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3分鐘帶你了解為什么標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是4-20mA？
在工業(yè)生產(chǎn)控制過(guò)程中，特別是在連續(xù)型的生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)要求對(duì)一些物理量如溫度、壓力、流量等進(jìn)行控制。這些物理量它們都是隨時(shí)間而連續(xù)變化的。在控制領(lǐng)域把這些隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量叫模擬量。
4-20mA是常用的模擬量電流信號(hào)，是標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。指最小電流為4mA,最大電流為20mA 。傳輸信號(hào)時(shí)候，因?yàn)閷?dǎo)線(xiàn)上也有電阻，如果用電壓傳輸則會(huì)在導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)產(chǎn)生一定的壓降，那接收端的信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生一定的誤差了，所以一般使用電流信號(hào)作為傳感器的標(biāo)準(zhǔn)傳輸。
由于電流信號(hào)抗*力強(qiáng)、不容易受外界因素干擾、可以遠(yuǎn)傳，所以在工業(yè)傳感器上應(yīng)用比較多。為了適應(yīng)工控行業(yè)的不同情況，4-20mA電流傳感器一般具有四線(xiàn)制、三線(xiàn)制和兩線(xiàn)制等。
遠(yuǎn)傳信號(hào)用電流源優(yōu)于電壓源的原因
因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的距離較遠(yuǎn)，連接電線(xiàn)的電阻較大時(shí)，如果用電壓源信號(hào)遠(yuǎn)傳，由于電線(xiàn)電阻與接收儀表輸入電阻的分壓，將產(chǎn)生較大的誤差，而用恒電流源信號(hào)作為遠(yuǎn)傳，只要傳送回路不出現(xiàn)分支，回路中的電流就不會(huì)隨電線(xiàn)長(zhǎng)短而改變，從而保證了傳送的精度。
采集信號(hào)最大電流選擇20mA的原因
安全火花儀表只能采用低電壓、低電流，20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯，非常安全；最大電流20mA的選擇是基于安全、實(shí)用、功耗、成本的考慮。
4-20mA的起點(diǎn)為什么不是0mA
傳感器在接線(xiàn)的時(shí)候可能會(huì)因?yàn)橐恍┰驅(qū)е陆佑|不良或者是斷線(xiàn)，斷線(xiàn)后接收設(shè)備采集不到電流信號(hào)，那么就導(dǎo)致真實(shí)的0mA和斷線(xiàn)混淆在了一起，無(wú)法判斷，如果把起點(diǎn)設(shè)置為4mA就很容易判斷掉線(xiàn)的情況了。同時(shí)，設(shè)置到4 mA對(duì)兩線(xiàn)制的信號(hào)傳輸也是有很多好處的。
電流信號(hào)（4~20mA信號(hào)）的優(yōu)點(diǎn)
1、電流信號(hào)適合遠(yuǎn)距離傳輸，因?yàn)殡娏餍盘?hào)不受導(dǎo)線(xiàn)電阻的影響，而電壓信號(hào)在導(dǎo)線(xiàn)本身具有電阻的情況下會(huì)分壓，導(dǎo)致測(cè)量不精準(zhǔn)。一般4~20mA最遠(yuǎn)傳送距離控制在100m以?xún)?nèi)，再遠(yuǎn)則建議使用數(shù)字信號(hào)（485通訊）
2、電流信號(hào)一般采用兩線(xiàn)制，電壓信號(hào)一般采用三線(xiàn)制，相比之下，兩線(xiàn)制比三線(xiàn)制節(jié)省材料，降低成本。
3、相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工況比較復(fù)雜的，電流信號(hào)抗干擾的能力相比電壓信號(hào)更強(qiáng)。在有干擾的工況下，建議用戶(hù)選擇4~20mA信號(hào)。
4、電流信號(hào)可以適當(dāng)超出量程的范圍，輸出不精準(zhǔn)信號(hào)，如量程為1MPa，輸出4~20mA的壓力變送器，在超量程時(shí)可以輸出24mA。
而電壓信號(hào)，則要根據(jù)供電不同而有些許不同。如量程為1MPa，輸出0~10V的壓力變送器，當(dāng)供電為9V時(shí)，則無(wú)法輸出9V以上信號(hào)。
5、當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)材質(zhì)不一樣的時(shí)候（如銅，鎳），一般會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)精度要求較高的場(chǎng)合電壓信號(hào)會(huì)有誤差，電流信號(hào)不會(huì)有。