普普通通的模擬量信號，哪里來那么多神奇要點？今天，以三晶通用變頻8000B為例，扒一扒其中的門道。

模擬量和傳感器

模擬量是各種連續(xù)性的測量對象，常見的有壓力、溫度等。

模擬量傳感器就是將測量結(jié)果變成信號的專用裝置。當信號輸出給變頻器時，就可供變頻器進行信號轉(zhuǎn)換及控制。

變頻器通常有2路模擬量輸入端口，如下圖所示：

應(yīng)用小竅門：要先根據(jù)工藝要求確定最佳的測量原理，再選擇傳感器，如下表范例：

測量類別范例工藝特征可選傳感器類型

壓力常規(guī)低溫氣體液體測量壓阻式力傳感器

陶瓷壓力傳感器

高壓高溫高精度測量擴散硅式壓力傳感器

藍寶石壓力傳感器

液位接觸式壓力式液位傳感器

電容式液位傳感器

非接觸式雷達式液位傳感器

超聲波式液位傳感器

輸出信號類型

傳感器輸出信號常見有0-5V、0-10V、0-20mA、4-20mA共4種。

信號選擇小竅門

1、選0/4-20mA為電流型信號，其抗干擾能力強于0-5V/10V的電壓型信號。

2、如果系統(tǒng)需要斷線檢測時，選用4-20mA信號較好——因為信號零點為4mA，而不是0mA，所以可以把斷線和零點區(qū)分出來。

傳感器接線形式

傳感器輸出通道分為有源和無源兩類。

1、輸出無源型傳感器一般為三線或四線制接線，其輸出信號通道與其電源回路是分開的，如下示例：

2、輸出有源型傳感器一般都是二線制，即其信號回路同時也是傳感器電源回路。一般此種傳感器為小型探頭+變送器一體化的形式，輸出常為0-20mA信號，接線較三線、四線更為簡單。

注：傳感器輸出帶負載能力是一個重要指標，變頻器輸入阻抗要與之匹配。

對電壓型傳感器，變頻器輸入阻抗不能過小，如圖RV輸入阻抗為20kΩ，而對電流型傳感器，變頻器阻抗則不能太大，如圖Rc輸入阻抗為500Ω，一般都滿足能要求，否則將使得傳感器信號失去線性，造成輸出信號明顯失真。

常見問題案例分析

空壓機控制器與變頻器共用1個電流型壓力傳感器（4-20mA），壓力顯示遠遠偏低。經(jīng)查發(fā)現(xiàn)壓力傳感器允許負載電阻不能高于750Ω，而實際回路內(nèi)阻總和已經(jīng)大于750Ω，從而導(dǎo)致輸出信號嚴重失真。解決辦法：在變頻器ACI-GND間并聯(lián)1個500Ω電阻，并調(diào)整變頻器ACI下限和上限參數(shù)。之后壓力顯示和系統(tǒng)運行正常。

抗干擾措施

傳感器一般都是將被測物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，大部分測量依靠的是間接物理量，如電阻式壓力傳感器是以片狀硅半導(dǎo)體的形變轉(zhuǎn)換為電阻變化，再檢測電橋電壓信號變化。這些信號都為弱電信號，很容易受物理量偏差或電磁干擾的影響而失真。

常見抗干擾措施具體做法作用

布線信號線遠離動力線、不平行于動力線降低或減少強電場作用、降低分布電容和共模干擾。

就近安裝/采用雙絞線降低共模干擾

屏蔽采用屏蔽線消除干擾源電磁發(fā)射造成的干擾

多數(shù)為單端接地防止電位差造成電流影響。

隔離傳感器電源隔離減少干擾源通過電源傳導(dǎo)的干擾

信號隔離（如接入信號調(diào)理模塊）改善信號傳輸質(zhì)量

濾波硬件濾波，變頻器內(nèi)置減少諧波和高頻干擾

軟件濾波，變頻器參數(shù)設(shè)置通過采樣平均中和干擾偏差

信號校驗/轉(zhuǎn)換精度

線性與非線性處理：當信號輸入為線性時，可以采用變頻器缺省的模擬量輸入曲線定義。

信號校驗小竅門

1、對于非線性明顯的傳感器，盡量選擇在其接近線性的量程內(nèi)進行測量。

2、有信號零點偏移時：通過設(shè)置變頻器模擬量通道零點為非零值，可以解決問題。

3、選擇模擬量轉(zhuǎn)換精度高的變頻器。一般應(yīng)在12位精度或以上，可以較好地滿足PID等控制要求。

模擬量常規(guī)用途

正確設(shè)計模擬量應(yīng)用，以實現(xiàn)準確的控制。模擬量檢測值可用于以下情況。

?變頻器主輔頻率給定，可用于主從速度跟隨、補償疊加等。

?變頻器PID反饋信號，可用于閉環(huán)過程控制。

?用戶比較信號：可用于特定用途，如物料斷線檢測等。

?轉(zhuǎn)換輸出：用于變頻器模擬量或脈沖量輸出，以作為多機鏈式速度比例同步控制，或用于顯示和其他控制。

模擬量特殊用途

?巧用變頻器作為信號變換裝置：

上位機通過串行通訊讀取變頻器模擬量值，即可采集到數(shù)據(jù)。例如某些混凝土攪拌系統(tǒng)，設(shè)計成直接把現(xiàn)場變頻器作為信號轉(zhuǎn)換裝置，減少了工程投資，效果好。

?巧用模擬量輸入作為開關(guān)量使用：

當開關(guān)量輸入多于開關(guān)量通道的時候，可以實現(xiàn)簡便處理。一般需要變頻器或上位機編程配合實現(xiàn)。

優(yōu)化改進妙招

常用妙招，可以提高應(yīng)用可靠性，改進控制效果。

1、傳感器量程：通常取1.5倍于最大被測值。

2、熱電偶與熱電阻適用性不同：熱電偶一般適用于500℃以上的測量，熱電阻適用于500℃及以下的場合。

3、安裝位置和形式：例1：壓力傳感器的平衡管路，防止液體直接沖擊影響。例2：變風(fēng)量空調(diào)的靜壓傳感器安裝位置不可以太近送風(fēng)機，以防測量受紊流擾動而失真。

4、電流代替電壓：如用4-20mA信號代替0-10V信號，更抗干擾。

5、非接觸代替接觸：如采用角度傳感器代替擺桿電位器，提高可靠性和壽命。

6、非機械測量代替機械測量：如采用壓阻式壓力傳感器代替指針式遠傳壓力表，提高可靠性和壽命。

7、安裝方向：如張力傳感器在張力垂直方向的安裝，要優(yōu)于張力傾斜方向的安裝。

模擬量輸入應(yīng)用，涉及到控制系統(tǒng)設(shè)計、工藝匹配、產(chǎn)品選型、信號處理、干擾防治、可靠性優(yōu)化等，是一個全方位綜合性的技術(shù)實踐喲！