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传感器的标准电流信号为什么是4-20mADC?

日期:2018年6月20日 16:17

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。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。

 

为什么大部分仪器仪表都选用电流传输信号?

 

在工业现场,用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输,会产生以下问题:第一,由于传输的信号是电压信号,传输线会受到噪声的干扰;第二,传输线的分布电阻会产生电压降;第三,在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

为了解决上述问题和避开相关噪声的影响,我们用电流来传输信号,因为电流对噪声并不敏感。4~20mA的电流环便是用4mA表示零信号,用20mA表示信号的满刻度,而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

 

最大信号电流为什么选择20mA呢?

 

最大信号电流为20mA主要是基于安全、实用、功耗、成本的考虑。30V 电压 30mA 电流 所引起的火花是可以点燃危险气体平均下限,为了保险起见,同时参照其它传统设定,所以将许多仪表定为24V供电,同时限定电流小于30mA,为了留有余地,信号上限定为 20mA。

 

信号起点选择4mA的原因:

 

为了减少接线的复杂性,传感器选择2线要比多线简单的多,两线制即电源、负载串联在一起,有一公共点,而现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅用两根电线,2线既要传输信号,又要给传感器供电,在信号值为零时仍需要一定的能量供应。在24V供电条件下,4mA电流提供的能量,是当时制定标准时,大部分仪表生产商能接受的能量供应下限,同时仪表电气零点为4mA,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,这样4-20mA的标准就确定了。

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