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

　　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交流電流轉換成按線性比例輸出直流電壓或直流電流的儀器，產品廣泛應用于電力、郵電、石油、煤炭、冶金、鐵道、市政等部門的電氣裝置、自動控制以及調度系統。交流電流、電壓變送器具有單路、三路組合結構形式，其特點為：

　　1、準確度高（典型：0.2% 最好0.05%）。

　　2、整個量程范圍都有極高的線性度。

　　3、集成化程度高，結構簡單，優(yōu)良的溫度特性和長期工作穩(wěn)定性，使變送器免于定期校驗。

　　直流電流變送器將被測信號變換成一電壓，經HCNR200/201線性光耦直接變換成一個與被測信號成極好線性關系并且完全隔離的電壓，再經恒壓（流）至輸出。具有原理非常簡單，線路設計精煉，可靠性高，安裝方便等優(yōu)點。 霍爾電流變送器。

? ? ? ?分類：

　　數字變送器

　　主要特點

　　1、數字量輸出，采用光纖傳輸，可有效避免傳輸過程的損耗和電磁干擾；

　　2、雙通道測量，可以是一路電壓、一路電流或兩路電壓或兩路電流的組合。每個通道的量程可配置。電壓、電流組合可以實現功率測量，兩個相同屬性通道可用于實現微差測量；

　　3、同一個測量通道即可測量模擬量，又可測量脈沖量。

　　模擬量測量技術指標

　　帶寬：100kHz；

　　采樣頻率：250kHz；

　　準確度：0.05級或0.1級；

　　電壓測量范圍：不同型號可涵蓋1mV~1280V的交直流電壓；

　　電流測量范圍：不同型號可涵蓋100uA~128A的交直流電流；

　　脈沖量測量技術指標

　　頻率：0.1Hz~50kHz；

　　幅值：通模擬量輸入范圍；

　　波形：結合截止頻率可設置的濾波器，可以測量任意信號的基波頻率。

　　由于上述特性，使其既可以直接用于測量各種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、轉速、扭矩、振動等傳感器或其它類型的模擬量輸出變送器配套使用測量各種非電量信號；相同屬性的兩個通道進行微差測量可方便的實現互感器校驗儀等功能：

　　電流變送器

　　1、 將被測直流電流隔離轉換成按線性比例輸出的單路標準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、標準導軌（35mm）安裝；

　　4、 廣泛應用于各類工業(yè)電流在線隔離檢測系統；

　　5、 體積小、外型尺寸（mm）：95（L）×37（W）×32（H）；

　　6、供電在11V~30V內通用；

　　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的雙絞線導線；

　　2、在電流源輸出電阻足夠大時，經磁場耦合感應到導線環(huán)路內的電壓，不會產生顯著影響，因為干擾源引起的電流極小，一般利用雙絞線就能抵抗降低干擾；

　　3、電容性干擾會導致接收器電阻有關誤差，對于4～20mA兩線制環(huán)路，接收器電阻通常為250Ω（取樣Uout=1～5V）這個電阻小到不足以產生顯著誤差，因此，可以允許的電線長度比電壓遙測系統更長更遠；

　　4、各個單臺示讀裝置或記錄裝置可以在電線長度不等的不同通道間進行換接，不因電線長度的不等造成精度的差異；

　　5、將4mA用于零電平，使判斷開路或傳感器損壞（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體（ST）ASIC芯片為實現無源交流隔離傳感器（互感原理）的兩線制電流遙測技術手段而定型生產的單片模塊產品。無源交流隔離傳感器（互感原理）輸入的電壓信號經整流濾波和I/V轉換后輸出一個隨I1線性變化的直流電壓信號U2，U2作為浮地控制信號去控制該模塊輸出4～20mA的標準化電流環(huán)路，該模塊實現了無源交流隔離傳感器信號變換為兩根連接線路發(fā)送的呈線性比例的環(huán)路電流，接受器通過測量已知電阻RL兩端的壓降對環(huán)路電流進行檢測。

　　新型變送器英國出現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，這種傳感器對變電站的電力輸出進行監(jiān)控，可以減少地方電網故障所造成的停電時間。電流傳感器可以對供電電纜進行電流監(jiān)控，若是電纜出線超負荷，這些電流傳感器可將一部分負荷轉移到其他相中，或者是新鋪設的電纜中，保護電纜的安全使用和運行。

　　隨著智能電網的不斷發(fā)展和升級，信瑞達電力設備系列的電流傳感器也在技術、設計和效用等方面不斷進行改進和完善，對冶金、化工等行業(yè)的電流測流具有重大作用。

