为什么 4-20mA 直流电流是标准信号?

时间:2017-12-07 09:26来源:ZLG致远电子

摘要: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?

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。
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