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                   二線制交流電流變送器的設(shè)計步驟

已知大電流電流互感器均將不同的電流轉(zhuǎn)換成0~ 的交流電流進行現(xiàn)場顯示。而進行遠距離傳送時，必須將該電流轉(zhuǎn)換成標準直流電流信號4~20mA，才能進行傳送。
市場上此類交流電流變送器大都采用“四線制”的方法：即交流電源線二根，直流電流信號線二根。而我們設(shè)計的是“二線制交流電流變送器”則只采用二根電線：即在給變送器內(nèi)的電路提供直流電源的同時，將根據(jù)0~ 交流電流變化的變送輸出標準直流電流信號4~20mA遠傳至控制室顯示或進入計算機內(nèi)處理后在顯示器畫面上顯示。
設(shè)計思路
1，選擇低功耗元器件，在滿足功能要求的前提下，盡量簡化電路，滿足二線制儀表的要求。
2，采取有效措施，提高系統(tǒng)的抗*力，減小溫度飄移。
3，完善系統(tǒng)保護措施，增加儀表的可靠性。

一，互感器的選擇
電流互感器是一種交流電流/電流變換器，當(dāng)初級流過交流電流時，次級線圈則對應(yīng)其變比產(chǎn)生交流電流。再通過負載電阻轉(zhuǎn)換成交流電壓信號。
合理選擇互感器的變比十分重要。
在選擇變比之前，首先要確定通過互感器產(chǎn)生的負載電壓是否滿足變送電路需要的輸入信號電壓。通常我們將輸入信號電壓的zui大值選擇在2~3V/AC 左右。
同時選擇互感器負載電阻為標準系列電阻。選RL=1KΩ。（見圖一）

例如：輸入信號電壓選2.5V。
    I=V/R=2.5V/1000Ω=0.002=2.5mA
已知:交流電流輸入為0~，
則變比為:   /0.002=2000
即     1:2000
所以,當(dāng)電流互感器初級電流為0~ 變化時,次級負載電阻兩端的電壓為0~2.5V。
選擇/2.5mA的互感器。
如果要求輸入信號電壓的zui大值選擇在3V時，只需要將負載電阻選擇為RL=1.2KΩ即可。
    V=I×R=0.002×1.2KΩ=3V
仍然選擇/2.5mA的互感器。
二，整流電路的選擇
如果輸入的信號非常微弱時，需要首先對信號進行放大后再進行整流。為了簡化電路，我們選擇的輸入信號電壓幅度比較大，0~2.5V/AC。所以可以直接整流，而不必進行放大。
如果直接利用常用的晶體二極管整流，二極管的正向電壓降會造成小電流時不能正常輸出，從而造成在互感器輸入≤1A 電流時，變送器無法線性輸出標準電流信號。原因是晶體二極管的正向電壓降在0.5~0.7V 左右，當(dāng)互感器輸入電流≤1A 時，次級負載電阻兩端的電壓為≤0.5V，此時晶體二極管無法導(dǎo)通！
我們利用運算放大器的反饋電路來實現(xiàn)理想二極管獲得過零整流的特性，即微小信號的理想整流，從而獲得高精度線性整流的特性。
同時，為了簡化電路，降低變送器的功耗，而采用了半波精密整流電路。（見圖二）

圖中的R2，R3，D1與N1 運算放大器組成正輸出的理想二極管整流電路。D1 串接于運算放大器N1 的輸出端，并且從D1 的陰極開始進行反饋。R2 是串聯(lián)的輸入電阻Ri，R3 是反饋電阻Rf。既然不需要進行放大，所以選擇R3=R2。通常選擇通用運算放大器的輸入阻抗為幾十千歐姆，所以選擇R2=R3=10KΩ~51KΩ均可，要求相對誤差盡量小一點，否則輸出的直流電壓會產(chǎn)生誤差。
對于輸入的負半周信號來講，N1 是一個典型的反相放大器。此時的增益為
    A=（—Vi）×（—R3/R2）=Vi
而對于輸入的正半周信號來講，N1 的輸出則變成負值
    A=Vi×（—R3/R2）=—Vi
此時D1 被反相偏置而截止，輸入信號Vi 則通過R2，R3串聯(lián)電路直接輸出至后一級電路