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4-20MA信號究竟能夠傳輸多遠(yuǎn)?

更新更新時間:2022-08-03      點擊次數(shù):2494

工業(yè)上普遍需要測量各類非電物理量,例如溫度、壓力、速度、角度等,這些都需要轉(zhuǎn)換成模擬量電信號才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備稱為變送器。目前工業(yè)上采用*泛的是用4~20mA電流來傳輸模擬量。采用電流信號的原因是不容易受干擾。并且電流源內(nèi)阻無窮大,導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度,在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米。

4~20mA是指最小電流為4mA,最大電流為20mA ,上限取20mA是因為防爆的要求,20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯等氣體,對于氣體傳感器來說是非常重要的,因為火花能量太大可能會點燃易燃易爆氣體,產(chǎn)生的后果難以想象。 

        下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線:正常工作時不會低于4mA,當(dāng)傳輸線因故障斷路,環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。另一個原因是在4-20mA使用的是兩線制,即兩根線即是信號線,同時也是電源線,而4mA是為了給傳感器提供電路的靜態(tài)工作電流用。

        4~20mA變送器的電流信號究竟能傳多遠(yuǎn)呢?

        干擾因素:

①與激勵電壓高低有關(guān);

②與變送器允許的最小工作電壓有關(guān);

③與板卡設(shè)備采集電流用的取壓電阻大小有關(guān);

④與導(dǎo)線電阻的大小有關(guān)。

        通過這四項有關(guān)量,可以計算出4~20mA電流信號的理論傳輸距離。其中,Uo是變送器的供電電壓,必須在滿載時(電流I=20mA)保證Uo≥Umin。即:Ue-I.(RL+2r)≥Umin

        根據(jù)這個公式,可以計算出在變送器處于低工作電壓時,大的導(dǎo)線電阻。假設(shè):已知:Ue=24V,I=20mA,RL=250Ω,Umin=12V。求出r的大值為175Ω:

再根據(jù)導(dǎo)線電阻的計算公式:圖片1

        其中:

ρ——電阻率(銅電阻率=0.017,鋁電阻率=0.029)

L——線的長度(單位:米)

S——線的截面(單位:平方毫米)

注:電阻值與長度成正比,與截面積成反比。導(dǎo)線越長,電阻越大, 導(dǎo)線越粗,電阻越小。

        以銅線為例,ρ= 0.017 Ω·mm2/m,即:橫截面積1mm2,長度1m的銅線電阻為0.017Ω。那么175Ω對應(yīng)1mm2的導(dǎo)線長度為175/0.017=10294(米)。因此,理論上4-20mA信號傳輸可達(dá)上萬米(根據(jù)不同激勵電壓和變送器的*低工作電壓等因素而定)。


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