煤矿用模拟量传感器两线制设计.pdfVIP

2009年2月 矿 业安全 与环保 第36卷第 l期 煤矿用模拟量传感器两线制设计 董敏诗 (煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆 400037) 摘 要：煤矿用模拟量传感器通常采用三线制，即电源线一对两根，信号线一根共地，信号为频率或 电流量。而两线制是将传感头、前置放大器和V／I变换器视为电流源的负载，使整机 电路结构更加简 化。其优点在于，线缆成本低，每公里节约3500元左右；电路结构简化，工作可靠性好、稳定性强；电流 信号传输距离远，不受井下强电磁干扰 ；电流源内阻无穷大，导线电阻串联在 回路 中不影响精度。 关键词 ：两线制传感器；矿用信号传输制式；VII变换电路 中图分类号：TD772 文献标识码：A 文章编号：1008—4495(2009)01—0066—02 煤矿用模拟量传感器是将井下环境参数的变化 煤矿用传感器可以设计特殊电路而成为二线制， 通过信号传输电缆送给井下分站，分站以RS485传 但是在能量变换电路设计中面临新的挑战，如大功耗 输方式给地面传输接 口，然后以RS232方式与中心 传感器(甲烷传感器)，怎样才能完成功率转换?而温 站通讯。而煤矿用模拟量传感器传输方式为三线 度、压力、速度、角度等传感器可采用两线制设计，因 制，信号为频率或电流。该两种制式三根线均有方 此在今后煤矿用传感器中两线制必然成为首选。 向性，在煤矿井下特殊环境 中可视光线较暗，接线不 2 两线制矿用电流型模拟量传感器 方便，接线电阻和线缆内阻影响信号传输精度…。 两线制矿用传感器内部由传感头、前置放大 电 1 三线制矿用频率型模拟量传感器 路和V／I变换 电路_2等组成，传感器 由 1～5mA或 三线制矿用传感器如采用频率 200～1000Hz 4～20mA提供直流电能，其 自身耗 电必须小于1mA 传输信号时，选用Mm RIP1×4×70／．52阻燃电缆， 或 4mA，从 目前 电子电路设计技术的发展和微功耗 该电缆 的基本参 数是：12．8I2／krn；0．06~F／km； 电子器件来看是可行的。其设计的基本原理框图如 0．8mH／km。 图 1所示。 1)频率为200Hz时 1km的感抗和容抗 感抗 ：I=27rfL=27r×200X0．8X10 r…… 蠢i……… ‘ 电源 mA ：lkf~／km 二线制 ． 厂 传感头、放 一——、乙／ 分站 电 容抗 ：Xr=1／2rrfC= 1／(2reX200X0．06× 大和调 理 电压信号 能量变换 l-5mA V／I转换 源及采 10一。)=13kl2／km 电路 电源地GND 电路 2km传输距 离 样电路 总阻抗 ：14．0128kI2／km 2)频率为 1000Hz时每公里的感抗和容抗 图1 两线制传感器设计框图 感抗 ： =27t×l000×0．8×10一=5