远传信号要用电流源,起点为什么不是0mA?

ZLG致远电子 2017-12-06 06:34 次阅读

工业上经常需要测量温度、压力、风速等非电物理量,这些通常都需要转换成模拟量才能传输到控制室或显示设备上,而对于一些电流输出传感器而言,一般都是选择4-20mA直流电流输出,那为什么不选择其它的输出数值呢?

4-20mA.DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员会(IEC):过程控制系统用模拟信号标准,如连接仪表、变送设备、控制设备、计算机采样设备等。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制,仪表传输信号采用4-20mA.DC,联络信号采用1-5V.DC,即采用电流传输、电压接收的信号系统。  

一、为何远传信号要用电流源?

通常测量现场与控制室之间的距离都比较远,如果用电压源信号远传,当连接电线的电阻较大时,由于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压,将产生较大的误差。采用电流信号的原因是不容易受干扰,因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V,但是噪声的功率很弱,所以噪声电流通常小于nA级别,因此给4-20mA传输带来的误差非常小;电流源内阻趋于无穷大,导线电阻串联在回路中不影响精度,因此在普通双绞线上可以传输数百米,只要传送回路不出现分支,回路中的电流就不会随电线长短而改变,从而保证了传送的精度。 

二、为何标准电流信号是4-20mA呢?

4-20mA二线制传感器的设计,用20mA表示信号的满刻度,但起点信号为什么不是0mA呢?电流型变送器将物理量转换成4-20mA标准电流信号输出,必然要有外电源为其供电,其中0-4mA电流是为了供应传感器自身最小的工作电流需要,如果采用0-20mA,当信号很小的时候,传感器便无法获得足够的工作能量。而在低于4mA,高于20mA的信号则用于各种故障的报警,比如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,所以常取2mA作为断线报警值。同时,仪表电气零点为4mA.DC,不与机械零点重合,这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障。

最大电流20mA的选择是基于安全、实用的考虑,20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。  

因此,一般传感器都是4-20mA信号输出,这样信号不容易受干扰而且安全可靠,两线制4-20mA输出更可以节省传感器成本等等,这些原因使得以电流输出为主的压力传感器温度传感器等产品在工业上普遍使用的是两线制4-20mA输出。

ZLG致远电子的DM100数据采集记录仪支持采集测量信号种类包括直流电压DCV、直流电流DCI、热电偶TC、热电阻RTD、DI等,其中直流电压量程20mV-50V,支持GS标准电压信号输入,量程为0.4-2V、1-5V。

直流电流量程:0-20mA,支持GS标准电流信号输入,量程为4-20mA。

DM100数据采集记录仪看满足市面上常见的湿度传感器、压力传感器、温度传感器的输出要求,高精度采集、测量、记录多通道数据,实时显示多种测量结果,并对测量结果进行自定义二次运算、报警输出等操作,可扩展至200个采集通道,适合工业环境中的多通道数据采集记录。


原文标题:为什么4-20mA直流电流是标准信号?

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