?!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd"> 甉|癄Qؓ什么工业上采用4?0mA的电来传输模拟量?
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    甉|癄Qؓ什么工业上采用4?0mA的电来传输模拟量?

    文章来源Q点点电?作者:??点击Q?span id="HitNum">?旉Q?span id="dTime">2020/4/21 13:14:17


    大家可能会非常熟悉RS232QRS485QCAN{工业上常用的ȝQ他们都是传输数字信L方式。那么,我们用什么方式来传输模拟信号呢?工业上普遍需要测量各c非늉理量Q例如温度、压力、速度、角度等Q这些都需要{换成模拟量电信号才能传输到几癄外的控制室或昄讑֤上。工业上最q泛采用的是?~20mA甉|来传输模拟量?

    采用甉|信号的原因是不容易受q扰Q因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数VQ但是噪声的功率很弱Q所以噪声电通常于nAU别Q因此给4Q?0mA传输带来的误差非常小Q电源内阻于无穷大,导线电阻串联在回路中不媄响精度,因此在普通双l线上可以传输数癄Q由于电源的大内阻和恒输出,在接收端我们只需攄一?50Ƨ姆到地的电d可以获得0Q?V的电压,低输入阻抗的接收器的好处是nAU的输入甉|噪声只生非常微q电压噪声?

    上限?0mA是因为防爆的要求Q?0mA的电通断引v的火p量不以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是Z能检断U:正常工作时不会低?mAQ当传输U因故障断\Q环路电降?。常?mA作ؓ断线报警倹{电型变送器物理量转换?~20mA甉|输出Q必然要有外甉|为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线Q加上两根电输出线Qd要接4根线Q称之ؓ四线制变送器。当Ӟ甉|输出可以与电源公用一根线Q公用VCC或者GNDQ,可节省一根线Q所以现在基本上四U制变送器UCZU制变送器。其实大家可能注意到Q?4-20mA甉|本n可以ؓ变送器供电Q变送器在电路中相当于一个特D的负蝲Q这U变送器只需外接2根线Q因而被UCؓ两线制变送器。工业电环标准下限?mAQ因此在量程范围内,变送器通常只有24VQ?mA供电Q因此,在轻负蝲条g下高效率的DC/DC甉|QTPS54331,TPS54160Q,低功耗的传感器和信号链品、以及低功耗的处理器(如MSP430Q对于两U制?-20mA收发非常重要Q。这使得两线制传感器的设计成为可能而又富有挑战?

    一般需要设计一个VI转换器,输入0-3.3vQ输?mA-20mAQ可采用q放LM358Q供?12v?

    我们pȝ地来看看模拟量设备ؓ什么都偏爱?~20mA传输信号~

    4-20mA. DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员? IEC )q程控制pȝ采用的模拟信号传输标准。我国也采用q一国际标准信号Ӟ仪表传输信号采用4-20mA.DCQ接收信号采?-5V.DCQ即采用甉|传输、电压接收的信号pȝ?

    一般A器A表的信号甉|都ؓ4-20mAQ指最电ؓ4mA,最大电ؓ20mA 。传输信h候,因ؓ导线上也有电阻,如果用电压传输则会在导线内生一定的压降Q那接收端的信号׃产生一定的误差了,所以一般用电信号作为变送器的标准传输?

    一、什么是4~20mA.DCQ?~5V.DCQ信号制Q?

    4~20mA.DCQ?~5V.DCQ信号制是国际电工委员会QIECQ:q程控制pȝ用模拟信h准。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号Ӟ仪表传输信号采用4~20mA.DCQ联l信号采?~5V.DCQ即采用甉|传输、电压接收的信号pȝ?

    4~20mA甉|环工作原理:

    在工业现场,用一个A表放大器来完成信L调理q进行长U传输,会生以下问题:W一Q由于传输的信号是电压信P传输U会受到噪声的干扎ͼW二Q传输线的分布电M产生电压降;W三Q在现场如何提供仪表攑֤器的工作电压也是个问题?/span>

    Z解决上述问题和避开相关噪声的媄响,我们用电来传输信号Q因为电对噪声q不敏感??0mA的电环便是?mA表示零信P?0mA表示信号的满dQ而低?mA高于20mA的信L于各U故障的报警?

    二?~20mA.DCQ?~5V.DCQ信号制的优点?

    现场仪表可实CU制Q所谓两U制即电源、负载串联在一P有一公共点,而现场变送器与控制室仪表之前的信可l及供电仅用两根늺。因Z可v点电ؓ4mA.DCQؓ变送器提供了静态工作电,同时仪表甉|零点?mA.DCQ不与机械零炚w合,q种“活零点”有利于识别断电和断U等故障。而且两线制还便于使用安全栅,利于安全防爆?

    控制室A表采用电压ƈ联信号传输,同一个控制系l所属的仪表之间有公qQ便于检A表、调节A表、计机、报警装|配用,q方便接Uѝ?

    现场仪表与控制室仪表之间的联l信号采?~20mA.DC的理由是Q因为现Z控制室之间的距离较远Q连接电U的电阻较大Q如果用电压信号q传Q优于电U电M接收仪表输入电阻的分压,生较大的误差Q而用恒流源信号作传,只要传送回路不出现分支Q回路中的电就不会随电UK短而改变,从而保证了传送的_ֺ?

