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對(duì)工業(yè)自動(dòng)控制行業(yè)的同行來(lái)說(shuō)，大家可能會(huì)對(duì)RS232，RS485，CAN等工業(yè)常用總線非常熟悉，這些總線形式都是用來(lái)傳輸數(shù)字信號(hào)的。那么，工業(yè)中我們用什么方式來(lái)傳輸模擬信號(hào)呢？工業(yè)上普遍需要測(cè)量各類(lèi)非電物理量，例如溫度、壓力、流量、液位等等，這些都需要轉(zhuǎn)換成模擬量電信號(hào)才能傳輸?shù)綆装倜淄馍踔粮h(yuǎn)的控制室或顯示設(shè)備上。
工業(yè)上最廣泛采用的是用4~20mA電流來(lái)傳輸模擬量。采用電流信號(hào)的原因是不容易受干擾，因?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場(chǎng)的噪聲電壓的幅度可能達(dá)到數(shù)V，但是噪聲的功率很弱，所以噪聲電流通常小于nA級(jí)別，因此給4－20mA傳輸帶來(lái)的誤差非常??；電流源內(nèi)阻趨于無(wú)窮大，導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，因此在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米；由于電流源的大內(nèi)阻和恒流輸出，在接收端我們只需放置一個(gè)250歐姆到地的電阻就可以獲得0－5V的電壓，低輸入阻抗的接收器的好處是nA級(jí)的輸入電流噪聲只產(chǎn)生非常微弱的電壓噪聲。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(méi)有取0mA的原因是為了能檢測(cè)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。下面系統(tǒng)的說(shuō)一下為什么標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是4-2mA。
4-20mA.DC(1-5V.DC)信號(hào)制是國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)過(guò)程控制系統(tǒng)用模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)從DDZ-Ⅲ型電動(dòng)儀表開(kāi)始采用這一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)制，儀表傳輸信號(hào)采用4-20mA.DC,聯(lián)絡(luò)信號(hào)采用1-5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號(hào)系統(tǒng)。那么為什么標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)要定為4-20mA呢？ 今天就來(lái)和大家講講其中的原因。
一.遠(yuǎn)傳信號(hào)用電流源優(yōu)于電壓源的原因
因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的距離較遠(yuǎn)，連接電線的電阻較大時(shí)，如果用電壓源信號(hào)遠(yuǎn)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(hào)作為遠(yuǎn)傳，只要傳送回路不出現(xiàn)分支，回路中的電流就不會(huì)隨電線長(zhǎng)短而改變，從而保證了傳送的精度。
二.信號(hào)最大電流選擇20mA的原因
最大電流20MA的選擇是基于:安全、實(shí)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(chǎng)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(wèn)題，對(duì)電子元件的要求,，供電功率的要求等因素。
三．信號(hào)起點(diǎn)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(diǎn)，而現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表之間的信號(hào)聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線。為什么起點(diǎn)信號(hào)不是0mA?這是基于兩點(diǎn):
1．變送器電路沒(méi)有靜態(tài)工作電流將無(wú)法工作，信號(hào)起點(diǎn)電流4mA.DC就是變送器的靜態(tài)工作電流。
2．同時(shí)儀表電氣零點(diǎn)為4mA.DC，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這種"活零點(diǎn)"有利于識(shí)別斷電和斷線等故障。
四.電流信號(hào)（4-20mA信號(hào)）的優(yōu)點(diǎn)
1.電流信號(hào)適合遠(yuǎn)距離傳輸，因?yàn)殡娏餍盘?hào)不受導(dǎo)線電阻的影響，而電壓信號(hào)在導(dǎo)線本身具有電阻的情況下會(huì)分壓，導(dǎo)致測(cè)量不精準(zhǔn)。一般4-20mA最遠(yuǎn)傳送距離控制在100m以內(nèi)，再遠(yuǎn)則建議使用數(shù)字信號(hào)（485通訊）
2.電流信號(hào)一般采用兩線制，電壓信號(hào)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(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工況比較復(fù)雜的，電流信號(hào)抗干擾的能力相比電壓信號(hào)更強(qiáng)。在有干擾的工況下，建議用戶選擇4-20mA信號(hào)。
4.電流信號(hào)可以適當(dāng)超出量程的范圍，輸出不精準(zhǔn)信號(hào)，如量程為1MPa，輸出4-20mA的壓力變送器，在超量程時(shí)可以輸出24mA。
而電壓信號(hào)，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(shí)，則無(wú)法輸出9V以上信號(hào)。
5.當(dāng)導(dǎo)線材質(zhì)不一樣的時(shí)候（如銅，鎳），一般會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)精度要求較高的場(chǎng)合電壓信號(hào)會(huì)有誤差，電流信號(hào)不會(huì)有。
