认识两线制传感器
两线制太阳能水位水温传感器工作原理
两线制太阳能水位水温传感器工作原理两线制太阳能水位水温传感器是一种能够通过太阳能为动力源进行工作的传感器装置，它可以准确测量水位和水温，并将这些数据传输到监控系统中进行分析和处理。
它在环境监测和水利工程领域有着广泛的应用，能够为相关领域的工作提供重要的监测数据支持。
其工作原理主要涉及到传感器的工作原理、太阳能供能原理和水位水温测量原理等方面。
我们来看一下两线制太阳能水位水温传感器的工作原理。
该传感器采用了两线制的设计，也就是说，它只需要通过两根导线即可实现对水位和水温的测量。
其中一根导线负责传输电源和数据信号，另一根导线则负责传输接地信号。
这种设计简化了传感器的接线结构，降低了安装和维护的难度，同时也提高了传感器的可靠性和稳定性。
太阳能供能原理是该传感器能够实现自给自足的重要原因。
传感器通过安装在其表面的光伏电池组件，能够将太阳光能转化为电能，进而为传感器的工作提供所需的电力。
这种自给自足的设计使得传感器在野外环境中也能够长时间工作，不需要外界电源的支持，从而实现了真正的“无线”工作状态。
传感器的水位水温测量原理也是其工作原理的关键部分。
传感器通过接触式或非接触式的方式来测量水位，一般采用压力传感器或浮子式传感器来实现相对精准的水位测量。
对于水温的测量，则一般通过温度传感器来实现，能够快速、准确地获取水体的温度信息。
通过这些测量装置获取的水位和水温数据，再经过传感器内部的数据采集模块进行处理，最终通过数据通讯接口传输到监控系统中，为用户提供实时的环境数据。
两线制太阳能水位水温传感器的工作原理涉及到传感器的两线制设计、太阳能供能原理和水位水温测量原理等多个方面。
该传感器能够在户外环境中长时间稳定工作，并能够准确测量水位和水温，为环境监测和水利工程等领域提供重要的技术支持。
随着科技的不断进步，相信这种传感器在未来会有更广泛的应用和更高的发展空间。
两线制传感器原理
两线制传感器原理1.两线制传感器的基本原理两线制传感器通常由两个主要组成部分组成：感测元件和信号转换电路。
感测元件是用来感测或测量物理量的部分，它可以是一个压力传感器、温度传感器、光电传感器等。
信号转换电路是用来将感测元件输出的信号转换成电信号，并在必要时进行放大和调理，以便于传输和处理。
2.两线制传感器的工作方式2.1电阻感测元件电阻感测元件是最常见的感测元件之一，它利用物理量导致电阻值的改变来实现测量。
当外界物理量改变时，传感器的电阻值也会发生相应的变化。
通过将电阻与电路中的电流或电压相连接，可以产生一个输出信号，这个输出信号可以是电流或电压的大小或频率的改变。
2.2温度传感器温度传感器是一种常见的两线制传感器。
它的工作原理是根据温度对电阻值的影响来测量温度。
常见的温度传感器有热敏电阻和热电偶。
热敏电阻的电阻值随温度的变化而改变，通过测量电阻值的变化即可确定温度。
热电偶则是利用两个不同金属的热电势差来测量温度的。
2.3光电传感器光电传感器是一种将光信号转换为电信号的传感器。
它可以通过测量光电元件（如光敏电阻、光敏二极管或光电二极管）输出电信号的大小或频率来实现光强度的测量。
当光照强度发生改变时，光电元件的电阻或电流将发生相应的变化，通过测量电阻或电流的变化可以得到光照强度。
3.信号转换电路感测元件输出的信号通常需要经过信号转换电路进行放大、调理和转换，以便于传输和处理。
常见的信号转换电路包括运算放大器、滤波器、模数转换器等。
运算放大器可以对信号进行放大和调理，滤波器可以去除杂散信号和噪声，模数转换器可以将模拟信号转换为数字信号。
4.两线制传感器的特点和应用两线制传感器具有结构简单、体积小、功耗低、可靠性高等特点。
它们广泛应用于工业自动化、环境监测、生物医学、通信、交通等领域。
例如，压力传感器可用于测量液体或气体的压力，温度传感器可用于测量空气或物体的温度，光电传感器可用于检测物体的存在与否、颜色等。
一篇看懂仪表二线制
一篇看懂仪表二线制、三线制、四线制的区别2018-01-29仪控君仪控工程网仪控工程网今天仪控君和大家讨论的两线制、三线制、四线制，是指各种输出为模拟直流电流信号的变送器，其工作原理和结构上的区别，而并非只指变送器的接线形式。
首先，我们先看一下它们的定义两线制：两根线及传输电源又传输信号，也就是传感器输出的负载和电源是串联在一起的，电源是从外部引入的，和负载串联在一起来驱动负载。
三线制：三线制传感器就是电源正端和信号输出的正端分离，但它们共用一个COM端。
四线制：电源两根线，信号两根线。
电源和信号是分开工作的。
几线制的称谓，是在两线制变送器诞生后才有的。
这是电子放大器在仪表中广泛应用的结果，放大的本质就是一种能量转换过程，这就离不开供电。
因此最先出现的是四线制的变送器；即两根线负责电源的供应，另外两根线负责输出被转换放大的信号（如电压、电流、等）。