    控制室A表之间的联络信号采用1~5V.DC理由是:Z便于多台仪表共同接收同一个信Pq有利于接线和构成各U复杂的控制pȝ。如果用甉|源作联络信号Q当多台仪表共同接收同一个信hQ它们的输入电阻必须串联hQ这会最大负载电阻超q变送A表的负蝲能力Q而且各接收A表的信号负端电位各不相同Q会引入q扰Q而且不能做到单一集中供电?

    采用电压源信可l,与现ZA表的联络用的甉|信号必须转换为电压信P最单的办法是Q在甉|传送回路中串联一?50Ω的标准电阻,?~20mA.DC转换?~5V.DCQ通常由配电器来完成这一d?

    三、ؓ什么变送器选择4~20mA.DC作传送信P

    1、首先是从现场应用的安全考虑

    安全重点是以防爆安全火花型A表来考虑的,q以控制仪表能量为前提,把维持A表正常工作的静态和动态功耗降低到最低限度。输?~20mA.DC标准信号的变送器Q其甉|电压通常采用24V.DCQ采用直电压的主要原因是可以不用大定w的电容器及电感器Q就只需考虑变送器与控制室仪表q接导线的分布电容及甉|Q如2mm2 的导U其分布电容?.05μ/km左右Q对于单U的甉|?.4mH/km左右Q大大低于引爆氢气的数|昄q对防爆是非常有利的?

    2、传送信L甉|源优于电压源

    因ؓ现场与控制室之间的距较q,q接늺的电阻较大时Q如果用电压源信可传,׃늺电阻与接收A表输入电ȝ分压Q将产生较大的误差,如果用电源信号作ؓq传Q只要传送回路不出现分支Q回路中的电就不会随电UK短而改变,从而保证了传送的_ֺ?

    3、信h大电选择20mA的原?

    最大电?0mA的选择是基于安全、实用、功耗、成本的考虑。安全火׃A表只能采用低电压、低甉|Q?~20mA甉|?4V.DCҎ燃氢气也是安全的Q对?4V.DC氢气的引爆电ؓ200mAQ远?0mA以上Q此外还要综合考虑生现场仪表之间的连接距,所带负载等因素Q还有功耗及成本问题Q对电子元g的要求,供电功率的要求等因素?

    4、信可v点电选择4mA的原?

    输出?~20mA的变送器以两U制的居多,两线制即甉|、负载串联在一P有一公共点,而现场变送器与控制室仪表之间的信可l及供电仅用两根늺。ؓ什么v点信号不?mAQ这是基于两点:一是变送器电\没有静态工作电将无法工作Q信可v点电?mA.DCQ不与机械零炚w合,q种“活零点”有利于识别断电和断U等故障?

    四?~20mA传感器的由来Q?

    采用甉|信号的原因是不容易受q扰、ƈ且电源内阻无穷大,导线电阻串联在回路中不媄响精度,在普通双l线上可以传输数癄?

    采用甉|信号的原因是不容易受q扰Q因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数VQ但是噪声的功率很弱Q所以噪声电通常于nAU别Q因此给4Q?0mA传输带来的误差非常小Q电源内阻于无穷大,导线电阻串联在回路中不媄响精度,因此在普通双l线上可以传输数癄Q由于电源的大内阻和恒输出,在接收端我们只需攄一?50Ƨ姆到地的电d可以获得0Q?V的电压,低输入阻抗的接收器的好处是nAU的输入甉|噪声只生非常微q电压噪声?

    上限?0mA是因为防爆的要求Q?0mA的电通断引v的火p量不以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是Z能检断U:正常工作时不会低?mAQ当传输U因故障断\Q环路电降?。常?mA作ؓ断线报警倹{电型变送器物理量转换?~20mA甉|输出Q必然要有外甉|为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线Q加上两根电输出线Qd要接4根线Q称之ؓ四线制变送器。当Ӟ甉|输出可以与电源公用一根线公用VCC或者GNDQ可节省一根线Q称之ؓ三线制变送器。其实大家可能注意到Q?-20mA甉|本n可以ؓ变送器供电。变送器在电路中相当于一个特D的负蝲Q特D之处在于变送器的耗电甉|?~20mA之间Ҏ传感器输变化。显CZA表只需要串在电路中卛_。这U变送器只需外接2根线Q因而被UCؓ两线制变送器。工业电环标准下限?mAQ因此只要在量程范围内,变送器臛_?mA供电?

    因此?-20mA的信可Z般不Ҏ受干扰而且安全可靠、所以工业上普遍使用的都是二U制4-20mA的电源输Z受但Z能更好的处理传感器的信号、目前还有更多其它Ş式的输出信号Q?.33MV/VQ?MV/VQ?-5V; 0-10V{?

    另附一??0mA转电压信L单电路图Q?


    q张图用一?50Ƨ姆的电d4?0mA的电信可{换成1?V的电压信P然后使用一个RC滤L加一个二极管Q原谅我模拟电\不好Qƈ不知道是什么意思)接到单片机的AD转换引脚?


    < 1 >
    x有惊?
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