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4-20mA 電流信號傳輸距離計算方式

時間:2016/5/26閱讀:6896
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前言:兩線制4~20mA電流信號能傳多遠,今天小編來給大家科普一下:         
1、兩線制4~20mA變送器的電流信號究竟能傳多遠呢?
 干擾因素:
  ①、與激勵電壓高低有關,
  ②、與變送器允許的Z小工作電壓有關,
  ③、與板卡設備采集電流用的取壓電阻大小有關,
  ④、與導線電阻的大小有關
通過這四項有關量,可以計算出4~20mA電流信號的理論傳輸距離

2、要使4~20mA信號,無損失在兩線回路里傳輸,必須滿足歐姆定律,
     即滿足:(激勵電壓-變送器允許的Z小工作電壓)≥ 輸出電流×電流環路總電阻 
     當輸出電流I=20mA,即0.02A時,上式取等號,則:
     電流環路總電阻=(激勵電壓-變送器允許的Z小工作電壓)÷0.03、將這個計算值記作r,
     即r=(激勵電壓-變送器允許的Z小工作電壓)×50 , 單位Ω
     這個r,業界稱之為電流信號的負載電阻,也就是電流信號的Z大帶載能力

4、業界為啥要特意給出這個r的計算式呢?
     那是由于:4~20mA電流信號能傳多遠,實質是實際電阻,與r比大小的問題,
     當環路實際總電阻>r時,就算傳輸距離為0,變送器也是沒辦法輸出20mA電流的,
     當環路實際總電阻=r時,變送器輸出20mA電流,傳輸距離只能為0米,(超導除外)
     當環路實際總電阻<r時,變送器輸出20mA電流,才能在環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,故導線電阻大小,決定著傳輸距離的長短
  ②、導線電阻越小,信號傳輸的距離越遠
  ③、導線若是超導,電阻≈0,那電流傳到美國去也不是事,傳到火星去也木問題 , 

  綜上:電流環路的總電阻R,必須滿足R≤r ,否則4~20mA信號,無法正常傳輸    
    
5、電流環路的總電阻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
     導線電阻R2=電導率×導線總長度÷導線橫截面積=單位長度電阻×導線總長度
                     =單位長度電阻×傳輸距離×2
     
6、編個小題算一算,4~20mA電流信號的理論傳輸距離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 ,用此導線傳輸信號A自研自造的SC322無零漂壓力變送器 ,Z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、再寫出環路總電阻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Z大傳輸距離為40000米

 

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