但目前，很多变送器采用二线制。
下面，我们就来具体看看不同线制变送器的差异有哪些？不同线制变送器的差异一、两线制要实现两线制变送器，必须要同时满足以下条件：1. V≤E min-I max RL max变送器的输出端电压V等于规定的最低电源电压减去电流在负载电阻和传输导线电阻上的压降。
2. I≤I min变送器的正常工作电流I必须小于或等于变送器的输出电流。
3. P＜I min(E min-I min RL max)变送器的最小消耗功率P不能超过上式，通常＜90mW。
式中：E min=最低电源电压，对多数仪表而言E min=24(1-5%)=22.8V，5%为24V电源允许的负向变化量；I max=20mA；I min=4mA；RL max=250Ω+传输导线电阻。
如果变送器在设计上满足了上述的三个条件，就可实现两线制传输。
所谓两线制即电源、负载串联在一起，有一公共点，而现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅用两根电线，这两根电线既是电源线又是信号线。
二线制、三线制和四线制传感器(变送器)简介.pptx
三者的工作原理不同。 两线制传感器（变送器）一般是电流型（4-20mA），信号是以电流的形式传输，抗干扰能力相比电压 型输出型较高。 三线制传感器（变送器）和四线制传感器（变送器）既可以是电流型，也可以是电压型，但多为电 压 型。 四线制传感器（变送器），其供电大多为 AC 220V，少数供电为 DC 24V。 由于三者的工作原理不同，因此三者的接线方式各不一样。
8. 二线制、三线制和四线制传感器（变送器）工作原理图
图 4 二线制传感器（变送器）工作原理图
图 5 三线制传感器（变送器）工作原理图
图 6 四线制传感器（变送器）工作原理图
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学海无涯
二线制、三线制和四线制传感器（变送器）简介
一、定义
两线制传感器（变送器）：传感器（变送器）仅用两根导线，这两根线既是电源线，又是信号线。 三 线制传感器（变送器）：传感器（变送器）仅用三根导线，一根正电源线，一根信号线，另一根信 号线与负电源线（GND）共用。 四线制传感器（变送器）：传感器（变送器）用四根导线，两根电源线，两根独立信号线。
6. 四线制 4-20mA 电流输出型传感器（变送器）的信号线断线时，用万用表的电压档测量电压为DC 24V。其负载为 250Ω时：被测量为最小值时，电压为 DC 1V；被测量为最大值时，电压为DC 5V。 7. 测量元件在测量电压信号时，采用直接测量的方式测量；测量元件在测量 4-20mA 电流信号时，在 其 测量回路中串联一个 250Ω/510Ω的电阻将 4-20mA 电流信号转化为 1-5V/2-10V 的电压信号。
4. 两线制 4-20mA 电流输出型传感器（变送器）的信号线断线时，用万用表的电压档测量电压为DC 24V。其负载为 250Ω时：被测量为最小值时，电压为 DC 23V；被测量为最大值时，电压为 DC 19V。
两线制4-20ma原理
两线制4-20ma原理4-20mA（毫安）是一种常见的电流信号传输标准，常用于工业控制系统中，例如传感器和执行器之间的信号传递。
两线制（Two-Wire）4-20mA是指使用两根导线进行信号传输的系统。
以下是两线制4-20mA的基本原理：1.电流范围：4-20mA的范围表示电流信号的范围。
在正常运行情况下，传感器或设备产生的电流在4mA到20mA之间变化，对应了相应的测量范围。
4mA通常表示零点，而20mA表示满量程。
2.两线制：使用两根导线进行信号传输，其中一根是电流的信号线，另一根是信号线和电源的共地线。
这简化了布线，降低了系统的成本，因为只需要两根导线就能传输电源和信号。
3.电流信号：在4-20mA标准中，电流信号的范围对应于测量值的范围。
例如，一个温度传感器可能在25摄氏度时输出4mA的电流，而在75摄氏度时输出20mA的电流。
这种方式对比电压信号更抗干扰，因为电流信号不容易受到电阻和线路阻抗的影响。
4.设备供电：在两线制4-20mA系统中，通常使用环回供电（Loop-Powered）方式。
即，传感器或设备通过同一根导线接收电源供电。
这就要求设备能够工作在非常低的电流下，以确保在电流范围内提供足够的电源。
5.信号解析：接收端的控制系统测量电流值，并将其解析为相应的物理量，例如温度、压力或液位。
通常，控制系统中有专门的模块或电路用于解析4-20mA电流信号。
总体来说，两线制4-20mA系统的优势在于抗干扰性强、布线简单、成本相对较低，因此在工业环境中被广泛应用于传感器和执行器的信号传输。
两线制传感器原理
两线制传感器原理今天咱们来唠唠两线制传感器这个超有趣的小玩意儿。
