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位移傳感器輸出的4-20mA電流信號使用規范

發布時間:2020-05-16人氣:63

在實際工業或者工控工程上位移傳感器最廣泛的采用4-20mA的電流信號來傳輸模擬量。這是為什么呢?我們知道常見的標準電信號有0-20mA 4-20mA 0-10V 0-5V等等,為啥一定要選用4-20mA的電流信號來傳輸模擬量呢?

1、首先是從現場應用的安全考慮

安全重點是以防爆安全火花型儀表來考慮的,并以控制儀表能量為前提,把維持儀表正常工作的靜態和動態功耗降低到最低限度。輸出4~20mA.DC標準信號的變送器,其電源電壓通常采用24V.DC,采用直流電壓的主要原因是可以不用大容量的電容器及電感器,就只需考慮變送器與控制室儀表連接導線的分布電容及電感,如2mm2 的導線其分布電容為0.05μ/km左右;對于單線的電感為0.4mH/km左右;大大低于引爆氫氣的數值,顯然這對防爆是非常有利的。

2、傳送信號用電流源優于電壓源

因為現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,將產生較大的誤差,如果用電流源信號作為遠傳,只要傳送回路不出現分支,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。

3、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,4~20mA電流和24V.DC對易燃氫氣也是安全的,對于24V.DC氫氣的引爆電流為200mA,遠在20mA以上,此外還要綜合考慮生產現場儀表之間的連接距離,所帶負載等因素;還有功耗及成本問題,對電子元件的要求,供電功率的要求等因素。

4、信號起點電流選擇4mA的原因

輸出為4~20mA的變送器以兩線制的居多,兩線制即電源、負載串聯在一起,有一公共點,而現場變送器與控制室儀表之間的信號聯絡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:一是變送器電路沒有靜態工作電流將無法工作,信號起點電流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。

舉例說明4-20mA電流信號如何轉化成電壓信號

現有一壓力變送器,輸出為4-20mA的電流,作為變頻器的輸入信號,現在要求將變頻器的輸入信號改為電壓信號,也就是要將4-20mA的電流換成0-5V或0-10V的電壓。該變頻器有0-5V和0-10V兩種輸入


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