如何确定4-20mA环路负载

过程电流（4-20 mA）测量在DATAQ Instruments的客户中很受欢迎，这通常会导致一些有趣的应用问题。其中一个更好的方法涉及一个电流环路可以连接多少个过程电流仪器。客户知道必须有一个限制，但他们不确定如何量化它。本应用笔记将回答这个问题，以便您确切地知道您当前循环已经推进了多远，以及在遇到麻烦之前可以走多远。

首先，以下是确定过程电流环路负载所需的项目清单。每个指示的变量将用于后续方程，这些方程以数学方式将所有不同的元素联系在一起。

传感器顺从电压，（VT）。过程电流传感器从电源吸取的电流与被测机械量成正比，通常在4-20 mA范围内。例如，100 psi 过程电流传感器在 0 psi 时从电源吸收 4 mA 电流，在 100 psi 时从电源吸收 20 mA 电流。当然，这是一个线性关系，因此在施加的压力为50 psi时，传感器理想地从电源吸收12 mA。传感器的顺从电压是传感器正常工作所需的电源最小电压。您应该在传感器的数据表中找到此值。如果没有，并且我对省略此关键规范的次数感到惊讶，请致电制造商以获取值。

环路电源电压，（VL）。这是为过程电流传感器供电的源电压。

分流电阻值，（RSx）。没有仪器直接测量电流。它们使用间接方法，使用与过程电流环路串联的电阻器（分流电阻器），然后测量其两端产生的压降。分流电阻器有时内置于仪器中，有时由外部提供。如果您使用的是 DATAQ 仪器的 DI-8B32 或DI-8B42过程电流放大器，则内置分流电阻器，其值分别为 50 欧姆和 35 欧姆。确定连接到环路的所有其他仪器的分流电阻值。

现在，您已经具备了确定过程电流环路负载所需的一切。首先将所有分流电阻值相加，然后乘以最坏情况电流（20 mA）。这会产生所有串联仪器的压降（Vs）。以下是一般形式的等式，其中变量x是分流电阻器的数量：

（1）

接下来，将传感器顺从电压 （V T） 和回路电源电压 （VL） 的值组合起来，并进行比较，如下所示：

（2）

公式（2）定义了传感器正常工作必须存在的条件。将仪器添加到过程电流环路时，每个仪器都会降低与其分流电阻器值成正比的电压。这些压降的总和将降低传感器看到的电压，并且有一个点，该电压低于传感器工作所需的最小值。让我们看一个例子：

假设我们有三台仪器连接到一个过程电流环路，分流电阻值分别为 35、50 和 250 欧姆。还假设最小传感器顺从电压 （V T） 为 12 V，回路电源电压 （V L） 为 20 V。

首先，我们将使用公式（1）确定分流器（VS）的总压降：

接下来，我们将值代入公式（2），看看我们是否满足其要求：

由于电源电压与分流压降之和之间的差异大于传感器的最小顺从电压，因此此配置有效。如果没有，则您有以下选择：

卸下仪器（即分流电阻器），直到满足条件。

降低分流电阻的值，直到满足条件。

增加电源电压，注意观察传感器的最大额定电压。

审核编辑：郭婷