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    為什么變送器和傳感器偏愛4~20mA作傳送信號
    發布時間:2020-11-11   點擊次數:31次
      現場儀表可實現兩線制,所謂兩線制即電源、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前的信號聯絡及供電僅用兩根電線。因為信號起點電流為4mA.DC,為變送器提供了靜態工作電流,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。而且兩線制還便于使用安全柵,利于安全防爆。
     
      控制室儀表采用電壓并聯信號傳輸,同一個控制系統所屬的儀表之間有公共端,便于檢測儀表、調節儀表、計算機、報警裝置配用,并方便接線。
     
      現場儀表與控制室儀表之間的聯絡信號采用4~20mA.DC的理由是:因為現場與控制室之間的距離較遠,連接電線的電阻較大,如果用電壓信號遠傳,優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,而用恒流源信號作為遠傳,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。
     
      控制室儀表之間的聯絡信號采用1~5V.DC理由是:為了便于多臺儀表共同接收同一個信號,并有利于接線和構成各種復雜的控制系統。如果用電流源作聯絡信號,當多臺儀表共同接收同一個信號時,它們的輸入電阻必須串聯起來,這會使最大負載電阻超過變送儀表的負載能力,而且各接收儀表的信號負端電位各不相同,會引入干擾,而且不能做到單一集中供電。
     
      采用電壓源信號聯絡,與現場儀表的聯絡用的電流信號必須轉換為電壓信號,簡單的辦法就是:在電流傳送回路中串聯一個250Ω的標準電阻,把4~20mA.DC轉換為1~5V.DC,通常由配電器來完成這一任務。
     
      為什么變送器選擇4~20mA.DC作傳送信號?
     
      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。

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