你知道吗？两线制传感器就像是一个小小的情报员呢。
它主要的任务就是感知周围环境的某些变化，然后把这个消息传出去。
比如说，它能察觉到温度是不是升高了呀，压力是不是变大了之类的。
那它为啥叫两线制呢？这就很简单啦，就像它只有两条“小辫子”一样。
这两条线可不得了，它们承担着超级重要的任务。
一条线负责把传感器的电源给接通，就像是给传感器这个小士兵送粮食，让它有力气干活。
另一条线呢，就负责把传感器探测到的信息传出去，就像是小士兵把打探到的情报送回总部。
传感器里面啊，其实有好多神奇的小部件在协同工作。
就拿检测温度的两线制传感器来说吧。
它里面有一个对温度特别敏感的元件，这个元件就像是一个小小的温度计精灵。
当温度发生变化的时候，这个精灵就会发生一些变化。
比如说温度升高了，它可能内部的电阻就会跟着改变。
这种改变可不能就这么悄无声息地发生呀，它会通过那两条线，把这个变化的消息告诉外面的设备呢。
再说说压力传感器吧。
想象一下，传感器里面有一个小小的压力感应区域，就像一个超级敏感的小鼓面。
当有压力作用在这个小鼓面上的时候，它就会像小鼓被敲响了一样，内部产生一些信号的变化。
然后呢，这个变化就会顺着那两条线，像小电流的快递员一样，快速地把压力的信息送出去。
两线制传感器的这种设计啊，真的是超级巧妙。
它不需要太多复杂的线路，就像一个简约而不简单的小能手。
它能在很多地方大显身手呢。
比如说在一些工业生产的流水线上，它可以随时监测机器设备的温度或者压力情况。
如果哪个机器的温度过高了，就像一个人发烧了一样，传感器就会立马把这个消息传出去，然后人们就可以赶紧采取措施，给机器降降温，避免机器生病罢工啦。
而且啊，两线制传感器还很“坚强”呢。
它可以在比较恶劣的环境里工作。
像有些工厂里，环境又脏又乱，还有很多灰尘或者小颗粒，两线制传感器就像一个勇敢的小战士，坚守在自己的岗位上，默默地完成自己的任务。
两线制太阳能水位水温传感器工作原理
两线制太阳能水位水温传感器工作原理
两线制太阳能水位水温传感器是一种用于测量水位和水温的传
感器，它基于光电效应和温度变化原理工作。
下面将详细介绍其工
作原理。
1. 光电效应原理：
光电效应是指当光照射到某些物质表面时，物质中的电子会被
激发，从而产生电流。
在两线制太阳能水位水温传感器中，使用的
是光敏电阻或光敏二极管作为光电元件。
当光照射到光电元件上时，光电元件的电阻或电流会发生变化，通过测量电阻或电流的变化，
可以得到光照强度的信息。
2. 水位测量原理：
两线制太阳能水位水温传感器主要通过测量光照强度的变化来
间接测量水位的高低。
传感器的光电元件一般被安装在传感器的底部，当水位较低时，光照强度较高，光电元件的电阻或电流较小；
当水位较高时，光照强度较低，光电元件的电阻或电流较大。
通过
测量光电元件的电阻或电流大小，可以推算出水位的高低。
3. 水温测量原理：
两线制太阳能水位水温传感器还可以通过测量光电元件的温度
变化来间接测量水温。
光电元件的温度与光照强度有关，当光照强
度较高时，光电元件会受到光的照射而升温；当光照强度较低时，
光电元件则会因为光的吸收较少而降温。
通过测量光电元件的温度
变化，可以推算出水温的变化。
总结起来，两线制太阳能水位水温传感器利用光电效应原理，
通过测量光电元件的电阻、电流或温度变化来间接测量水位和水温。
这种传感器具有简单、可靠、无需外部电源等优点，广泛应用于水位、水温监测等领域。
二极二线式
二极二线式
二极二线式是一种广泛应用于工业自动化领域的传感器连接方式,由两个电极和一条连接线组成,可将电极与传感器分离,易于安装和维护。
二极二线式传感器是一种具有悠久历史的传感器类型,可以追溯到20世纪60年代。
随着技术的不断进步,这种传感器连接方式越来越受到欢迎,因为它具有许多优点。
二极二线式传感器连接简单,可以快速安装和维护。
由于只需要连接两个电极和一条连接线,所以安装不需要太多的时间和精力。
这使得这种传感器连接方式非常适合需要快速部署和测试的应用程序。
二极二线式传感器具有较高的可靠性和稳定性。
由于传感器连接方式简单,所以不容易出现故障。
而且由于连接线采用抗拉扯设计,所以可以承受较大的拉扯力,从而保证传感器的稳定性。
二极二线式传感器可以实现高精度的测量。
由于传感器可以单独校准,所以可以获得更高的测量精度。
这对于需要高精度测量的应用程序非常重要。
总结起来,二极二线式传感器连接方式是一个可靠、简单、高效、稳定且精度高的传感器连接方式,可以满足各种工业自动化领域的需求。
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开篇: 认识两线制传感器
工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。
