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電磁流量計(jì)4-20ma電流信號(hào)能傳多遠(yuǎn)

工業(yè)上普遍需要測量各類非電物理量,例如溫度、壓力、速度、角度等,都需要轉(zhuǎn)換成模擬量電信號(hào)才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的設(shè)備稱為變送器。工業(yè)上*廣泛采用的是用4~20mA電流來傳輸模擬量。


一、怕有些人連為何是4-20都不懂,先普及一下

采用電流信號(hào)的原因是不容易受干擾。并且電流源內(nèi)阻無窮大,導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度,在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米。上限取20mA是因?yàn)榉辣囊螅?0mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線:正常工作時(shí)不會(huì)低于4mA,當(dāng)傳輸線因故障斷路,環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報(bào)警值。還有有兩個(gè)原因。一個(gè)原因是為了避免干擾,另一個(gè)原因是在4-20mA使用的是兩線制,即兩根線即是信號(hào)線,同時(shí)也是電源線,而4mA是為了給傳感器提供電路的靜態(tài)工作電流用。


二、4-20到底能傳多遠(yuǎn)

兩線制4~20mA電流信號(hào)能傳多遠(yuǎn)呢?**小編就來給大家科普一下!

1.兩線制4~20mA變送器的電流信號(hào)究竟能傳多遠(yuǎn)呢?

干擾因素:

①與激勵(lì)電壓高低有關(guān);

②與變送器允許的*小工作電壓有關(guān);

③與板卡設(shè)備采集電流用的取壓電阻大小有關(guān);

④與導(dǎo)線電阻的大小有關(guān)。

通過這四項(xiàng)有關(guān)量,可以計(jì)算出4~20mA電流信號(hào)的理論傳輸距離。


2.要使4~20mA信號(hào),無損失在兩線回路里傳輸,必須滿足歐姆定律。

即滿足:(激勵(lì)電壓-變送器允許的*小工作電壓)≥輸出電流×電流環(huán)路總電阻

當(dāng)輸出電流I=20mA,即0.02A時(shí),上式取等號(hào),則:

電流環(huán)路總電阻=(激勵(lì)電壓-變送器允許的*小工作電壓)÷0.03、將這個(gè)計(jì)算值記作r,

即r=(激勵(lì)電壓-變送器允許的*小工作電壓)×50,單位Ω

這個(gè)r,業(yè)界稱之為電流信號(hào)的負(fù)載電阻,也就是電流信號(hào)的*大帶載能力。


3.業(yè)界為什么要特意給出這個(gè)r的計(jì)算式呢?

那是由于:4~20mA電流信號(hào)能傳多遠(yuǎn),實(shí)質(zhì)是實(shí)際電阻,與r比大小的問題。

當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻>r時(shí),就算傳輸距離為0,變送器也是沒辦法輸出20mA電流的;

當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻=r時(shí),變送器輸出20mA電流,傳輸距離只能為0米(超導(dǎo)除外);

當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻<r時(shí),變送器輸出20mA電流,才能在環(huán)路中有效傳輸若干米。

①由于板卡采集電流用的取壓電阻為定值,故導(dǎo)線電阻大小,決定著傳輸距離的長短;

②導(dǎo)線電阻越小,信號(hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn);

③導(dǎo)線若是超導(dǎo),電阻≈0,那電流傳到美國去也不是事,傳到火星去也沒問題。

綜上所述,電流環(huán)路的總電阻R,必須滿足R≤r,否則4~20mA信號(hào),無法正常傳輸。


4.電流環(huán)路的總電阻R,由板卡設(shè)備上采集電流信號(hào)的取壓電阻R1,和導(dǎo)線電阻R2組成。

取壓電阻R1,多見250Ω、150Ω、100Ω、50Ω,而今流行100Ω~40Ω等小電阻取壓。

導(dǎo)線電阻R2=電導(dǎo)率×導(dǎo)線總長度÷導(dǎo)線橫截面積=單位長度電阻×導(dǎo)線總長度=單位長度電阻×傳輸距離×2

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5、編個(gè)小題算一算

4~20mA電流信號(hào)的理論傳輸距離L(單位千米),A采用2.5平方毫米雙絞線,每1000米的電阻=7.5Ω,用此導(dǎo)線傳輸信號(hào)A自研自造的SC322無零漂壓力變送器,*小允許激勵(lì)電壓=10VDC,DCS板卡上采集電流用的取壓電阻R1=100Ω,DCS板卡上的供電電壓=24VDC,電流信號(hào)的*大傳輸距離距離為多少?

計(jì)算如下:

①先計(jì)算變送器的負(fù)載電阻r,r=(24-10)×50=700Ω

②再寫出環(huán)路總電阻R的算式:

R=R1+R2=100+7.5×L×2=100+15L 單位Ω

③由于有R≤r,即(100+15L)≤700

計(jì)算得:L≤40千米,即*大傳輸距離為40000米

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