4~20mA是指最小电流为4mA,最大电流为20mA ,上限取20mA是因为防爆的要求,20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯等气体,对于气体传感器来说是非常重要的,因为火花能量太大可能会点燃易燃易爆气体,产生的后果难以想象。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线:正常工作时不会低于4mA,当传输线因故障断路,环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。另一个原因是在4-20mA使用的是两线制,即两根线即是信号线,同时也是电源线,而4mA是为了给传感器提供电路的静态工作电流用。
4~20mA变送器的电流信号究竟能传多远呢?
干扰因素:
①与激励电压高低有关;
②与变送器允许的最小工作电压有关;
③与板卡设备采集电流用的取压电阻大小有关;
④与导线电阻的大小有关。
通过这四项有关量,可以计算出4~20mA电流信号的理论传输距离。其中,Uo是变送器的供电电压,必须在满载时(电流I=20mA)保证Uo≥Umin。即:Ue-I.(RL+2r)≥Umin
根据这个公式,可以计算出在变送器处于低工作电压时,大的导线电阻。假设:已知:Ue=24V,I=20mA,RL=250Ω,Umin=12V。求出r的大值为175Ω:
再根据导线电阻的计算公式:
其中:
ρ——电阻率(铜电阻率=0.017,铝电阻率=0.029)
L——线的长度(单位:米)
S——线的截面(单位:平方毫米)
注:电阻值与长度成正比,与截面积成反比。导线越长,电阻越大, 导线越粗,电阻越小。
以铜线为例,ρ= 0.017 Ω·mm2/m,即:横截面积1mm2,长度1m的铜线电阻为0.017Ω。那么175Ω对应1mm2的导线长度为175/0.017=10294(米)。因此,理论上4-20mA信号传输可达上万米(根据不同激励电压和变送器的*低工作电压等因素而定)。
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