　　基于智能電網的光纖電流傳感器，新型光纖電流傳感器就是智能電網快速發(fā)展的科技產物。我國推出了XDGDL-1光纖電流傳感系統，實現了管線電流傳感系統的全數字閉環(huán)控制，具有穩(wěn)定性和線性度好、靈敏度高等特點，滿足了大量程范圍的高精度測量要求。

　　同時，該系統開發(fā)了一種可現場繞制的伸縮結構，安裝方便，可避免雜散磁場的干擾，母線偏心的測量誤差小于正負0.1%，實現了一種高精度信號轉換方案，為整流器控制設備提供高精度模擬信號和標準數字通信接口。

　　工業(yè)升級發(fā)展促進電流傳感器改進

　　在我國工業(yè)發(fā)展升級的驅動下，電力設備的安全性使用越來越受到重視。電流傳感器作為一個兼具保護性和監(jiān)控作用的工具，將會在未來的電網中起到更重要的意義。相比國外同類產品，國內的電流傳感器技術還有很大的差距需要彌補和提高。

　　國內也逐漸涌現出有很多新型產業(yè)，都需要傳感器的支持，無論是出于安全性考慮還是市場效益考慮，電流傳感器將會趨于更加高效可靠，在低碳環(huán)保的要求下，小型化也是未來的一大趨勢，這也將促進國內傳感器廠商投入更多的經歷開發(fā)新技術和產品。在不久的將來，電流傳感器將會在更多行業(yè)得到廣泛應用，同時將為新興物聯網打好基礎。

　　兩線制電流變送器

　　兩線制是指現場變送器與控制室儀表聯系僅用兩根導線，這兩根線既是電源線，又是信號線。兩線制與三線制 （一根正電源線，兩根信號線，其中一根共GND） 和四線制（兩根正負電源線，兩根信號線，其中一根GND）相比，兩線制的優(yōu)點是：

　　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的導線；可節(jié)省大量電纜線和安裝費用；

　　2、在電流源輸出電阻足夠大時，經磁場耦合感應到導線環(huán)路內的電壓，不會產生顯著影響，因為干擾源引起的電流極小，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、電容性干擾會導致接收器電阻有關誤差，對于4～20mA兩線制環(huán)路，接收器電阻通常為250Ω（取樣Uout=1～5V）這個電阻小到不足以產生顯著誤差，因此，可以允許的電線長度比電壓遙測系統更長更遠；

　　4、各個單臺示讀裝置或記錄裝置可以在電線長度不等的不同通道間進行換接，不因電線長度的不等而造成精度的差異，實現分散采集，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主回路交流電流轉換成按線性比例輸出的DC4~20mA（通過250Ω 電阻轉換DC 1~5V或通過500Ω電阻 轉換DC2~10V）恒流環(huán)標準信號，連續(xù)輸送到接收裝置（計算機或顯示儀表）。 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與輸出信號線DC4~20mA共用，具有精度高，體積小、功耗小、頻響寬、抗干擾、國內首創(chuàng)4種補償措施和6大全面保護功能，兩線端口防感應雷能力強，具有雷擊波和突波的保護能力等優(yōu)點。特別適用發(fā)電機、電動機、智能低壓配電柜、空調、風機、路燈等負載電流的智能監(jiān)控系統； 電流變送器超低功耗，單只靜態(tài)時0.096W，滿量程功耗為0.48W，輸出電流內部限制功耗為0.6W.

　　工作原理

　　XTR115采用SO-8小型化封裝，其內部電路框圖及基本應用電路如圖1所示。U+為電源端，接環(huán)路電源。UREF為2.5V基準電壓輸出端。II端接輸入電流。IRET為基準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。芯片內部主要包括輸入放大器（A），電阻網絡，輸出晶體管（VT1），2.5V基準電壓源和+5V穩(wěn)壓器。RLIM為內部限流電阻。外圍元器件主要有輸入電阻（RI），功率管（VT2），環(huán)路電源（Us）和負載電阻（RL）。輸入電壓UI先經過RI轉換成輸入電流II，再經過XTR115放大后從OUT端輸出4~20mA的電流信號。為減小失調電壓以及輸入放大器的漂移量，要求UI》0.5V

　　應變橋電流變送器

　　由XTR115構成應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給應變橋提供+2.5V的電源電壓。前置放大器采用TL061型單運放（亦可采用OPA2277型雙運放，僅用其中的一個運放），由+5V穩(wěn)壓器單獨給運放供電。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。以2N4922為例，其主要參數為UCEO=60V，ICM=1A，PCM=30W.該電路的工作原理是當試件受力時，應變橋輸出的電壓信號首先經過前置放大器放大成0.8~4V的輸入電壓UI，再通過RI轉換成40~200μA的輸入電流II，最后經XTR115放大100倍后獲得4~20mA的電流。

