lOmA，电源220AC（为多）.2. 在热电阻中有两线制、三线制、四线制两线制没有线路电阻补偿，配线简单，但要带进引 线电阻的附加误差。因此不适用制造A级精度的热电阻，且在使用时引线及导线都不宜过长。三线制有线路电阻补偿，可以消除引线电阻的影响，测量精度高于2线制。作为过程检测元件， 其应用最广。a四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根 引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至PLC。 这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，

2、但成本较高，主要用于高精度的温度检测。3. 西门子的二线制和四线制二线制是PLC模块提供电源和采集电流信号四线制仅仅采集电流信号a传感器的结构：两线制：传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值，由于导线电阻带来的附加误差使实际测量 值偏高，用于测量精度要求不高的场合,并且导线的长度不宜过长。三线制：要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥 臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路 平衡时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，但是必须

3、 为全等臂电桥，否则不可能完全消除导线电阻的影响。采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差， 工业上一般都采用三线制接法。四线制：当测量电阻数值很小时，测试线的电阻可能引入明显误差，四线测量用两条附加测试线提供恒定电流，另两 条测试线测量未知电阻的电压降，在电压表输入阻抗足够高的条件下，电流几乎不流过电压表，这样就可 以精确测量未知电阻上的压降，计算得出电阻值 在桥式电路中，为了减小热电阻阻值随温度变化对支路电流的影响并限制流过热电阻的电流，组成电桥的两 个支路的上电阻通常取热电阻阻值的几十倍，其值达到10-5 0 K（和桥路供电电压有关），下电阻一般和 热电阻某温度下阻值相同。测量时取两者

4、的电位差。虽然如此，热电阻阻值随温度变化对支路电流的影响 还是会造成输出的非线性，通常需要做一定补偿。如果直接测量阻值，应该采用恒流源给热电阻供电，热电阻阻值变化时支路电流保持恒定,热电阻压降为 线性较好的温度函数。放大前应该做滤波处理或者在放大电路中加积分元件。0怎样判断Pt100的好坏，用万用表能测量么？根据分度表参照当时温度看阻值是否相符0通常情况下是这样的，将一个基准电压加在ptl 00回路上，测量ptl 00上的电压信号（mv）,阻值变化是电压信号自然也变化，再经过运放放大后进入A/D芯片进行A/D转换,经过程序再将 电压信号换算成电阻值,采用查表方式（将电阻值和相对应的温度值做成表

5、格放到芯片rom中）的 到温度值。0一般短距离选用二线制接法，中距离选用三线制接法，要求精度高、近距离选用四线制接法。三线制比两线制的好处是可以补偿线路电阻的偏差，和抗干扰不是一个概念。三种各自的 优缺点有许多说法，不一而足二线制不能消除导线电阻的影响。四线制可以消除导线电阻的影 响。四线制的P T10 0有两根线是用于测量的，另两根是用于补偿的，四线制的P T100有两根线 （热电阻两端各一根）是提供电流的，另两根是采集电压的。具体用哪种电路应该根据系统要求决 定，如果精度要求一般，采用三线是经济、稳定、实用的选择0输入（3根线）、输出、电源三隔离为四线制，设备在控制室；输入（3根线）、输出

6、、电源三不隔离为三线制，设备在控制室或传感器内；输入（3根线）、（输出、电源共用2根线）三不隔 离为二线制，设备在传感器内、为一体化0由于微处理器的发展，可对Pt100的非线性进行校正，因此Pt100传感器大都采用四线制测量法（非桥路法），其测量原理Pt10 0传感器四线制测量电路Ptl00两端电压U1=ISRto IS为恒流，为为Pt10 0阻值。引线L、乙2存在电阻会影响测量结果，为此，将、L2端口处信号输入高输入电阻抗（1012Q），差分放 大，这样L、L2中电流0,L1奴电阻可忽略不计，所以有Ui=Uio这也消除了引线电阻。模拟热电偶测试最准的校法就是用电阻箱了，多路也只有一个一个慢慢

7、来。热电偶用毫伏计模拟输出校二次表， 毫伏计同样可以测量热电偶。这些都不难，难的是建立一个标准的恒定的温场。0电压和温度的关系一般是非线性的，对于8位单片机还是查表法好引言PT100是一种广泛应用的测温元件，在-5 0C60 0C范围内具有其他任何温度传感器无可比拟的优势, 包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等。由于铂热电阻的电阻值与温度成非线性关系所以本模块需要进 行非线性校正，一般的模块采用模拟电路校正，这种校正的精度不高,而且温漂等受干扰的程度也比较大。本 模块采用了软件查表插值的方法进行校正，最后转换成I II型信号。I I I型信号是当被测信号从下量程到 上量程(0%100%)变化时

