第2章传感器选型与接线

第2章：传感器选型与接线

大家好，我是老张。今天咱们聊聊传感器选型和接线。这活儿看着简单，但坑不少。我见过太多项目，最后出问题都出在传感器上——要么选型不对，要么线接错了。

说白了，传感器就是系统的眼睛。眼睛不好使，后面PID调得再好也没用。你想想看，一个压力传感器量程选错了，反馈回来的数据全是错的，那闭环调节就成了瞎调。

压力传感器，我习惯先看三个参数：量程、精度、输出信号。

量程怎么选？ 我个人习惯留30%的余量。比如系统最高压力是8MPa，那就选12MPa左右的传感器。为什么？因为压力冲击和尖峰信号很常见。我曾经在一个液压项目里，客户非要选刚好10MPa的传感器，结果开机瞬间压力冲击直接干废了三个传感器。嗯，后来还是换了。

精度问题，别盲目追求高精度。0.5%的精度对大多数工业场景足够了。你非要0.1%的，价格翻三倍不说，现场振动、温度漂移一上来，那点精度优势全没了。

输出信号，现在主流就两种：4-20mA和0-10V。我强烈推荐4-20mA。为什么？因为电流信号抗干扰能力强，而且能检测断线——信号掉到0mA了，你就知道线断了。这个特性在长距离传输时特别有用。

核心建议： 工业现场首选4-20mA输出的压力传感器，量程留30%余量，精度选0.5%即可。

温度传感器，常用的就三种：热电偶、热电阻（PT100）、热敏电阻。

热电偶，适合测高温，800℃以上基本就是它的天下了。但精度一般，而且需要冷端补偿。我记得第一次用K型热电偶时，没做冷端补偿，测出来的温度差了十几度，查了半天才发现问题。

PT100，我最常用的。测-200℃到600℃范围，精度高，线性度好。工业控制里，80%的场景用PT100就够了。接线有三线制和四线制，后面我会细说。

热敏电阻，精度高但量程窄，一般就-50℃到150℃。家用电器里用得比较多，工业上我很少用。

我的经验： 如果温度范围在-50℃到200℃之间，闭着眼睛选PT100三线制。性价比最高，接线也简单。

液位传感器，这个种类就多了。我按原理分几类说说。

静压式液位计，说白了就是测压力换算液位。适合敞口容器，安装简单。但要注意介质密度变化会影响精度。我在一个污水处理项目里用过，泥浆密度变化大，读数飘得厉害，后来换了超声波液位计才搞定。

超声波液位计，非接触式测量，适合腐蚀性液体。但要注意泡沫和蒸汽会影响超声波传播。安装时探头要避开进料口，不然液面波动大，读数会跳。

雷达液位计，精度高，抗干扰能力强，就是贵。适合高温高压、有蒸汽的场合。预算够的话，选它没错。

电容式液位计，适合导电液体，价格便宜。但介质变化时容易误报。

注意： 选液位传感器时，一定要确认介质的腐蚀性、温度、压力。我曾经见过有人把普通液位计装到浓硫酸罐里，结果传感器外壳一周就腐蚀穿了。那场面，嗯，挺危险的。

这个知识点，我建议你彻底搞明白。接线错了，传感器要么不工作，要么烧掉。

两线制，就是电源线和信号线共用两根线。传感器从这两根线上取电，同时输出4-20mA信号。接线最简单，但要注意供电电压不能太低，否则传感器工作不正常。我习惯用24V供电，线长不超过200米。

两线制接线：
电源+ —— 传感器+ —— 传感器- —— 模块AI+ —— 模块AI- —— 电源-
说白了就是：电源正极接传感器正极，传感器负极接AI模块正极，AI模块负极接电源负极。

三线制，多了一根线。两根电源线，一根信号线。PT100温度传感器常用这种接法。为什么用三线？因为可以消除导线电阻的影响。你想想看，PT100本身电阻变化很小，如果导线长了，那点电阻误差就很大了。三线制能自动补偿导线电阻。

三线制接线（PT100）：
红线 —— 传感器A端 —— 接模块A+
红线 —— 传感器B端 —— 接模块B+
白线 —— 传感器B端 —— 接模块B-
注意：两根红线接的是传感器同一端，一根提供激励电流，一根测量电压。

四线制，两根电源线，两根信号线。精度最高，适合精密测量。电源和信号完全隔离，互不干扰。实验室里用得比较多，工业现场如果对精度要求极高，也会用。

四线制接线：
电源+ —— 传感器电源+
电源- —— 传感器电源-
信号+ —— 模块AI+
信号- —— 模块AI-
电源和信号完全分开，互不影响。

避坑指南： 我曾经在一个项目里，把两线制传感器当三线制接了，结果传感器一直输出最大值。查了两天才发现是接线方式不对。所以，接线前一定先看传感器说明书，确认是几线制。

好了，传感器选型和接线就讲这么多。记住一句话：选型看工况，接线看说明书。这两点做到了，传感器这块基本不会出大问题。下一章咱们聊聊模拟量输入模块的配置和参数设置。