4~20mA.DC(1~5V.DC)信號制是國際電工委員會(IEC)過程控制系統(tǒng)用模擬信號標(biāo)準(zhǔn)。我國從DDZ-Ⅲ型電動儀表開始采用這一國際標(biāo)準(zhǔn)信號制,儀表傳輸信號采用4~20mA.DC,聯(lián)絡(luò)信號采用1~5V.DC,即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統(tǒng)。、
那么為什么標(biāo)準(zhǔn)信號要定為4~20mA呢?
一.遠傳信號用電流源優(yōu)于電壓源的原因
因為現(xiàn)場與控制室之間的距離較遠,連接電線的電阻較大時,如果用電壓源信號遠傳,由于電線電阻與接收儀表輸入電阻的分壓,將產(chǎn)生較大的誤差,而用恒電流源信號作為遠傳,只要傳送回路不出現(xiàn)分支,回路中的電流就不會隨電線長短而改變,從而保證了傳送的精度。
二.信號最大電流選擇20mA的原因
最大電流20mA的選擇是基于安全、實用、功耗、成本的考慮。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;綜合考慮生產(chǎn)現(xiàn)場儀表之間的連接距離,所帶負(fù)載等因素;還有就是功耗及成本問題,對電子元件的要求,,供電功率的要求等因素。
三.信號起點電流選擇4mA的原因
4~20mA變送器兩線制的居多,兩線制即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起,有一公共點,而現(xiàn)場變送器與控制室儀表之間的信號聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線。為什么起點信號不是0mA?這是基于兩點:
1.變送器電路沒有靜態(tài)工作電流將無法工作,信號起點電流4mA.DC就是變送器的靜態(tài)工作電流。
2.同時儀表電氣零點為4mA.DC,不與機械零點重合,這種“活零點”有利于識別斷電和斷線等故障。
四.電流信號(4~20mA信號)的優(yōu)點
1、電流信號適合遠距離傳輸,因為電流信號不受導(dǎo)線電阻的影響,而電壓信號在導(dǎo)線本身具有電阻的情況下會分壓,導(dǎo)致測量不精準(zhǔn)。一般4~20mA最遠傳送距離控制在100m以內(nèi),再遠則建議使用數(shù)字信號(485通訊)
2、電流信號一般采用兩線制,電壓信號一般采用三線制,相比之下,兩線制比三線制節(jié)省材料,降低成本。
3、相對于現(xiàn)場工況比較復(fù)雜的,電流信號抗干擾的能力相比電壓信號更強。在有干擾的工況下,建議用戶選擇4~20mA信號。
4、電流信號可以適當(dāng)超出量程的范圍,輸出不精準(zhǔn)信號,如量程為1MPa,輸出4~20mA的壓力變送器,在超量程時可以輸出24mA。而電壓信號,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,則無法輸出9V以上信號。
5、當(dāng)導(dǎo)線材質(zhì)不一樣的時候(如銅,鎳),一般會產(chǎn)生磁場,對精度要求較高的場合電壓信號會有誤差,電流信號不會有。
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