8、，输出线上对应4-20mA电流的变化。此外模块还具有MODBUS协议的通讯端口，可以直接和任何MODBUS 口连接。Hkidrf 41K顷LlKI WHJ妃MW顷”5MDCH- llhi rjiDcn pjl j 田“1 2 【Ag郭FJW- dkCCTji T图1采样电路friFcc碗胡尊fl .(.bM-. i.p - i：图2主机电路图3 D/A电路系统设计 整个模块基于AVR新型的Atmeg a 1 6单片机，采用三线制形式，这样可以去除导线电阻带来的零点不准 确,经过差分放大电路直接得到05V的信号电压，这样就可以直接输入到A/D转换器。数据处理部分，将PT10 0分度表中的每隔1

9、0C的电阻值写入到闪存中，这样，将得到电压值回算到电阻值, 这样进行查表，当电阻位于某一段之间时，再进行线性处理，这样系统的线性化程度比较高可以达到0.2%。D/A转换系统采用3 7 3芯片作为锁存器，采用权电阻网络进行D/A转换，这样可以节省成本，而且精度也 可以得到保证。最后再经过一个电压电流转换部分，把信号以III型信号传送出去，完成模块的功能。图4 V/I转换电路图5 485通讯电路采样电路采样电路如图1所示,PT1 0 0以三线制接到J 0 ,这样连接PT100的两侧的导线长度相等，而且分别加在两侧的桥臂上，这样导线电阻得以消除，当 PT10 0输出100。时可以调节R1的阻值，以调

10、整温度下限,当温度 范围是0 3 0 0C时，电桥电压经过放大后，Ano 1 og 0的电压正好是0 5V,这样可以完整使用单片机 的A/D转换器的转换精度。主机电路主机电路如图2。CPU采用Atmegal 6，它自带8路10位A/D转换器，转换速度快，精度高，而且不需 要外扩任何器件。74LS13 8用来译码，分别选通各路的锁存器。采用8MHz的晶振，速度完全可以满足系 统的要求。A/D转换的参考电压直接是VCC,这可节省硬件，简化电路,在对精度要求较高的情况下可以选 择精密稳压器件，如TL43 1。D/A转换电路为了节省成本，本系统没有采用专用D/A转换芯片，而是运用D/A转换的原理,利用

11、权电阻网络进行D/A 转换器，这样精度可以保证，而且速度比较快,CPU控制也是比较简单的。电路如图3所示。74 1 S373锁存器，锁存CPU每次更新的数据,OE引脚接13 8芯片的片选信号,LE下降沿时数据锁存。V/ I转换电路V/I转换电路如图4所示，它将A/D转换后得到的电压信号,转换成4-20mA III型信号输出。I=V/R 3。RS485通讯电路通讯芯片选用MAX485芯片,将收允许和发允许接在一起（见图5），用一个口线进行控制，正常情况下，收允 许，在需要发送的时候，设为发允许。图6软件流程软件设计软件设计是本系统的关键,也是与众不同的地方。一般的铂电阻转III型信号的模块都是采

12、用模拟电路，没 有软件部分。本系统采用数字化线性校正将大大提高模块的精度。软件流程见图6。软件分主程序中断服 务子程序，所有程序均由C语言编写。程序在ICCAVR6. 30调试。结语基于单片机的PT100-III型信号转换模块具有精度高、可数字通讯、可升级等优点。本模块巳经用于多 个火力发电厂烟气温度检测，其中采用III型信号和数字通讯的都有，均取得了良好的效果。阻二线制/三线制/四线制接线方式对精度的影响：2线，电流回路和电压测量回路合二为1,精度差。（二线制的误差主要在电流回路在电缆中产生一定压降造成的测量误 差）3线，电流回路的参考位和电压测量回路的参考位为一条线。精度稍好。4线，电路回

13、路和电压测量回路独立分开，精度高,但费线何谓两线制、三线制或四线制Pt 100传感器？两线制：祖专感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值，由于导线电阻带来的附加误差使实际测量 值偏高，用于测量精度要求不高的场合,并且导线的长度不宜过长。三线制：建 求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个 桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当 桥路平衡时,导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，但是 必须为全等臂电桥，否则不可能完全消除导线电阻的影响。采用

14、三线制会大大减小导线电阻带来的附加误 差，工业上一般都米用三线制接法。4四线制：当测量电阻数值很小时，测试线的电阻可能引入明显误差，四线测量用两条附加测试线提供恒定电流，另两 条测试线测量未知电阻的电压降，在电压表输入阻抗足够高的条件下，电流几乎不流过电压表，这样就可 以精确测量未知电阻上的压降，计算得出电阻值二线和三线是用电桥法测量，最后给出的是温度值与模拟量输出值的关系。四线没有电桥，完全只是用恒 流源发送，电压计测量，最后给出测量电阻值。4应该说，电流回路和电压测量回路是否分开接线的问题。24线，电流回路和电压测量回路合二为1，精度差。3线，电流回路的参考位和电压测量回路的参考位为一条线。精度稍好。4线，电路回路和电压测量回路独立分开，精度高，但费线。