　　需要指出，XTR115只能配NPN功率管，不能配MOS場效應功率管。外部功率管應滿足XTR115對電壓、電流的要求，使用中還須給功率管裝上合適的散熱器。

　　保護電路的設計

　　保護電路應兼有反向電壓保護與正向過壓保護兩種功能。XTR115的保護電路如圖3所示。反向電壓保護電路由二極管整流橋VD1~VD4組成，可防止因將環(huán)路電源的極性接反而損壞芯片。整流二極管可選用1N4148型高速硅開關二極管，其主要參數為URM=75V，Id=150mA，trr=4ns.采用橋式保護電路之后就不用再考慮環(huán)路電源的極性，因為，無論Us的極性是否接反，它總能保證U+端接得是正電壓。鑒于在任何時刻整流橋上總有兩只二極管導通，因此，在計算環(huán)路電壓ULOOP時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）

　　過壓保護電路采用一只1N4753A型穩(wěn)壓管，其穩(wěn)定電壓為36V，穩(wěn)定電流為7.0mA.當環(huán)路電壓過高時就被鉗位到36V.實驗證明，即使環(huán)路電壓達到65V，XTR115也不會損壞。為了改善瞬態(tài)過壓保護特性，還可采用Motorola公司生產的P6KE39A型瞬態(tài)電壓抑制器（其英文縮寫為TVS，亦稱瞬變電壓抑制二極管）來代替穩(wěn)壓管。P6KE39A的鉗位電壓UB=39V，鉗位時間僅為1ns，其性能遠優(yōu)于齊納穩(wěn)壓管

　　配J型熱電偶的電流變送器電路

　　由XTR101構成帶冷端溫度補償功能的J型熱電偶輸入電路，如圖4所示。該電路可將溫度信號轉換成4~20mA的電流信號。Rs為滿量程（SPAN）設定電阻，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UI=100mV時，由式（3）不難算出，Rs=278Ω。Rs的引線應盡量短，以減小干擾。當Rs=∝時，UImax=1V.Rp為調零電位器，在0℃下調整Rp可使Io=4mA.冷端溫度補償電路由二極管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℃測溫范圍內的平均溫度系數αT=+51.70μV/℃。硅二極管正向壓降的溫度系數αD≈-2.1mV/℃，經過R1和R2分壓后

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

　　因為αD′與αT的大小相等而方向相反，二者又分別接到XTR101的負輸入端和正輸入端上，所以在室溫下二者能互相抵消，從而實現了冷端溫度（即環(huán)境溫度）補償，使溫差熱電勢僅僅與被測溫度有關（e=αTT），不受環(huán)境溫度變化的影響。XTR101能輸出兩路1mA激勵電流，分別接J型熱電偶和電阻分壓器。反向電壓保護電路由VD2組成，當Us接反時VD2截止，電源不通。正常工作時VD2導通，環(huán)路電壓ULOOP=Us-IORL-0.7V.

　　電流變送器技術參數：

　　●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，動態(tài)時相等于環(huán)路電流，內部限制25mA+10%;

　　●額定輸入：5A……1KA（42個規(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：≤50ppm/℃；

　　●響應時間：≤100mS;

　　●輸入/輸出絕緣隔離強度：AC3000V / 1min、1mA;

　　●輸出負載電阻：RLmax ≤ （Vcc-10V）/ 20mA

　　●輸入過載保護：30倍1min;

　　●輸出過流限制保護：內部限制25mA+10%;

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

　　●兩線端口設置有+24V電源反接保護；

　　●輸出電流設置有長時間短路保護限制；內部限制25mA+10%.

　　應用場合

　　了解電流變送器的技術原理，對于客戶依據自身產品設計，有積極的指導作用。

　　霍爾原理

　　霍爾原理有閉環(huán)霍爾和開環(huán)霍爾之分，詳細原理網站上有很多文章可供參考。采用霍爾原理的變送器可以實現交直流通用。

　　電磁隔離原理

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

　　磁調制原理

　　磁調制原理有多種形式，但是由于受成本的壓力，通常的磁調制原理在實際應用場合主要用來檢測直流電流。

　　光耦隔離原理

　　主要用來檢測小電流，輸入電流通過電阻光耦隔離原理采樣變成電壓，然后通過光耦隔離實現電氣絕緣，實際應用場合要注意電氣絕緣等級。

　　選型指導：

　　如果電流是直流電流，上述交流型號修改- 一個字母即可，例如：

　　交流電流變送器TA1A5C420V4

　　直流電流變送器TA1D5C420V4