简介

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；另外电物理量(简称电量)，例如电流、电压、功率、频率等，都需要转换成标准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标准模拟量电信号是用4~20mA直流电流来传输模拟量。

从热电阻引线方式上来讲，二线制方式是热电阻两端各连一根导线，这种引线方式简单、费用低，但是引线电阻随环境温度的变化会带来附加误差。只有当引线电阻r与元件电阻值R满足2r/R<<=0.001时，引线电阻的影响才可以忽略。

三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻。

四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。

热电阻常采用三线制接法。采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。工业上一般都采用三线制接法。热电偶产生的是毫伏信号，不存在这个问题。

在长途通信中，一对线同时进行两个方向的传输，即既发信又收信，称二线制。如果两个传输方向各用一对线，其中一对线专做发信，另一对线专做收信，称四线制。二线制一般用于架空明线线路，四线制一般用于电缆线路。在载波技术中，通过混合线圈进行二线制与四线制的转换， 但要解决好回音抑制。

二线制的优点

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。

电流输出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。

二线制的接线

其实大家可能注意到，4-20mA电流本身就可以为变送器供电，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4mA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根信号传输导线意味着成本降低近百元！另外四线制变送器和三线制变送器因导线内电流不对称必须使用昂贵的屏蔽线,而两线制变送器可使用非常便宜的的双绞线导线,因此在应用中两线制变送器必然是首选。

二线制原理

二线制结构图

二线制技术是指现场控制面板与所需控制的对象联系仅用两根导线，这两根导线既是信号线又是电源线。它是由控制面板与控制对象组成。仅仅通过两根电线便可实现对居室多个用电设备的智能控制。不仅安装方便，安全可靠，省工省料省时，并且可以在不改变房屋现有布线的情况下，完成对各个用电设备的安装和控制。尤其适合于家用电器较多的家庭。

设计控制面板主要由编码按键组成。首先通过功能按键对电路进行编码，按键输入所需控制的电路信号，然后按键编码电路产生的带有地址编码信息和开关状态信息的编码脉冲信号将通过两根电线传送到接收面板，接收电路对所传送的编码地址进行确认核实，若该编码信息被确认为控制面板开关的系统信息，则接收面板通过单片机芯片产生相应的信号对控制对象的继电器进行通断，若不是，则继续等待，继电器状态不改变。通过这种控制方式实现对家庭用电器的控制。

二线制通信协议

数据帧格式设计