并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA 的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是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，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到，4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4 mA供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。
2.两线制变送器的结构与原理
两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。
如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。
因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。
这是两线制变送器的设计根本原则之一。
从整体结构上来看，两线制变送器由三大部分组成：传感器、调理电路、两线制V/I 变换器构成。
传感器将温度、压力等物理量转化为电参量，调理电路将传感器输出的微弱或非线性的电信号进行放大、调理、转化为线性的电压输出。
两线制V/I变换电路根据信号调理电路的输出控制总体耗电电流；同时从环路上获得电压并稳压，供调理电路和传感器使用。
除了V/I变换电路之外，电路中每个部分都有其自身的耗电电流，两线制变送器的核心设计思想是将所有的电流都包括在V/I变换的反馈环路内。
如图，采样电阻Rs串联在电路的低端，所有的电流都将通过Rs流回到电源负极。
从Rs上取到的反馈信号，包含了所有电路的耗电。
在两线制变送器中，所有的电路总功耗不能大于3.5mA，因此电路的低功耗成为主要的设计难点。
下面将逐一分析各个部分电路的原理与设计要点。
3.两线制V/I变换器
V/I 变换器是一种可以用电压信号控制输出电流的电路。
两线制V/I变换器与一般V/I 变换电路不同点在：电压信号不是直接控制输出电流，而是控制整个电路自身耗电电流。
同时，还要从电流环路上提取稳定的电压为调理电路和传感器供电。
附图是两线制V/I变换电路的基本原理图：
图中OP1、Q1、R1、R2、Rs构成了V/I变换器。
分析负反馈过程：若A点因为某种原因高于0V，则运放OP1输出升高，Re两端电压升高，通过Re的电流变大。
相当于整体耗电变大，通过采样电阻Rs的电流也变大，B点电压变低（负更多）。
结果是通过R2将A 点电压拉下来。
反之，若A点因某种原因低于0V，也会被负反馈抬高回0V。
总之，负反馈的结果是运放OP1虚短，A点电压＝0V。
下面分析Vo对总耗电的控制原理：假设调理电路输出电压为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 = -V o*R2/R1
取R1=R2时，有VB=-Vo
电源负和整个便送器电路之间只有Rs、R2两个电阻，因此所有的电流都流过Rs和R2。
R2上端是虚地（0V），Rs上端是GND。
因此R2、Rs两端电压完全一样,都等于VB 。
相当于Rs与R2并联作为电流采样电阻。
因此电路总电流：
Is=Vo/(Rs//R2)
如果取R2>>Rs，Is=V o/Rs
因此，图3中取Rs=100欧，当调理电路输出0.4~2V的时候，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，误差比例系数在校准时可以消除。
除了电路正确以外，该电路正常工作还需要2个条件：首先要自身耗电尽量小，省下的电流还要供给调理电路以及变送器。
其次要求运放能够单电源工作，即在没有负电源情况下，输入端仍能够接受0V输入，并能正常工作。
LM358/324是最常见也是价格最低的单电源运放，耗电400uA/每运放，基本可以接受。
单电源供电时，输入端从-0.3V~Vcc-1.5V范围内都能正常工作。
如果换成OP07等精密放大器，因为输入不允许低至0V，在该电路中反而无法工作。
R5和U1构成基准源，产生2.5V稳定的基准电压。
LM385是低成本的微功耗基准，20uA以上即可工作，手册上给出的曲线在100uA附近最平坦，所以通过R5控制电流100uA 左右。
OP2构成一个同向放大器，将基准放大，向调理电路及传感器供电。
因为宽输入电压、低功耗的稳压器稀少，成本高；将基准放大作为稳压电源是一个廉价的方案。
该部分电路也可以选择现成的集成电路。
比如XTR115/116/105等，精度和稳定性比自制的好，自身功耗也更低（意味着能留更多电流给调理电路，调理部分更容易设计）。
但成本比上述方案高10倍以上.
