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技術(shù)文章

兩線制4-20mA電流信號究竟能傳多遠?

閱讀:8629          發(fā)布時間:2017-6-20

在我們出廠的流量儀表、壓力儀表等產(chǎn)品中,基本都帶有4+20mA信號,那4-20mA信號通常又分為兩線制、三線制。那么兩線制4~20mA變送器的電流信號究竟能傳多遠呢?

液體渦輪流量計兩線/三線制接線圖

1、干擾因素:
 ①、與激勵電壓高低有關(guān),
 ②、與變送器允許的小工作電壓有關(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

2、要使4~20mA信號,無損失在兩線回路里傳輸,必須滿足歐姆定律,
 即滿足:(激勵電壓-變送器允許的小工作電壓)≥ 輸出電流×電流環(huán)路總電阻 
 當(dāng)輸出電流I=20mA,即0.02A時,上式取等號,則:
 電流環(huán)路總電阻=(激勵電壓-變送器允許的小工作電壓)÷0.03、將這個計算值記作r,
 即r=(激勵電壓-變送器允許的小工作電壓)×50 , 單位Ω
 這個r,業(yè)界稱之為電流信號的負載電阻,也就是電流信號的大帶載能力

3、業(yè)界為啥要特意給出這個r的計算式呢?
 那是由于:4~20mA電流信號能傳多遠,實質(zhì)是實際電阻,與r比大小的問題,
 當(dāng)環(huán)路實際總電阻>r時,就算傳輸距離為0,變送器也是沒辦法輸出20mA電流的,
 當(dāng)環(huán)路實際總電阻=r時,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)路實際總電阻<r時,變送器輸出20mA電流,才能在環(huán)路中有效傳輸若干米,
  ①、由于板卡采集電流用的取壓電阻為定值,故導(dǎo)線電阻大小,決定著傳輸距離的長短
  ②、導(dǎo)線電阻越小,信號傳輸?shù)木嚯x越遠
  ③、導(dǎo)線若是超導(dǎo),電阻≈0,那電流傳到美國去也不是事,傳到火星去也木問題 , 

 綜上:電流環(huán)路的總電阻R,必須滿足R≤r ,否則4~20mA信號,無法正常傳輸    
    
4、電流環(huán)路的總電阻R,由板卡設(shè)備上,采集電流信號的取壓電阻R1,和導(dǎo)線電阻R2組成
  取壓電阻R1,多見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)線總長度÷導(dǎo)線橫截面積=單位長度電阻×導(dǎo)線總長度
                     =單位長度電阻×(液體渦輪流量計)傳輸距離×2
     
 

 

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