為什么變送器和傳感器偏愛(ài)4~20mA作傳送信號(hào)

2020年11月11日 09:41:35人氣：2682來(lái)源：北京拓普瑞晟測(cè)控技術(shù)有限公司

　　現(xiàn)場(chǎng)儀表可實(shí)現(xiàn)兩線制，所謂兩線制即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起，有一公共點(diǎn)，而現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表之前的信號(hào)聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線。因?yàn)樾盘?hào)起點(diǎn)電流為4mA.DC，為變送器提供了靜態(tài)工作電流，同時(shí)儀表電氣零點(diǎn)為4mA.DC，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這種“活零點(diǎn)”有利于識(shí)別斷電和斷線等故障。而且兩線制還便于使用安全柵，利于安全防爆。

　　控制室儀表采用電壓并聯(lián)信號(hào)傳輸，同一個(gè)控制系統(tǒng)所屬的儀表之間有公共端，便于檢測(cè)儀表、調(diào)節(jié)儀表、計(jì)算機(jī)、報(bào)警裝置配用，并方便接線。

　　現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室儀表之間的聯(lián)絡(luò)信號(hào)采用4~20mA.DC的理由是：因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的距離較遠(yuǎn)，連接電線的電阻較大，如果用電壓信號(hào)遠(yuǎn)傳，優(yōu)于電線電阻與接收儀表輸入電阻的分壓，將產(chǎn)生較大的誤差，而用恒流源信號(hào)作為遠(yuǎn)傳，只要傳送回路不出現(xiàn)分支，回路中的電流就不會(huì)隨電線長(zhǎng)短而改變，從而保證了傳送的精度。

　　控制室儀表之間的聯(lián)絡(luò)信號(hào)采用1~5V.DC理由是：為了便于多臺(tái)儀表共同接收同一個(gè)信號(hào)，并有利于接線和構(gòu)成各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)。如果用電流源作聯(lián)絡(luò)信號(hào)，當(dāng)多臺(tái)儀表共同接收同一個(gè)信號(hào)時(shí)，它們的輸入電阻必須串聯(lián)起來(lái)，這會(huì)使大負(fù)載電阻超過(guò)變送儀表的負(fù)載能力，而且各接收儀表的信號(hào)負(fù)端電位各不相同，會(huì)引入干擾，而且不能做到單一集中供電。

　　采用電壓源信號(hào)聯(lián)絡(luò)，與現(xiàn)場(chǎng)儀表的聯(lián)絡(luò)用的電流信號(hào)必須轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，簡(jiǎn)單的辦法就是：在電流傳送回路中串聯(lián)一個(gè)250Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻，把4~20mA.DC轉(zhuǎn)換為1~5V.DC，通常由配電器來(lái)完成這一任務(wù)。

　　為什么變送器選擇4~20mA.DC作傳送信號(hào)？

　　1、首先是從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的安全考慮

　　安全重點(diǎn)是以防爆安全火花型儀表來(lái)考慮的，并以控制儀表能量為前提，把維持儀表正常工作的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功耗降低到低限度。輸出4~20mA.DC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的變送器，其電源電壓通常采用24V.DC，采用直流電壓的主要原因是可以不用大容量的電容器及電感器，就只需考慮變送器與控制室儀表連接導(dǎo)線的分布電容及電感，如2mm2 的導(dǎo)線其分布電容為0.05μ/km左右；對(duì)于單線的電感為0.4mH/km左右；大大低于引爆氫氣的數(shù)值，顯然這對(duì)防爆是非常有利的。

　　2、傳送信號(hào)用電流源優(yōu)于電壓源

　　因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的距離較遠(yuǎn)，連接電線的電阻較大時(shí)，如果用電壓源信號(hào)遠(yuǎn)傳，由于電線電阻與接收儀表輸入電阻的分壓，將產(chǎn)生較大的誤差，如果用電流源信號(hào)作為遠(yuǎn)傳，只要傳送回路不出現(xiàn)分支，回路中的電流就不會(huì)隨電線長(zhǎng)短而改變，從而保證了傳送的精度。

　　3、信號(hào)大電流選擇20mA的原因

　　大電流20mA的選擇是基于安全、實(shí)用、功耗、成本的考慮。安全火花儀表只能采用低電壓、低電流，4~20mA電流和24V.DC對(duì)易燃?xì)錃庖彩前踩?，?duì)于24V.DC氫氣的引爆電流為200mA，遠(yuǎn)在20mA以上，此外還要綜合考慮生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)儀表之間的連接距離，所帶負(fù)載等因素；還有功耗及成本問(wèn)題，對(duì)電子元件的要求，供電功率的要求等因素。

　　4、信號(hào)起點(diǎn)電流選擇4mA的原因

　　輸出為4~20mA的變送器以兩線制的居多，兩線制即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起，有一公共點(diǎn)，而現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表之間的信號(hào)聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線。為什么起點(diǎn)信號(hào)不是0mA？這是基于兩點(diǎn)：一是變送器電路沒(méi)有靜態(tài)工作電流將無(wú)法工作，信號(hào)起點(diǎn)電流4mA.DC，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這種“活零點(diǎn)”有利于識(shí)別斷電和斷線等故障。

關(guān)鍵詞：變送器控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)儀調(diào)節(jié)儀表報(bào)警裝置

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