4.两线制压力变送器设计
压力桥、称重传感器输出信号微弱，都属于mV级信号。
这一类小信号一般都要求用差动放大器对其进行第一级放大。
一般选用低失调、低温飘的差动放大器。
另外在两线制应用中，低功耗也是必需的。
AD623是常用的低功耗精密差动放大器，常用在差分输出前级的放大。
AD623失调最大200uV，温飘1uV/度，在一般压力变送应用保证了精度足够。
R0将0.4V叠加在AD623的REF脚（5脚）上，在压力=0情况下通过调整R0使输出4mA，再调整RG输出20.00mA，完成校准。
电路设计时需注意，压力桥传感器相当于一个千欧级的电阻，耗电一般比较大。
适当降低压力桥的激励电压可以减小耗电电流。
但是输出幅度也随之下降，需要提高AD623的增益。
图6给出的传感器采用恒压供电，实际应用中大部分半导体压力传感器需要恒流供电才能获得较好的温度特性，可以用一个运放构成恒流源为其提供激励。
5.稳定性和安全性的考虑
工业环境下环境恶劣且对可靠性要求高，因此两线制变送器的设计上需要考虑一定的保护和增强稳定性措施。
1．电源保护。
电源接反、超压、浪涌是工业上常见的电源问题。
电源接反是设备安装接线时最容易发生的错误，输入口串一只二极管即可防止接反电源时损坏电路。
如果输入端加一个全桥整流器，那么即使电源接反仍能正常工作。
为防止雷击、静电放电、浪涌等能量损坏变送器，变送器入口处可以加装一只TVS管来吸收瞬间过压的能量。
一般TVS电压值取比运放极限电压略低，才能起到保护作用。
如果可能遭受雷击，TVS可能吸收容量不够，压敏电阻也是必需的，但是压敏电阻本身漏电会带来一定误差。
2．过流保护。
设备运行过程中可能有传感器断线、短路等错误情况发生。
或者输入量本身很有可能超量程，变送器必须保证任何情况下输出不会无限制上升，否则有可能损坏变送器本身、电源、或者远方显示仪表。
图中Rb和Z1构成了过流保护电路。
无论什么原因导致OP1输出大于6.2V（1N4735
是6.2V稳压管），都会被Z1钳位，Q1的基极不可能高于6.2V。
因此Re上电压不可能高于6.2-0.6=5.6V，因此总电流不会大于Ue/Re = 5.6V/200=28mA。
3．宽电压适应能力。
一般两线制变送器都能适应大范围的电压变化而不影响精度。
这样可以适用各类电源，同时能够适应大的负载电阻。
对电源最敏感的部分是基准源，同时基准源也是决定精度的主
要元件。
3楼图中基准通过R5限流，当电源电压变化时，R5上电流也随之改变，对基准稳定性影响很大。
附图中利用恒流源LM334为基准供电，电压大范围变化时，电流基本不变，保证了基准的稳定性。
4．退藕电容
一般的电路设计中，每个集成电路的电源端都会有退藕电容。
在两线制变送器上电时，这些电容的充电会在瞬间导致大电流，有可能会损坏远方仪表。
因此每个退藕电容一般不超过10nF，总退藕电容不宜超过50nF。
入口处一个10nF电容是必需的，保证长线感性负载下，电路不震荡。
3.两线制V/I变换器（配图）。