兩線(xiàn)制4~20mA電流信號究竟能傳多遠?
【文章導讀】 兩線(xiàn)制4~20mA電流信號能傳多遠,常碰上有人號稱(chēng)“理論上”而妄下斷言,今天來(lái)給大家科普科普!要使4~20mA信號,無(wú)損失在兩線(xiàn)回路里傳輸,必須滿(mǎn)足歐姆定律……
干擾因素:
①與激勵電壓高低有關(guān),
②與變送器允許的最小工作電壓有關(guān),
③與板卡設備采集電流用的取壓電阻大小有關(guān),
④與導線(xiàn)電阻的大小有關(guān)
通過(guò)這四項有關(guān)量,可以計算出4~20mA電流信號的理論傳輸距離
要使4~20mA信號,無(wú)損失在兩線(xiàn)回路里傳輸,必須滿(mǎn)足歐姆定律,
即滿(mǎn)足:(激勵電壓-變送器允許的最小工作電壓)≥ 輸出電流×電流環(huán)路總電阻
當輸出電流I=20mA,即0.02A時(shí),上式取等號,則:
電流環(huán)路總電阻=(激勵電壓-變送器允許的最小工作電壓)÷0.03、將這個(gè)計算值記作r,
即r=(激勵電壓-變送器允許的最小工作電壓)×50 , 單位Ω
這個(gè)r,業(yè)界稱(chēng)之為電流信號的負載電阻,也就是電流信號的最大帶載能力
業(yè)界為啥要特意給出這個(gè)r的計算式呢?
那是由于:4~20mA電流信號能傳多遠,實(shí)質(zhì)是實(shí)際電阻,與r比大小的問(wèn)題,
當環(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(méi)辦法輸出20mA電流的,
當環(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,(超導除外)
當環(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,故導線(xiàn)電阻大小,決定著(zhù)傳輸距離的長(cháng)短
②導線(xiàn)電阻越小,信號傳輸的距離越遠
③導線(xiàn)若是超導,電阻≈0,那電流傳到美國去也不是事,傳到火星去也木問(wèn)題,
綜上:電流環(huán)路的總電阻R,必須滿(mǎn)足R≤r ,否則4~20mA信號,無(wú)法正常傳輸
電流環(huán)路的總電阻R,由板卡設備上,采集電流信號的取壓電阻R1,和導線(xiàn)電阻R2組成
取壓電阻R1,多見(jiàn)250Ω、150Ω、100Ω、50Ω,而今流行100Ω~40Ω等小電阻取壓
導線(xiàn)電阻R2=電導率×導線(xiàn)總長(cháng)度÷導線(xiàn)橫截面積=單位長(cháng)度電阻×導線(xiàn)總長(cháng)度=單位長(cháng)度電阻×傳輸距離×2
編個(gè)小題算一算,4~20mA電流信號的理論傳輸距離L(單位千米)
帥克轉手倒賣(mài)的2.5平方毫米雙絞線(xiàn),每1000米的電阻=7.5Ω ,用此導線(xiàn)傳輸信號
帥克自研自造的SC322無(wú)零漂壓力變送器 ,最小允許激勵電壓=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
計算如下:
①先計算變送器的負載電阻r,r=(24-10)×50=700 Ω
②再寫(xiě)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
計算得:L ≤ 40千米,即最大傳輸距離為40000米
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