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Products變送器為什么選擇4-20mA而不是0-20mA呢？
更新時(shí)間：2021-08-12 點(diǎn)擊次數(shù)：3357次
4-20mA，指的就是最小電流為4mA，最大電流為20mA 。
在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，要完成信號(hào)的調(diào)理并進(jìn)行長(zhǎng)線傳輸，會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：
第一，由于傳輸?shù)男盘?hào)是電壓信號(hào)，傳輸線會(huì)受到噪聲的干擾；
第二，傳輸線的分布電阻會(huì)產(chǎn)生電壓降；
第三，在現(xiàn)場(chǎng)如何提供儀表放大器的工作電壓也是個(gè)問(wèn)題。
為了解決上述問(wèn)題和避開(kāi)相關(guān)噪聲的影響，我們會(huì)用電流來(lái)傳輸信號(hào)，因?yàn)殡娏鲗?duì)噪聲并不敏感。4-20mA的電流環(huán)便是用4mA表示零信號(hào)，用20mA表示信號(hào)的滿刻度，而低于4mA高于20mA的信號(hào)用于各種故障的報(bào)警。
肯定有很多朋友會(huì)問(wèn)：為什么選擇4-20mA而不是0-20mA呢？很簡(jiǎn)單，如果0是最小，那么開(kāi)路故障就檢測(cè)不到了！
那么，為什么偏偏是4mA呢？正常工作時(shí)，電流信號(hào)不會(huì)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(bào)警值。有兩個(gè)原因。一個(gè)原因是為了避免干擾，另一個(gè)原因是在4-20mA使用的是兩線制，即兩根線即是信號(hào)線，同時(shí)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。
兩線制4-20mA電流信號(hào)能傳多遠(yuǎn)呢？
4-20mA電流環(huán)是可以分為兩線制和三線制的，今天先不說(shuō)那么多其他內(nèi)容了，下面請(qǐng)大家跟小編一起計(jì)算一下吧。
1.干擾因素
?、倥c激勵(lì)電壓高低有關(guān)；
?、谂c變送器允許的最小工作電壓有關(guān)；
?、叟c板卡設(shè)備采集電流用的取壓電阻大小有關(guān)；
?、芘c導(dǎo)線電阻的大小有關(guān)。
通過(guò)這四項(xiàng)有關(guān)量，可以計(jì)算出4-20mA電流信號(hào)的理論傳輸距離。
2.要使4-20mA信號(hào)無(wú)損失在兩線回路里傳輸，必須滿足歐姆定律。
即：
(激勵(lì)電壓-變送器允許的最小工作電壓)≥輸出電流×電流環(huán)路總電阻
當(dāng)輸出電流I=20mA，即0.02A時(shí)，上式取等號(hào)，
則：
電流環(huán)路總電阻=(激勵(lì)電壓-變送器允許的最小工作電壓)÷0.02，將這個(gè)計(jì)算值記作r，
即r=(激勵(lì)電壓-變送器允許的最小工作電壓)×50，單位Ω。
這個(gè)r，業(yè)界稱之為電流信號(hào)的負(fù)載電阻，也就是電流信號(hào)的最大帶載能力。
3.為什么要特意給出這個(gè)r的計(jì)算式呢？
4-20mA電流信號(hào)能傳多遠(yuǎn)，實(shí)質(zhì)是實(shí)際電阻與r比大小的問(wèn)題。
當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻>r時(shí)，就算傳輸距離為0，變送器也是沒(méi)辦法輸出20mA電流的；
當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻=r時(shí)，變送器輸出20mA電流，傳輸距離只能為0米(超導(dǎo)除外)；
當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻
?、儆捎诎蹇ú杉娏饔玫娜弘娮铻槎ㄖ?，故導(dǎo)線電阻大小，決定著傳輸距離的長(zhǎng)短；
?、趯?dǎo)線電阻越小，信號(hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)；
③導(dǎo)線若是超導(dǎo)，電阻≈0，那電流傳到美國(guó)去也不是事，傳到火星去也沒(méi)問(wèn)題。
綜上所述，電流環(huán)路的總電阻R，必須滿足R≤r，否則4～20mA信號(hào)，無(wú)法正常傳輸。
4.電流環(huán)路的總電阻R，由板卡設(shè)備上采集電流信號(hào)的取壓電阻R1，和導(dǎo)線電阻R2組成。
取壓電阻R1，多見(jiàn)250Ω、150Ω、100Ω、50Ω，而今流行100Ω-40Ω等小電阻取壓。
導(dǎo)線電阻R2=電導(dǎo)率×導(dǎo)線總長(zhǎng)度÷導(dǎo)線橫截面積=單位長(zhǎng)度電阻×導(dǎo)線總長(zhǎng)度=單位長(zhǎng)度電阻×傳輸距離×2
